振动与冲击理论基础
振动与冲击
振动与冲击振动与冲击是物理学中的两个重要概念，它们在我们的日常生活中无处不在，影响着我们周围的一切。
从最简单的机械振动到地震的冲击波，振动与冲击的研究既有理论性的探索，也有实践性的应用。
振动是物体围绕平衡位置做周期性的来回运动。
这种运动可以是机械振动，也可以是电磁振动。
机械振动包括弹簧振子、摆动、杆振动等，而电磁振动则包括光波的传播和电子在电路中的运动等。
无论是什么形式的振动，都遵循着特定的物理规律，如简谐振动和受迫振动等。
简谐振动是最简单的一种振动形式，它的运动规律可以用正弦函数来描述。
简谐振动具有固有频率和周期，当外力作用于振动体时，振动的频率和振幅都会发生改变。
而受迫振动则是在外力作用下，振动体受到迫使而做非简谐振动。
受迫振动有着复杂的动态行为，其中包括共振现象。
冲击是一种短暂的、非周期性的作用力。
它具有较大的力量和较短的作用时间，从而使被作用物体发生瞬时的突变。
常见的冲击包括物体撞击、爆炸和地震等。
发生冲击时，物体会受到巨大的变形和力量的作用，有时会导致破坏性的后果。
振动与冲击不仅仅是物理学的领域，它们也在许多其他学科中有着广泛的应用。
在工程领域中，我们可以利用振动和冲击现象来设计和改进机械结构，提高其性能和稳定性。
在建筑工程中，地震波的冲击力对建筑物的稳定性有着重大影响，需要进行合理的结构设计和抗震措施。
在交通运输领域，汽车和飞机的振动和冲击对乘坐舒适度和安全性都有着显著影响，需要通过设计和改进减震系统来达到良好的效果。
此外，振动与冲击的研究还可以应用于医疗领域。
例如，医学中的超声波成像技术就是利用声波的振动特性来观察人体内部的结构和疾病情况。
此外，推拿按摩等疗法也是利用振动和冲击来促进血液循环和缓解肌肉疼痛。
总之，振动与冲击是自然界中普遍存在的现象，对我们的生活和工作都具有重要意义。
通过对振动与冲击的深入研究和应用，我们可以更好地理解和掌握自然界的规律，并将其用于改善人类的生活条件和推动科技进步。
运输包装-包装动力学复习内容(包装08)
运输包装-包装动力学复习内容一、包装动力学基础知识1.名词解释（1）运输包装。
以运输存储为目的的包装，具有保障产品安全、方便储运、装卸、加速交接、点验等作用。
在商品的运输和储存过程中，应用某种适宜的材料和容器保护其价值与状态的技术措施。
（2）包装动力学。
分析研究流通过程中的机械振动与冲击在商品上产生的响应和采取相应包装措施的一门学科。
（3）质点动力学。
研究质点所受的力与运动之间关系的学科。
（4）流变学。
是力学的分支，研究材料在受到外界激励作用下产生的与时间有关的变形与流动的规律（或关系）的学科。
（5）弹性。
缓冲材料在力的作用下产生变形，当外力撤去时能恢复其原有状态的能力。
（6）塑性。
物体承受外力作用而产生的变形超过其弹性限时，材料内部产生流动，以致造成永久变形或破坏的性质。
（7）粘性；物体受力作用时，其内部产生与速度有关的阻力，这种阻力与加载速度不可分割，因此称为粘性内阻。
（8）蠕变；材料在保持一定静压状态下，变形随时间而增加的现象。
（9）松弛；材料的变形在保持不变的情况下，材料内部的应力随时间的增加而减小的现象。
2.问答题（1）包装动力学的研究内容和研究对象是什么？答：包装动力学研究包装件对流通过程中的振动与冲击环境的响应，分析内装产品在振动与冲击激励下破损的原因，并在经济的前提下提出防止内装产品破损的条件。
其研究对象是产品和缓冲防振包装。
（2）包装动力学与运输包装设计的关系是什么？答：包装动力学是运输包装的一部分，属于理论基础内容，包装动力学通过理论分析和实验手段获得数据，为运输包装设计提供设计依据。
（3）外力对包装件（或者物体）的作用效果可用什么来表示？和哪些因素有关？ 答：作用效果可用最大加速度、力的时间效应、力的位移效应来表示。
和外力作用在产品上产生的最大加速度、力的作用时间间隔、力随时间变化曲线（波形）有关。
（4）外力与变形和应力与应变有何关系？ 答：A F =σ，t x =ε，x F k =，εσ=E ，tEAk = （5）缓冲材料缓冲性能的好坏可用哪些性质来表征？ 答：弹性、塑性、粘性、蠕变、松弛。
