振动与噪声实验技术

东北大学

研究生考试试卷

考试科目：振动与噪声实验技术 ________ 课程编号：_______________________________ 阅卷人：_________________________________ 考试日期：2012.11 _______________ 姓名：______________ 吕亮 _______________ 学号：1200461 _______________

注意事项

1•考前研究生将上述项目填写清楚

2•字迹要清楚，保持卷面清洁

3.交卷时请将本试卷和题签一起上交

东北大学研究生院

摘要

工程振动与振动工程振动以前被看作是力学的一个分支，从某种意义上说，它曾经是一门基础科学，早期是物理学家尤其是声学家的研究对象，本世纪二、三十年代，随着生产的发展、机械的高速化和结构的轻型化，工程中的振动问题愈来愈多了，于是出现了面向工程问题的工程振动。这可以说是“振动”发展的第二阶段。当前工程振动的发展又到了一个新的转折点，量变引起了质变，因此提出一个新的学科名叫振动工程。工程振动的着眼点和落脚点是振动，它实质上仍是基础科学的一个分支，而振动工程的着眼点和落脚点是工程，是工程科学的一个分支。基础科学和工程科学有何区别呢？基础科学着重认识世界、说明世界、力求把纷纭繁杂的以及不被注意的现象说明得有条有理一清二楚，而工程科学应能直接指导人们有根据、有目的、有步骤地去改造世界。工程科学是指导实践去改造世界的学问。从工程振动到振动工程表明我们的重点已由认识世界、说明世界进展到改造世界，这是一个非常重要的一步，具有伟大的科学意义。

本文主要简要介绍如下几个方面：

（1）机械振动的基本理论，振动的发展史及其分类；

（2）振动利用工程的提出，振动利用的新技术和新方法；

（3）对振动利用工程的发展进行展望；

关键字：工程振动振动工程振动机械

振动、利用及其新技术

一. 绪论

振动及其利用最近30 多年来的发展举世瞩目。就拿振动机械来说，目前已成功应用于工矿企业中的该类机器已达到数百种之多，在许多部门，如采矿、冶金、

煤炭、石油化工、机械、电力、水利、土木、建筑、建材、铁路、公路交通、轻工、食品和谷物加工、农田耕作、生物工程、信息技术等部门以及在人类日常生活过程中，数以万计的振动机器和振动仪器已成功用来完成许多不同的工艺过程。

在振动利用技术中，除利用线性振动原理和非线性振动原理外，波动与波能

在许多部门也得到了广泛的应用。例如，在工程地质部门，利用振动所发生的应力波进行检测和地质勘探；在石油开采中，利用振动所引发的弹性波来提高原油产量；在海洋工程方面，海浪波动的能量可以用来发电；在医疗方面，利用超声波等诊断和治疗疾病，彩超、医用CT 和核磁共振等，都是对振动与波动原理的实际应用；在电子和通信工程方面，电视机和收音机中的振荡电路、门铃、电话机、光导纤维通信技术、录音机、电视机、收音机、程控电话等诸多电子器件以及电子计时装置和通信系统使用的谐振器等都是通过振动才能有效地工作。

从广义的角度来看，在自然界及宇宙中到处存在着振动，月亮的圆缺、潮汐的涨落、树木的年轮等，对这些振动和波动现象进行研究，找出其内在规律，并进行有效的利用，无疑会产生重大的社会效益与经济效益，并造福于人类。

在社会与经济生活中，如人口的增长与衰减、农作物虫灾发生的周期性现象、股市的涨跌和振荡、社会经济发展过程中速度的增长与衰减等，都可以归纳为不同形式的振动。

振动按其类型大致可分为：线性振动与近似于线性的振动、非线性振动、波动（水波、应力波、声波、超声波、红外波、可见光波、紫外波、各种射线波等）及电磁振荡等。因此，可将振动及其利用技术分为线性与近似于线性的振动的利用、非线性振动的利用、波动和波能的利用、电磁振荡器在工程技术中的应用、自然界和人类社会中的振动现象与规律及其利用等。

随着我国经济建设和科学研究事业的进一步发展，新用途的振动利用技术将会不断出现，它们在各个部门中的使用也将日益增多，并将发挥越来越重要的作

用。为了使这类技术获得更有效的使用并促进其进一步的发展，对它们的工作理

论与设计计算方法进行较系统和详细的叙述无疑是十分必要的。特别是随着现代

科学技术，诸如非线性动力学理论与方法、现代设计理论与方法和计算机技术的迅速发展，应用最新的科学技术，构建起振动及其利用”新学科的理论框架，并对振动利用技术和设备进行全面、系统的阐述，为该种技术与设备提供研究、设计的理论与方法，将是研究与开发出新的技术与设备，以及保证该类机械可靠和有效运行的重要措施和必要手段。

二.机械振动简介

2.1振动介绍

振动的强弱用振动量来衡量，振动量可以是振动体的位移、速度或加速度。振动量如果超过允许范围，机械设备将产生较大的动载荷和噪声，从而影响其工作性能和使用寿命，严重时会导致零、部件的早期失效。例如，透平叶片因振动而产生的断裂，可以引起严重事故。由于现代机械结构日益复杂，运动速度日益提高，振动的危害更为突出。反之，利用振动原理工作的机械设备，则应能产生预期的振动。在机械工程领域中，除固体振动外还有流体振动，以及固体和流体耦合的振动。空气压缩机的喘振，就是一种流体振动。

2.2研究简史

20世纪初，人们关心的机械振动问题主要集中在避免共振上，因此，研究的重点是机械结构的固有频率和振型的确定。1921年，德国的H.霍尔泽提

出解决轴系扭转振动的固有频率和振型的计算方法。30年代，机械振动的

研究开始由线性振动发展到非线性振动。50年代以来，机械振动的研究从

规则的振动发展到要用概率和统计的方法才能描述其规律的不规则振动——随机振动。由于自动控制理论和电子计算机的发展，过去认为甚感困难的多自由度系统的计算，已成为容易解决的问题。振动理论和实验技术的发展，使振动分析成为机械设计中的一种重要工具。

2.3分类