上海交通大学——机械振动考试题
机械振动学试题与答案与试卷分析
2010-2011学年第一学期期末考试试题（A 卷）机械振动学使用班级：08010741一、填空题（共20分，每空1分）1.机械运动是一种特殊形式的运动，在这种运动过程中，机械系统将围绕 作 运动。
2.从能量的角度看，惯性是保持 的元素，恢复性是贮存 的元素，阻尼是使能量散逸的元素。
3.一个质点在空间作自由运动，决定其位置需要 个独立的坐标，自由度数为 ,而由n 个相对位置可变的质点组成的质点系，其自由度数为 ，当系统收到r 个约束条件时，系统的自由度数是 。
4.阻尼对抑制系统 近旁的运动有决定作用，而对系统在非共振频率的运动影响不大。
5.加在系统上的初始扰动可以是 或 。
6.求无阻尼振动系统固有频率的重要准则 。
7.对于线性系统，叠加原理成立，即各激励力共同作用所引起的系统稳态响应为各激励力单独作用时引起的系统各稳态响应的 。
8.通常情况下，两自由度系统的质量矩阵[]M 与刚度矩阵[]K 都是 矩阵，即有[][]TM M , [K]=9.两自由度系统有 个固有模态，n 自由度系统有 个固有模态，即系统的固有模态数＝10.描述一个两自由度系统的运动，所需要的独立坐标数是确定的，唯一的，就是 ；但为描述系统运动可选择的坐标不是唯一的，且选取不同的坐标描述系统的运动，不会影响到 ，其固有特性不变。
得分二、请将正确的选项添入下列表格内（共20分）1 2 3 4 56 7 8 9 10（1.）单选题（共10分，每题2分）1.下列图1中振动系统的固有频率n＝（）（图1）A.kmB.2kmC.2kmD.0.5kmE.2km2.对于单自由有阻尼振动系统，下面那个图像是该系统发生振动时位移随时间变化的图像（）( A ) ( B )（C ）( D )3.计算图2系统的自由度数为（ ） A.1 B.2 C.3 D.44.下图图3两自由度系统中，由质量2m 和弹簧2k 组成的辅助系统叫做吸振器，则由质量1m 和弹簧1k 组成的系统叫做（ ）（图2）（图3）A.位移传感器B.速度传感器 C 加速度传感器 D.主系统 5机械导纳矩阵也叫做（ ）A ．动柔度矩阵 B.阻抗矩阵 C.机械阻抗矩阵D 动刚度矩阵(2)多选题（共10分，每题2分，漏选得1分，错选不得分）6.一个单自由度系统都可以用这样一个理论模型来描述：它是由以下哪三个基本元件组成（ ）A.理想的弹簧kB.理想的阻尼cC.理想的质量mD.理想的固有频率n ωE.理想的阻尼比ξ7.线性系统自由振动的频率n ω只与以下哪些因素有关( )A.系统的质量mB.系统的弹簧kC.系统的阻尼系数 cD.系统振动的初速度0vF.系统振动的初始加速度0a E.系统振动的初始位移0x 8.对于机械系统有三种典型的强迫振动的情况（ ）A.系统本身的不平衡引起的强迫振动B.简谐激励力作用下强迫振动C.基础运动引起的强迫振动 D 支承运动引起的强迫振动 9.构成系统的基本元素有（ ）A.惯性 B 运动特性 C.周期性 D 阻尼 E 恢复性10.对于两自由度系统，从一般的广义坐标变换成其主坐标，不是可以任意确定的，它和以下哪些因素有关（ ）A.系统的物理参数B.表征系统自由振动特性的固有频率C.表征系统自由振动特性的振型向量D.系统的静平衡位置E.系统发生振动的初始条件三、判断题（共15分，每题1.5分）1. 广义坐标必须能完整地描述系统的运动。
上海交通大学大学物理课件 机械振动
A1
A
t=0
x
由图， = /3
x = 4cos(t + 3 ) cm
(cm) x [例7-2] 由x-t曲线求振动方程。 6 解：设 x=Acos( t+ ) 3
2 2 3 6
π 3
5π π x 6 cos( t ) 6 3
[例7-3]如图所示，证明比重计的运动为简谐振动。
解： 设：比重计截面S 质量－m 液体比重 不考虑粘滞力
A
y
F [(V0 yS )]g mg (V0 g mg) ySg ySg 2 d y m 2 ySg dt 2 d y Sg y0 2 dt m