机械工程中的振动响应与冲击动力学
机械工程中的振动响应与冲击动力学引言：在机械工程领域中，振动响应与冲击动力学是两个重要的研究方向。
振动是物体在受到外界激励或者内部力的作用下产生的周期性运动。
而冲击是指物体在非周期性外力的作用下发生的瞬时动作。
机械系统的振动响应与冲击动力学对于设计高性能、高可靠性机械设备具有重要意义。
一、振动响应的基本概念1.1 振动的分类振动可分为自由振动和受迫振动。
自由振动是指物体在没有外力作用下由初始条件引起的振动；受迫振动是指物体在外界激励下产生的振动。
1.2 振动参数振动的基本参数包括振幅、频率、周期和相位。
振幅是指振动物体的最大位移；频率是指单位时间内振动的周期数；周期是指一个完整振动过程所需的时间；相位是指振动物体的位移与某一参考点的位移之间的相对关系。
二、振动响应的分析方法2.1 模态分析模态分析是一种用于分析机械系统振动特性的方法。
它通过计算模态参数，如固有频率、阻尼比和模态形状，来描述机械系统的振动响应。
2.2 频域分析频域分析是一种基于频率响应函数的分析方法。
它可以将时域信号转化为频域信号，通过频谱分析来研究振动信号的特性。
2.3 时域分析时域分析是指直接对振动信号在时间轴上进行观察和分析的方法。
通过时域分析，可以获得振动信号的时间变化规律。
三、冲击动力学的基本理论3.1 冲击与冲击载荷冲击是由于外界非周期性力的作用导致物体瞬时加速度变化的现象。
冲击载荷是指在冲击作用下施加在物体上的力。
3.2 冲击响应的分析方法冲击响应的分析方法包括冲击响应曲线、冲击响应频谱和冲击响应方程等。
通过这些方法，可以研究冲击作用对物体的影响。
四、振动与冲击的工程应用4.1 振动控制与减少振动控制是通过减小或消除振动源、减小振动物体的固有频率、增加阻尼等方法来降低振动的程度。
减少振动可以提高机械设备的工作效率和使用寿命。
4.2 冲击分析与抗冲击设计冲击分析可以帮助工程师了解系统在受到冲击作用时的响应情况，从而进行抗冲击设计。
机械工程中的振动与冲击分析
机械工程中的振动与冲击分析振动与冲击是机械工程中常见且重要的现象，对于机械系统的性能和稳定性有着重要的影响。
在机械设计与制造过程中，对振动与冲击进行全面的分析是必要的，可以提高机械系统的可靠性和寿命。
本文将介绍机械工程中振动与冲击的基本概念、分析方法以及它们对机械系统的影响。
首先，让我们来了解振动与冲击的区别。
振动是指物体在固定点或固定坐标系中周期性地来回摆动，而冲击是指物体突然与其他物体发生强烈碰撞所产生的瞬时力或瞬时速度变化。
振动与冲击的分析是通过测量或计算物体在不同时间点的位置、速度、加速度等物理量，来描述和评估它们对机械系统的影响。
对于振动的分析，我们可以从几个方面入手。
首先是振动的原因与来源，可以是外界激励或机械系统内部的自激振动。
外界激励包括机械系统与外界环境的相互作用，如电机的震动、风或水流的冲击等。
自激振动是机械系统在一定条件下由内部因素引起的振动，例如机械传动系统中的齿轮共振、液压冲击等。
其次是振动的传递路径与方式。
振动可以通过机械结构的传导、介质传播以及耦合效应进行传递。
当机械系统中的一个部件振动时，其振动能量会通过与之相连的其他部件传递，形成整个系统的振动响应。
介质传播是指振动通过液体或气体介质进行传递，如声波传播等。
耦合效应是指不同振动模态之间的相互影响，可能导致共振现象的发生。
振动对机械系统的影响是多方面的。
一方面，振动可能会引起机械系统的疲劳破坏，尤其是对于重复加载条件下的机械部件，如弹簧、轴承等。
另一方面，振动还会导致机械系统的动态失稳，使得系统无法工作在设计要求的稳定状态下。
此外，振动还可能产生噪声污染，影响机械系统的使用环境和人员的健康。
与振动相比，冲击的分析更加复杂。
冲击是突然施加到物体上的高能量载荷，会使物体产生较大的应力和应变。
因此，冲击分析需要考虑材料的动力学特性、载荷的变化率、能量的传递方式等因素。
在实际工程中，冲击分析主要应用于设计韧性结构、保护装备及零件、高速冲击试验等领域。
