振动力学试卷A
《振动力学》习题集(含答案)【精选】精心总结
令 引起的静变形为 ，则有：
，即
令 + 引起的静变形为 ，同理有：
得：
则系统的自由振动可表示为：
其中系统的固有频率为：
注意到 与 方向相反，得系统的自由振动为：
1.9质量为m、长为l的均质杆和弹簧k及阻尼器c构成振动系统，如图E1.9所示。以杆偏角 为广义坐标，建立系统的动力学方程，给出存在自由振动的条件。若在弹簧原长处立即释手，问杆的最大振幅是多少？发生在何时？最大角速度是多少？发生在何时？是否在过静平衡位置时？
解：
（1）保持水平位置：
（2）微幅转动：
故：
2.10求图T 2-10所示系统的固有频率，刚性杆的质量忽略不计。
图T 2-10答案图T 2-10
解：
m的位置：
， ，
，
，
2.11图T 2-11所示是一个倒置的摆。摆球质量为m，刚杆质量可忽略，每个弹簧的刚度为 。
（1）求倒摆作微幅振动时的固有频率；
（2）摆球质量m为0.9 kg时，测得频率 为1.5 Hz，m为1.8 kg时，测得频率为0.75 Hz，问摆球质量为多少千克时恰使系统处于不稳定平衡状态？
图E1.2
解：
如图，令 为柱体的转角，则系统的动能和势能分别为：
利用 和 可得：
1.3转动惯量为J的圆盘由三段抗扭刚度分别为 ， 和 的轴约束，如图E1.3所示。求系统的固有频率。
图E1.3
解：
系统的动能为：
和 相当于串联，则有：
以上两式联立可得：
系统的势能为：
利用 和 可得：
1.4在图E1.4所示的系统中，已知 ，横杆质量不计。求固有频率。
图E1.4答案图E1.4
解：
对m进行受力分析可得：
机械振动试题(含答案)
机械振动试题(含答案)一、机械振动选择题1．如图所示为某物体系统做受迫振动的振幅A随驱动力频率f的变化关系图，则下列说法正确的是A．物体系统的固有频率为f0B．当驱动力频率为f0时，物体系统会发生共振现象C．物体系统振动的频率由驱动力频率和物体系统的固有频率共同决定D．驱动力频率越大，物体系统的振幅越大2．在科学研究中，科学家常将未知现象同已知现象进行比较，找出其共同点，进一步推测未知现象的特性和规律．法国物理学家库仑在研究异种电荷的吸引力问题时，曾将扭秤的振动周期与电荷间距离的关系类比单摆的振动周期与摆球到地心距离的关系．已知单摆摆长为l，引力常量为G，地球质量为M，摆球到地心的距离为r，则单摆振动周期T与距离r的关系式为()A．T=2πr GMlB．T=2πrlGMC．T=2πGMr lD．T=2πlrGM3．下列叙述中符合物理学史实的是（）A．伽利略发现了单摆的周期公式B．奥斯特发现了电流的磁效应C．库仑通过扭秤实验得出了万有引力定律D．牛顿通过斜面理想实验得出了维持运动不需要力的结论4．如图所示，弹簧下面挂一质量为m的物体，物体在竖直方向上做振幅为A的简谐运动，当物体振动到最高点时，弹簧正好处于原长，弹簧在弹性限度内，则物体在振动过程中A．弹簧的弹性势能和物体动能总和不变B．物体在最低点时的加速度大小应为2gC．物体在最低点时所受弹簧的弹力大小应为mgD．弹簧的最大弹性势能等于2mgA5．如图所示是在同一地点甲乙两个单摆的振动图像，下列说法正确的是A ．甲乙两个单摆的振幅之比是1：3B ．甲乙两个单摆的周期之比是1：2C ．甲乙两个单摆的摆长之比是4：1D ．甲乙两个单摆的振动的最大加速度之比是1 ：46．某质点做简谐运动,其位移随时间变化的关系式为5sin 4x t π=(cm) ,则下列关于质点运动的说法中正确的是( )A ．质点做简谐运动的振幅为 10cmB ．质点做简谐运动的周期为 4sC ．在 t=4s 时质点的加速度最大D ．在 t=4s 时质点的速度最大 7．在做“用单摆测定重力加速度”的实验中，有人提出以下几点建议，可行的是（ ）A ．适当加长摆线B ．质量相同，体积不同的摆球，应选用体积较大的C ．单摆偏离平衡位置的角度要适当大一些D ．当单摆经过平衡位置时开始计时，经过一次全振动后停止计时，用此时间间隔作为单摆振动的周期8．图(甲)所示为以O 点为平衡位置、在A 、B 两点间做简谐运动的弹簧振子，图(乙)为这个弹簧振子的振动图象，由图可知下列说法中正确的是( )A ．在t =0.2s 时，弹簧振子可能运动到B 位置B ．在t =0.1s 与t =0.3s 两个时刻，弹簧振子的速度相同C ．从t =0到t =0.2s 的时间内，弹簧振子的动能持续地增加D ．在t =0.2s 与t =0.6s 两个时刻，弹簧振子的加速度相同9．甲、乙两单摆的振动图像如图所示，由图像可知A．甲、乙两单摆的周期之比是3:2 B．甲、乙两单摆的摆长之比是2:3C．t b时刻甲、乙两摆球的速度相同D．t a时刻甲、乙两单摆的摆角不等10．如图所示，一轻质弹簧上端固定在天花板上，下端连接一物块，物块沿竖直方向以O 点为中心点，在C、D两点之间做周期为T的简谐运动。