A o -A
=
T
t
o
x
x m o
x0 = 0
A
= -/2
(或3/2) T t
o
x -Aห้องสมุดไป่ตู้
四. 简谐振动的描述方法 1. 解析法 由 x=Acos( t+ )
已知表达式 A、T、 已知 A、T、 表达式 2. 曲线法
m o x0 = 0
x A o -A x
= /2
A
m m
y O
Sg m
[例7-4]质量为m的刚体可绕固定水平轴o摆动。设刚体重心
C到轴o的距离为b，刚体对轴o的转动惯量为J。试证刚体 小幅度自由摆动时做简谐振动，并求振动角频率 (这样的摆称作复摆)。 o 解：力对轴o的力矩 M = - mgb sin
上海交通大学《检测技术》习题集
《检测技术》习题集第二章 测试系统2-1 对于二阶装置，为何要取阻尼比7060..-=ξ?2-2 解释下列概念：频率特性、频响函数和工作频带。
2-3 一个优良的测量装置或系统，当测取一个理想的三角波时，也只能作到工程意义上的不失真测量，为什么？2-4 某动压力测量时，所采用的压电式压力传感器的灵敏度为Mpa 0nc 90/.，将它与增益为)/(.nC 005V 0的电荷放大器相连，然后将其输出送入到一台笔式记录仪，记录仪的灵敏度为V 20mm /，试计算系统的总灵敏度。
又当压力变化5MPa 3.时，记录笔在记录纸上的偏移量多少？2-5 用某一阶装置测量频率为100Hz 的正弦信号，要求幅值误差限制在%5以内，问其时间常数应取多少？如果用具有该时间常数的同一装置测量频率为50Hz 的正弦信号，试问此时的幅值误差和相角差分别为多少？2-6 设用一个时间常数为1s 0.=τ的一阶装置测量输入为2sin40t 0sin4t t x .)(+=的信号，试求其输出)(t y 的表达式。
设静态灵敏度1K =。
2-7 某1s 0.=τ的一阶装置，当允许幅值误差在%10以内时，试确定输入信号的频率范围。
2-8 两环节的传递函数分别为)./(.55s 351+和)./(2n n 22n s 41s 41ωωω++，试求串联后所组成装置的灵敏度。
(提示：先将传递函数化成标准形式。
)2-9 设一力传感器为二阶分系统。
已知其固有频率为800Hz ，阻尼比为140.=ξ，当测频率为400Hz 变化的力参量时，其振幅比)(ωA 和相位差)(ωφ各为多少?若使该装置的阻尼比70.=ξ，则)(ωA 和)(ωφ又为多少?2-10 对某二阶装置输入一单位阶跃信号后，测得其响应中数值为1.5的第一个超调量峰值。
同时测得其振荡周期为28s 6.。
若该装置的静态灵敏度3K =，试求该装置的动态特性参数及其频率响应函数。
第三章 信号及其描述3-1 试分析图3-17中各种信号属于哪类信号?3-2 将图3-18所示的周期信号展开成三角形式和指数形式的傅里叶级数。
机械振动试题
机械振动试题一、选择题1. 下列关于机械振动的说法中，正确的是：A. 机械振动只存在于弹簧系统中B. 机械振动只存在于质点系统中C. 机械振动既存在于弹簧系统中，也存在于质点系统中D. 机械振动只存在于液体中2. 以下哪个现象不属于机械振动的特征：A. 周期性B. 振动幅度相等C. 能量交换D. 机械振动的振幅随时间变化3. 关于自由振动和受迫振动的说法，正确的是：A. 自由振动需要外力驱动B. 受迫振动不需要外力驱动C. 自由振动和受迫振动都需要外力驱动D. 自由振动和受迫振动都不需要外力驱动4. 振动系统的自然频率与以下哪个因素无关：A. 系统的刚度B. 系统的阻尼C. 系统的质量D. 系统所受的外力5. 下面哪种振动现象是产生共振的原因：A. 外力频率与振动系统自然频率相同B. 外力频率与振动系统自然频率不同C. 外力频率与振动系统自然频率较大差异D. 外力频率与振动系统自然频率较小差异二、简答题1. 什么是机械振动？机械振动是物体围绕平衡位置做周期性的往复运动。