振动与冲击理论基础
F1 F2
mg
2.1.2 阻尼对自由振动的影响——衰减振动
(1)阻尼振动：振幅随时间而减小的振动称为阻尼振动。
(2) 粘 滞 阻 尼 的 大 小 : 当 振 体 以 不 大 的 速 度 在 流 体 介 质 （空气、油类等）中运动时，介质给振体的阻尼的大
小与振体速度成正比，即 R cv
c ——粘滞阻尼系数，取决于振体的形状、大小和介
1 2
mxm2 ax
1 2
kxm2 ax
x Asin( nt ) x An cos(nt )
sin( nt ) 1
xmax A 代入
1 2
mxm2 ax
1 2
kxm2 ax
cos(nt ) 1 xmax An
n
k m
质的性质，单位为牛顿•秒/米。
v —— 振体速度，米/秒。
R —— 牛顿。
-号表示阻尼的方向与振体速度的方向相反。
（3）单自由度有阻尼系统的受力分析
取平衡位置为坐标原点 ，
该系统的运动微分方程为
mx kx cv
x c x k x 0 mm
（二阶常系数线性齐次微分方程）
第3章 振动与冲击理论基础
——力学基础（冲击、振动） 数学基础（微分方程、随机过程）
1 概述
商品破损的原因:
（1）冲击——冲击过程的时间历程不能用数学式描述；
冲击幅值是多峰状态，包装的响应是随机分布的；
脆 值
冲击波的形状比较复杂，难以用简单的函数表达；
没有明确的冲击作用时间，很难用脉宽来定量时间；
周期：物体作一次完全振动（来回一次）所需的时间称为振动周 期，用T表示，则物体在任一时刻t的运动状态（位置和 速度）应该与物体在t+T的运动状态（位置和速度）相同
第3章1节 冲击理论基础(学2)
第三章冲击理论与振动理论基础第一节冲击理论基础三、冲击响应加速度~时间（G~t）曲线如图所示，有时也可简化为半正弦曲线。
1．冲击作用的特点①作用时间极短；②冲击激励函数是非周期脉冲函数，其频率谱是连续的。
③冲击作用下系统产生的响应与冲击持续时间及固有频率有关。
2．回弹系数（恢复系数）e冲击结束瞬时速度V2往往小于冲击开始的初速度V1，即：V2/V1≤1，令e=｜12V V ｜ 则有：O ≤e ≤1 e 表明了物体变形或回弹的程度，可通过实验测定。
H 1——跌落高度，H 2——回弹高度于是：1212H H V V e ==根据e 值的大小，冲击可分为弹性冲击（o ＜e ＜1）、完全弹性冲击（e=1）、非弹性（塑性）冲击（e=0）。
3．速度增量△V()gHe V e V V V 2)11121+=+=+=（△ 因为 0<e<1, 所以gH V gH 222≤≤△ 机械冲击时速度增量可写成：adt dv v v V o ⎰⎰==τ21△即速度增量在数值上等于冲击脉冲下的面积。
4．冲击放大系数A m设G c 为易损部件所经受的最大冲击加速度，G m 为产品因受冲击而产生的最大加速度，τ为冲击持续时间。
放大系数：产品的易损部件的冲击加速度（响应）与产品m 2产生的冲击加速度（激励）的比值，即：A m =m c G G∴G c =A m ·G m 由21f f =λ值查找对应的Am 值。
⑤举例例1.有一脆弱元件的固有频率为38Hz 的包装件受到一次半正弦脉冲冲击（激励）。
已知该脉冲的峰值加速度G m 为100(g ′s)，冲击持续时间τ=25ms ，试问该冲击对脆弱元件产生什么样的作用？若脆弱元件的脆值（安全加速度值）G s =160（g ＇s ），试估计产品是否安全。
解：1°由已知条件知，f 1=38Hz ，τ=25ms 。
等效冲击振动频率f 2=τ2112=T Hz 20025.021=*= 2°由21f f 90.12038==， 查表可知：A m =1.7473°G c =A m ·G m =1.747×100=174.14°∵G s =160<G c =174.7∴不能保护产品。
振动与冲击 JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK
第26卷第4期Vol. 26 No. 4 2007振动与冲击 JOURNAL OFVIBRATION AND SHOCK运用小波分析方法进行结构模态参数识别朱宏平，翁顺(1.华中科技大学土木工程与力学学院，武汉430074)摘要结构的模态参数反映了结构自身特性，是基于动态特性的结构损伤识别和健康评估的重要因子。
本文首 先介绍了环境激励下基于小波分析的模态参数识别方法，针对土木工程结构的前几阶自振频率处于低频区域以及环境激 励下结构响应信号信噪比很低的特点，着重论述了采用小波方法抑制原始测量信号中的高频成分（即噪音），从而突出结 构低频特性的降噪处理方法的基本原理。
通过比较传统傅里叶变换、短时傅里叶变换和小波变换三种方法对一实际高层 建筑结构现场测试信号的处理结果以及有限元分析结果，认为小波分析方法可以更精确、更有效地识别工程结构的模态 参数。
关键词：傅里叶变换，短时傅里叶变换，小波变换，降噪，模态参数中图分类号：TN911.6; TU311.4 文献标识码：A在高层建筑抗震、抗风、健康监测及损伤诊断等研 究中，结构模态参数是非常重要的设计参数之一，基于 环境激励的模态参数识别方法越来越受到人们的重 视[1]。
目前国内外在结构模态参数识别方面的研究方 法有很多，主要可以分为：①频域方法：它是建立在频 响函数的理论基础上的，频域法的最大优点是利用频 域平均技术，最大限度地抑制了噪声影响，使模态定阶 问题容易解决，但也存在着如功率泄露、频率混叠、离 线分析等问题)②时域方法:是直接利用响应的时域信 号进行模态参数识别。
与频域法相比，时域法对于分 离密集模态有更好的效果;③小波分析法[2(:比短时傅 里叶变换具有更好的时频窗口特性，克服了傅里叶变 换中时-频分辨率恒定的弱点，因此它能在具有足够 时间分辨率的前提下分析信号中的短时高频成分，又 能在很好的频率分辨率下估计信号中的低频。
④基于 H HT 变换的非平稳信号的处理方法：它以瞬时频率 为基本量，以固有模态信号为基本信号，用于非平稳 信号处理;⑤基于模拟进化的模态参数识别的方法：该方法实现了基于达尔文进化理论的整体优化算法 用于识别线性振动结构的模态参数。
机械振动与冲击分析技术研究
机械振动与冲击分析技术研究引言：机械振动与冲击分析技术是工程领域中重要的研究方向之一。
在机械设计和维修中，振动与冲击是设计不合理、工艺不良或操作不当等问题的常见原因之一。
因此，了解和研究该技术对于提高机械设备的可靠性、预测其寿命和进行合理的维护至关重要。
一、振动与冲击的基础知识1. 振动：振动是物体在其平衡位置附近做往复运动的现象。
振动可以分为自由振动和强迫振动。
自由振动是物体在没有外界干扰的情况下做振动，而强迫振动是受到外力影响的振动。
2. 冲击：冲击是指物体在极短时间内受到一个瞬时冲力而产生的反应。
冲击可以带来巨大的应力和变形，对机械系统造成严重的损坏。
二、振动分析技术1. 振动传感器：振动传感器是用来测量物体振动的传感器。
常见的振动传感器有加速度传感器、速度传感器和位移传感器。
通过安装振动传感器，可以收集振动信号，用于后续的分析和研究。
2. 频谱分析：频谱分析是将时域信号转换为频域信号的过程。
在振动分析中，通过将振动信号进行频谱分析，可以得到不同频率的振动成分，从而对机械系统的运行状态进行评估。
3. 振动信号处理：振动信号处理是对采集到的振动信号进行处理和分析的过程。
常用的振动信号处理方法有时域分析、频域分析、小波分析等。
这些方法可以帮助研究人员进一步分析振动信号的特征，如频率、能量等，并识别出振动异常。
4. 振动监测系统：振动监测系统是应用振动分析技术实现对机械设备进行实时监测和故障诊断的系统。
通过安装振动传感器和信号处理装置，可以实时监测机械设备的振动情况，并及时预警并采取相应的维修措施。
三、冲击分析技术1. 冲击响应分析：冲击响应分析是研究物体在受到冲击时的响应规律。
通过对物体在冲击下产生的应力、位移等进行分析，可以评估物体的耐冲击性能，为设计合理的防护措施提供依据。
2. 冲击模拟与仿真：冲击模拟与仿真是通过计算机软件模拟和重现冲击过程的技术。
通过对物体受到冲击后的动力学响应进行仿真，可以预测和评估冲击对机械设备的影响，提前采取相应的预防和改进措施。