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。
《振动力学》习题集(含答案)
《振动力学》习题集（含答案）1.1 质量为m 的质点由长度为l 、质量为m 1的均质细杆约束在铅锤平面内作微幅摆动，如图E1.1所示。
求系统的固有频率。
图E1.1解： 系统的动能为：()222121x I l x m T +=其中I 为杆关于铰点的转动惯量：2102120131l m dx x l m x dx l m I l l ⎰⎰==⎪⎭⎫⎝⎛=则有：()221221223616121x l m m x l m x ml T +=+=系统的势能为：()()()2121212414121 cos 12cos 1glx m m glx m mglx x lg m x mgl U +=+=-⋅+-=利用x xn ω= 和U T =可得： ()()lm m gm m n 113223++=ω1.2 质量为m 、半径为R 的均质柱体在水平面上作无滑动的微幅滚动，在CA=a 的A 点系有两根弹性刚度系数为k 的水平弹簧，如图E1.2所示。
求系统的固有频率。
图E1.2解：如图，令θ为柱体的转角，则系统的动能和势能分别为：22222243212121θθθ mR mR mR I T B =⎪⎭⎫ ⎝⎛+==()[]()222212θθa R k a R k U +=+⋅=利用θωθn= 和U T =可得： ()mkR a R mR a R k n 343422+=+=ω1.3 转动惯量为J 的圆盘由三段抗扭刚度分别为1k ，2k 和3k 的轴约束，如图E1.3所示。
求系统的固有频率。
图E1.3解： 系统的动能为：221θ J T =2k 和3k 相当于串联，则有：332232 , θθθθθk k =+=以上两式联立可得：θθθθ32233232 , k k k k k k +=+=系统的势能为：()232323212332222*********θθθθ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++=++=k k k k k k k k k k U利用θωθn= 和U T =可得： ()()3232132k k J k k k k k n +++=ω1.4 在图E1.4所示的系统中，已知()b a m i k i , ,3,2,1 和=，横杆质量不计。
机械行业振动力学期末考试试题
机械行业振动力学期末考试试题第一大题：单自由度振动1.无阻尼自由振动系统，在初始时刻位移为A，速度为0，求解该振动系统的解析解。
2.阻尼比为0.2的单自由度振动系统受到正弦激励力，激励力的频率为系统固有频率的两倍，求解该振动系统的响应。
3.阻尼比为0.5的单自由度振动系统受到冲击激励力，激励力的持续时间为0.1秒，求解该振动系统的响应。
第二大题：多自由度振动1.有两个自由度的系统，求解其固有频率和模态振型。
2.有三个自由度的系统，求解其固有频率和模态振型。
3.给定一个多自由度振动系统的质量矩阵和刚度矩阵，求解其特征值和特征向量，进而得到固有频率和模态振型。
第三大题：振动测量与分析1.请列举常用的振动测量仪器，并对其原理进行简要说明。
2.振动信号的采样频率应该如何选择？请解释原因。
3.请说明振动信号的功率谱密度函数，并给出其计算公式。
4.请解释振动传感器的灵敏度是什么意思，并给出其计算公式。
第四大题：振动控制1.请说明主动振动控制和被动振动控制的区别。
2.请解释模态分析在振动控制中的作用。
3.请列举常用的振动控制方法，并对其原理进行简要说明。