它有着特定的振动频率和振幅，是一种具有周期性和能量交换的运动形式。
2. 机械振动有哪些特征？机械振动具有周期性、振幅相等、能量交换和振幅随时间变化等特征。
周期性表示机械振动运动形式的重复性；振幅相等表示振动系统在每个周期内的振动幅度相等；能量交换表示振动系统的能量在正、反向振动过程中的转化与交换；振幅随时间变化表示振动幅度随着时间的推移而发生变化。
3. 什么是自由振动和受迫振动？自由振动是指机械振动系统受到初位移或初速度激发后，在无外力驱动的情况下进行的振动。
受迫振动是指机械振动系统受到外力周期性激励后产生的振动。
4. 什么是共振现象？共振现象是指当外力的频率与振动系统的自然频率相同时，产生的振幅迅速增大的现象。
在共振状态下，系统振幅可能会无限增大，从而引起系统的损坏甚至破坏。
5. 如何减小机械振动的共振现象？减小机械振动的共振现象可以通过以下几种方法来实现：- 调整外力的频率，使其与振动系统的自然频率有所偏离，避免共振；- 增加阻尼，通过增加振动系统的阻尼来消耗振动能量，减小共振现象；- 改变振动系统的刚度和质量，使其自然频率与外力频率有所偏离，从而减少共振。
机械振动学(参考答案).docx
机械振动学试题（参考答案）一、判断题：（对以下论述，正确的打“J”，错误的打“X”，每题2 分，共20分）1、多自由度振动系统的运动微分方程组中，各运动方程间的耦合，并不是振动系统的固有性质，而只是广义坐标选用的结果。
（丁）2、一个单盘的轴盘系统，在高速旋转时，由于盘的偏心质量使轴盘做弓形回旋时，引起轴内产生交变应力，这是导致在临界转速时，感到剧烈振动的原因。
（X）3、单自由度线性无阻尼系统的自由振动频率由系统的参数确定，与初始条件无关。
（丁）4、当激振力的频率等于单自由度线性阻尼系统的固有频率时，其振幅最大值。
（X）5、一个周期激振力作用到单自由度线性系统上，系统响应的波形与激振力的波形相同，只是两波形间有一定的相位差。
（X）6、当初始条件为零，即*产；=0时，系统不会有自由振动项。
（X）7、对于多自由度无阻尼线性系统，其任何可能的自由振动都可以被描述为模态运动的线性组合。
（丁）8、任何系统只有当所有自由度上的位移均为零时，系统的势能才可能为零。
（X ）9、隔振系统的阻尼愈大，则隔振效果愈好。
（X）10、当自激振动被激发后，若其振幅上升到一定程度并稳定下来，形成一种稳定的周期振动，则这种振幅自稳定性，是由于系统中的某些非线性因素的作用而发生的。
（J）二、计算题：1、一台面以f频率做垂直正弦运动。
如果求台面上的物理保持与台面接触，则台面的最大振幅可有多大？（分）解：台面的振动为：x = X sin（tyZ - cp）x = —a>2X sin（or —cp）最大加速度：无max = "X如台面上的物体与台面保持接触，贝U ：九《=g （9・81米/秒2）。
所以，在f 频率（/=仝）时，最大振幅为：2nX max =x< g/4^72= 9.81/4* 严（米）2、质量为ni 的发电转子，它的转动惯量J 。
的确定采用试验方法：在转子经向Ri 的 地方附加一小质量mi 。
试验装置如图1所示，记录其振动周期。
2009-2013五年高校自主招生试题物理精选分类解析 专题13 机械振动机械波 Word版含解析
一．2013年l. （2013北约自主招生）简谐机械波在同一种介质中传播时，下述结论中正确的是( )A．频率不同时，波速不同，波长也不同B．频率不同时，波速相同，波长则不同C．频率不同时，波速相同，波长也相同D．频率不同时，波速不同，波长则相同二．2012年1．（2012年华约自主招生）如图，一简谐横波沿x 轴正方向传播，图中实线为t=0 时刻的波形图，虚线为t=0.286s时刻的波形图。
该波的周期T和波长λ可能正确的是（）A．0.528s，2mB．0.528s，4mC．0.624s，2mD．0.624s，4m2．A、B为一列简谐横波上的两个质点，它们在传播方向上相距20m，当A在波峰时，B恰在平衡位置。
