內容簡介
《機械振動的分析與控制以及計算方法》以CAE技術在機械產品動力學設計中的套用為背景，對機械振動的原理、分析與控制以及數值計算方法進行了闡述。《機械振動的分析與控制以及計算方法》是筆者根據在十多年套用CAE技術的工作實踐中積累總結的資料編著而成，是一本介于振動力學教科書與有限元分析工具書之間的技術參考書。《機械振動的分析與控制以及計算方法》力求深入淺出，重點闡述物理概念，並儘量介紹筆者在工作中接觸到的新技術。書中所涉及的數學並不複雜，適合一般工程技術人員和致力於學習機械動力學的學生閱讀。特別是對於從事CAE動力學設計工作的工程師來說，通過《機械振動的分析與控制以及計算方法》不但可以掌握結構振動的原理與控制、解析方法與建模技巧，而且可以方便地了解主要商業軟體中常用的數值方法的概要。目錄
前言第1章機械振動的基礎
1.1單自由度系統
1.2無阻尼單自由度系統的振動
1.2.1自由振動
1.2.2強迫振動
1.3有阻尼單自由度系統的振動
1.3.1阻尼的概念
1.3.2有粘性阻尼的自由振動
1.3.3有粘性阻尼的強迫振動
1.3.4阻尼比的推定方法
1.4.單自由度系統穩態強迫振動的能量關係
1.4.1力的平衡關係
1.4.2外力做功與振動能量的關係
1.4.3由功一能關係考察頻率回響的特徵
1.4.4損耗因子
1.5具有庫侖摩擦阻尼系統的振動
1.5.1自由振動
1.5.2庫侖摩擦阻尼系統的強迫振動
1.5.3庫侖摩擦的等價粘性阻尼近似
1.6任意形式激勵力作用下的振動
1.6.1衝擊力作用下的瞬態回響
1.6.2物體在一般力作用下的回響
1.6.3拉普拉斯變換在求解振動回響上的套用
1.6.4典型衝擊力作用下的回響
1.7自激振動
1.7.1系統的穩定性與自激振動的發生條件
1.7.2自激振動的力學模型
1.7.3工程上常見的自激振動
第2章振動控制的原理
2.1振動控制技術的概要
2.2隔振技術的原理
2.2.1隔離機器向基礎結構的振動傳遞（設備隔振）
2.2.2隔離基礎結構向機器的振動傳遞（設備免振）
2.2.3考慮到基礎結構動特性的隔振問題
2.2.4常見的隔振元件
2.3動力吸振器的原理
2.3.1動力吸振器設計的定點理論
2.3.2考察
2.3.3其他形式的吸振器
2.4振動的主動控制
2.4.1控制理論的概述
2.4.2古典控制理論
2.4.3現代控制理論
2.4.4單自由度系統的振動主動控制
2.4.5主動動力吸振器
2.4.6主動隔振系統
第3章多自由度系統的振動分析與控制
3.1多自由度系統的運動方程
3.2多自由度系統振動的直接解法
3.2.1穩態頻率回響
3.2.2瞬態時間回響
3.3多自由度系統的模態分析
3.3.1概述
3.3.2特徵值與特徵向量
3.3.3模態向量的正交性
3.3.4模態坐標
3.4模態法頻率回響分析
3.4.1回響計算
3.4.2頻率回響函式
3.4.3補償模態截止誤差的剩餘向量法
3.5模態法瞬態時間回響分析
3.6復模態分析及其套用
3.6.1復特徵值問題
3.6.2關於復模態與實模態的討論
3.6.3求解頻率回響的復模態方法
3.7強制運動激勵
3.7.1大質量法
3.7.2慣性載荷法
3.7.3矩陣分割法
3.7.4最大回響估算法（衝擊與回響譜分析方法）
……
第4章模型的縮減與綜合以及實驗驗證方法
第5章數值計算方法概要
參考文獻
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精彩書摘
為了改進精度，在建立模態模型時，應儘量納入更多的模態。最有效的方法是把子結構進行craig-Bampton縮減後再進行固有值分析，進而轉化為模態模型。這樣，操作上可能比用子結構模態綜合法直觀易懂，精度又可以保證。但是，這種方法對於實驗模態分析來說無法運用。4。5有限元模型的實驗驗證方法一個有限元模型是否真實反映了實際結構的特性，最終還需要通過與實驗結果的比較來判斷。在cAE實踐中，對於複雜結構來說，一次性地建立起準確的數學分析模型幾乎不可能，往往要不斷地與實驗結果進行對比並相應地改進分析模型。cAE的名稱直譯為計算機輔助工程，似乎只是利用計算機進行分析計算，但是離開了實驗的CAE可能會脫離實際，甚至導致錯誤的結論。所以，從更深入的意義上來說，CAE還應該包括實驗分析技術。有效的CAE實踐應該合理地把握解析與實驗這兩個“車輪”之間的平衡。對於一個優秀的CAE工程師來說，掌握機械動力學原理對於做出正確的判斷很重要，同樣，了解必要的實驗分析技術對於增強工程感覺、提高工程素養同樣很重要。本節介紹如何通過與實驗結果的對比來提高有限元模型精度的方法。
4.5.1實驗-解析相關分析的一般方法
通過與實驗結果的對比來提高分析模型的精度的過程稱為實驗。解析相關分析（correlation）。對於動力學分析來說，相關分析主要，是檢驗解析得到的固有頻率和模態形狀是否準確。這可以直接通過對比模態分析的結果來進行，也可以通過對比頻率回響函式來進行。由於測量頻率回響函式（傳遞函式）比進行實驗模態分析要容易得多，通常情況下，採用對比頻率回響函式的相關分析方法。
作為解析與實驗的對比，首先，二者的邊界條件應該一致。解析模型的邊界條件可以任意設定，而實驗中的邊界條件則往往受到一定限制。對於約束邊界條件，需要製作夾具來固定住實驗對象。這樣一方面增加實驗成本，另一方面（也是主要方面）受夾具變形等因素的影響，很難準確表現真實使用條件下的約束條件。因此，一般在實驗中，採用較易實現的無約束的自由邊界條件。這可以通過空氣彈簧支撐或柔性繩索懸掛的方式實現。相應地，解析模型也應採用自由邊界條件。
如果解析結果與實驗結果達不到要求的相關性，則需要對解析模型進行改進。首先要檢查解析模型中是否存在錯誤，以下是一些基本的檢查方法。
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