第五大题：振动摆1.请列举用振动摆进行的实验，并对其原理进行简要说明。
2.请解释摇摆周期与摆长的关系，并给出相关公式。
3.一个摆长为1m的振动摆，其重力加速度为9.8m/s^2，求解其摇摆周期。
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以上是机械行业振动力学期末考试试题的内容。
希望对您的学习有所帮助！。
《振动力学》作业资料(含答案解析)
《振动力学》习题集（含答案）1.1 质量为m 的质点由长度为l 、质量为m 1的均质细杆约束在铅锤平面内作微幅摆动，如图E1.1所示。
求系统的固有频率。
图E1.1解：系统的动能为：()222121x I l x m T +=其中I 为杆关于铰点的转动惯量：2102120131l m dx x l m x dx l m I l l ⎰⎰==⎪⎭⎫⎝⎛=则有：()221221223616121x l m m x l m x ml T +=+=系统的势能为：()()()2121212414121 cos 12cos 1glx m m glx m mglx x lg m x mgl U +=+=-⋅+-=利用x xn ω= 和U T =可得：()()lm m gm m n 113223++=ω1.2 质量为m 、半径为R 的均质柱体在水平面上作无滑动的微幅滚动，在CA=a 的A 点系有两根弹性刚度系数为k 的水平弹簧，如图E1.2所示。
求系统的固有频率。
图E1.2解：如图，令θ为柱体的转角，则系统的动能和势能分别为：22222243212121θθθ mR mR mR I T B =⎪⎭⎫ ⎝⎛+==()[]()222212θθa R k a R k U +=+⋅=利用θωθn= 和U T =可得：()mkR a R mR a R k n 343422+=+=ω1.3 转动惯量为J 的圆盘由三段抗扭刚度分别为1k ，2k 和3k 的轴约束，如图E1.3所示。
求系统的固有频率。
图E1.3解：系统的动能为：221θ J T =2k 和3k 相当于串联，则有：332232 , θθθθθk k =+=以上两式联立可得：θθθθ32233232 , k k k k k k +=+=系统的势能为：()232323212332222121212121θθθθ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++=++=k k k k k k k k k k U利用θωθn= 和U T =可得： ()()3232132k k J k k k k k n +++=ω1.4 在图E1.4所示的系统中，已知()b a m i k i , ,3,2,1 和=，横杆质量不计。
振动力学习题集含答案
解：
利用动量矩定理得：
，
，
，
，
面积为S、质量为m的薄板连接于弹簧下端，在粘性流体中振动，如图所示。作用于薄板的阻尼力为 ，2S为薄板总面积，v为速度。若测得薄板无阻尼自由振动的周期为 ，在粘性流体中自由振动的周期为 。求系数 。
图
解：
平面在液体中上下振动时：
，
，
图所示系统中，已知m，c， ， ， 和 。求系统动力学方程和稳态响应。
（2）
若取下面为平衡位置，求解如下：
，
图T 2-17所示的系统中，四个弹簧均未受力，k1=k2=k3=k4=k，试问：
（1）若将支承缓慢撤去，质量块将下落多少距离？
（2）若将支承突然撤去，质量块又将下落多少距离？
图T 2-17
解：
（1） ，
（2） ，
如图T 2-19所示，质量为m2的均质圆盘在水平面上可作无滑动的滚动，鼓轮绕轴的转动惯量为I，忽略绳子的弹性、质量及各轴承间的摩擦力，求此系统的固有频率。
因此有：
图所示阶梯杆系统中已知m，ρ，S，E和k。求纵向振动的频率方程。
图
解：
模态函数的一般形式为：
题设边界条件为：
，
边界条件可化作：
，
导出C2= 0及频率方程：
，其中
长为l、密度为ρ、抗扭刚度为GIp的的等直圆轴一端有转动惯量为J的圆盘，另一端连接抗扭刚度为k的弹簧，如图所示。求系统扭振的频率方程。
《振动力学》习题集（含答案）
质量为m的质点由长度为l、质量为m1的均质细杆约束在铅锤平面内作微幅摆动，如图所示。求系统的固有频率。