经过2s再观察，A恰在波谷，B仍在平衡位置，则该波A．最大波长是80m B．波长可能是40m 3C．最小频率是0.25Hz D．最小波速是20m/s三．2011年1. （2011华约自主招生）一质点沿直线做简谐运动，相继通过距离为16cm的两点A和B，历时1s，并且在A、B两点处具有相同的速率，再经过1s，质点第二次通过B点，该质点运动的周期和振幅分别为A．3s，83cm B．3s，82cmC ．4s ，83cmD ．4s ，82cm2. （2011复旦大学）一个充满水的塑料桶用轻绳悬挂在固定点上摆动，若水桶是漏水的，则随着水的流失，其摆动周期将 A ．总是变大 B ．总是变小 C ．先变小再变大 D ．先变大再变小3、（2011年卓越自主招生）如图，两段不可伸长细绳的一端分别系于两竖直杆上的A 、B 两点，另一端与质量为m 的小球D 相连。
已知A 、B 两点高度相差h ，∠C A B =∠BAD=37°，∠ADB=90°，重力加速度为g 。
现使小球发生微小摆动，则小球摆动的周期为（ ）A ．πg h 317 B ．2gh385 C ．πg h D ．2πgh四．2010年1．（2010复旦自主招生）两个简谐振动曲线如图所示，则有________。
上海交通大学版大学物理学习题答案之8机械波习题思考题
习题8-1. 沿一平面简谐波的波线上，有相距m 0.2的两质点A 与B ，B 点振动相位比A 点落后6π，已知振动周期为s 0.2，求波长和波速。
解：根据题意，对于A 、B 两点，m x 2612=∆=-=∆，πϕϕϕ而相位和波长之间又满足这样的关系：πλπλϕϕϕ221212xx x ∆-=--=-=∆代入数据，可得：波长λ=24m 。
又已知 T=2s ，所以波速u=λ/T=12m/s8-2． 已知一平面波沿x 轴正向传播，距坐标原点O 为1x 处P 点的振动式为)cos(ϕω+=t A y ，波速为u ，求:（1）平面波的波动式；（2）若波沿x 轴负向传播，波动式又如何?解：（1）根据题意，距坐标原点O 为1x 处P 点是坐标原点的振动状态传过来的，其O 点振动状态传到p 点需用 ux t 1=∆，也就是说t 时刻p 处质点的振动状态重复ux t -时刻O 处质点的振动状态。
换而言之，O 处质点的振动状态相当于ux t 1+ 时刻p 处质点的振动状态，则O 点的振动方程为：]cos[1ϕω++=）（u x t A y 波动方程为：11cos[]cos[()]x x x xy A t A t uu uωϕωϕ-=+-+=-+（）（2）若波沿x 轴负向传播， O 处质点的振动状态相当于ux t 1-时刻p 处质点的振动状态，则O 点的振动方程为：]cos[1ϕω+-=）（ux t A y波动方程为：11cos[]cos[()]x x x xy A t A t u u uωϕωϕ+=--+=-+（）8-3. 一平面简谐波在空间传播，如图所示，已知A 点的振动规律为)2cos(ϕπν+=t A y ，试写出：（1）该平面简谐波的表达式；（2）B 点的振动表达式（B 点位于A 点右方d 处）。
解：（1）仿照上题的思路，根据题意，A 点的振动规律为)2cos(ϕπν+=t A y ，它的振动是O 点传过来的，所以O 点的振动方程为：]2cos[ϕπν++=）（u l t A y那么该平面简谐波的表达式为：]2cos[ϕπν+++=）（u x u l t A y（2）B 点的振动表达式可直接将坐标x d l =-，代入波动方程：]2cos[]2cos[ϕπνϕπν++=+-++=）（）（u d t A ul d u l t A y也可以根据B 点的振动经过ud 时间传给A 点的思路来做。
机械振动动力学试卷及(答案)
☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆☆一、填空题（每空2分，30分）1、某振动系统的固有频率为f0，作用在系统上的策动力的频率为f 。