图
解：
系统的动能为：
其中I为杆关于铰点的转动惯量：
(完整版)振动力学试题
1.转动惯量为J 的圆盘由三段抗扭刚度分别为1k 、2k 和3k 的轴约束，如图所示。
求系统的固有频率。
解：系统的动能为 221•=θJ T2k 和3k 相当于串联，则 32θθθ+= 3322θθk k =联立以上两式得 θθ3232k k k +=θθ3223k k k +=系统的势能为 ()[]223322221323232121212121θθθθk k k k k k k k k k U +++=++=利用θωθn =•和U T =可得 ()()3232132n k k J k k k k k +++=ω2.面积为S ，质量为m 的薄板连接于弹簧下端，在粘性流体中振动，如图所示。
作用于薄板的阻尼力为νμS F d 2=，S 2为薄板总面积，ν为速度。
若测得薄板无阻尼自由振动的周期为0T ，在粘性流体中自由振动的周期为d T 。
求系数μ。
解：平面在液体中上下振动时：02=++•••kx x S x m μ dn d n T T m k πξωωπω2-1,220====kS m S m S n n 222,22μξωμξξωμ==⇒= kS k 222--1μξ=2020220-2-22T T T ST mk S k T T T T d dd πμμ=⇒=3.如图所示均匀刚性杆质量为1m ，求系统的频率方程。
解：先求刚度矩阵。
令0x 1,==θ得：22212111a k b k a a k b b k k +=⋅+⋅=b k 221-k =令1,0==x θ得：a k k 212-=222-k k =则刚度矩阵为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡+=2222221--k ak a k a k b k K再求质量矩阵。
令0,1==••••x θ ，得：0,31212111==m a m m令1,0==••••x θ，得：22212,0m m m ==则质量矩阵为： ⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡=2210031m a m M故频率方程为： 0-2=M K ω4.在图所示系统中，已知m 和k 。
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重庆大学 课程试卷
A卷
B卷
2011 ~2012 学年 第 2 学期
开课学院： 资环 课程号：24008020 考试日期：2012.5.18
考试方式：
开卷闭卷 其他 考试时间： 120 分钟
注：1.大标题用四号宋体、小标题及正文推荐用小四号宋体；2.按A4纸缩小打印一、 如下图所示系统中, 均匀刚性杆AB 的质量为m ，长度为L ，
A 端弹簧的刚度为K 、C 点为铰链支座，AC=nL(即AC 为杆长的n 倍。
（1）导出系统的自由振动微分方程，并求出系统
的固有频率。
（2）C 点铰链支座放在何处时系统的固有频率最高。
（20分）
二、 一质量m=2000Kg,以匀速度v=3cm/s 运动，与弹簧K ，阻
尼器C 相撞后一起作自由振动，如图所示.。
已知，K=48020N/m ，C=1960 N.s/m ，问质量m 在相撞后多少时间达到最大振幅，最大振幅是多大？。
(20分)
三、 在下图所示系统中， 已知m,c,k,ω和F, 用模态迭加法求系统的稳态响应。
（20分）。
四、 如下图所示系统，已知m 和k 。
（1） 用邓克利法求系统的第一阶固有频率的近似值；
（2） 用矩阵迭代法求系统的第一阶固有频率和模态的近似值
v 命
题人：蹇开林
组题人：
审
题人：
命
题时间：
教务处制
学院 专业、班 年级 学号 姓名
公平竞争、诚实守信、严肃考纪、拒绝作弊
封
线
密
（3）给出系统第一阶固有频率真实值所在的区间范围。
（20分）
五、长度为L ,截面积为S的均直杆，材料的密度和弹性模
量为ρ和E。
如下图所示。
（1）基于连续系统模型，求系统纵向振动的频率方程。
（2）若采用有限单元法，将杆等长度划分为两个单元，求系统纵向振动的第一阶固有频率。
（20分）。