该系统做受迫振动的频率为 f ，发生共振的条件是 f=f0 。
2、一阶系统的动特性参数是 时间常数 ，该参数大则动态响应 慢 。
3、听阀声压为 2*10-5 Pa ，痛阀声压为 20 Pa 。
4、声功率W 与声功率级Lw 关系为 。
5、声压属于声音的 客观 评价指标，响度属于声音的 主观 评价指标。
6、系统的振动响应等于 输入 与 系统脉冲响应 的卷积二、选择题（每题3分，30分）1、一质量为m 的物体挂在弹性系数为k 的轻质弹簧下，其振动周期为T 。
若将此弹簧分成3等分，将一质量为2m 的物体挂在分割后的一根弹簧上，则此心弹簧振子周期为（B ）A ．6/3TB ．3/6TC ．T 2D ．T 62、已知月球上的重力加速度是地球的1/6，若一个单摆（只考虑小角度摆动）在地球上的振动周期为T ，将此单摆拿到月球上，其振动周期为 （ C ）A ．T 6B ．6/TC ．T 6D ．6/T3、两同方向同频率的简谐振动的振动方程为)2/5cos(61π+=t x ，t x 5cos 42=，则它们的合振动的振动方程为（ D ）A ．t x 5cos 4=B ．)5cos(8π-=t xC ．)2/10cos(4π-=t xD ．)2/5cos(4π+=t x4、关于简谐运动的加速度，下列说法正确的是 （ C ）A ．大小与位移成正比，方向一周期变化一次B ．大小不变，方向始终指向平衡位置C ．大小与位移成正比，方向始终指向平衡位置D ．大小变化是均匀的，方向一周期变化一次5、以下振动现象中表现为共振现象的是（ B ）A ．钱塘江大桥上正通过一列火车是的振动.B ．挑水走路，扁担和水桶上下振动，水溢出C ．工厂机器开动引起厂房的振动. D ．快艇上机关炮连续向敌人射击时的振动6、一物体作简谐振动，振动方程为)41cos(π+=t A x ω．在 t = T/4（T 为周期）时刻，物体的加速度为 A ． 2221ωA -． B ．2221ωA ． C ．2321ωA -． D ．2321ωA ．三、计算题（每题10分，40分）1、如图是弹簧振子的振动图线，试回答下列问题：（1）振动的振幅、周期、频率各是多少？（2）如果从O 点算起，到图线上哪一点为止振子完全成了一次全振动？从A 点算起呢？ （3）从零到1.6s 时间内，哪些点的动能最大？哪些点的势能最大？答：1）振幅2cm ，周期0.8s ，频率1.25Hz 2）D 点，E 点 3）O 、B 、D 点动能最大，A 、C 、E 点势能最大。
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去年振动考试题
简答题
1 单自由度黏性阻尼系统受迫振动的振幅峰值频率，有阻尼固有角频率，固有角频率。
2 用瑞利法时，将已知的某阶振型代入，是否就是基频？
计算题
1 已知一弹簧-质量系统的k1, m1, f1，现将k2串于k1和m1之间，系统频率变为f1/2，求k2与k1之比。
2 AOB直角杆和O1B杆均无质量，OB铅垂时系统静平衡，求微分方程和固有角频率。
3 一弹簧-质量-阻尼系统，m = 10kg，静伸长Δ = 1cm，自由振动，经过10个循环后振幅减为0.36cm，20个循环后振幅减为0.18cm，求阻尼系数c和刚度系数k。
4 用近似方法估算图示系统的角频率。
5 一机器的转速为3000rpm，旋转失衡为0.1kg·m，质量为68kg，安装在1200kg 的机座上，系统固有频率26.67Hz，阻尼比ς = 0.1。
求机座的振幅；传递到地面的力幅。
6 如图所示的系统中，m1 = 2m, m2 = m, k1 = 2k, k2 = k。
设初始条件x1(0) = 0，x2(0) = 0，x’1(0) = v，x’2(0) =0。
（1）建立微分方程，（2）求固有频率和主振型，（3）计算两个质量的位移响应。
k2
k1
m1m2。