陆地环境监测
振动
一、名词定义
       中文名称:振动
         英文名称:vibration
二、名词简介
振动(或振荡)指一个状态改变的过程。当一个系统的平衡被破坏,并且这个力在破坏平衡后有一个与末态相同方向的回复力,则形成振动效应。一般来说振动的基础是一个系统在两个能量形式间的能量转换。是物体的全部或一部分沿直线或曲线往返颤动,有一定的时间规律和周期无规则振动。过周期性的状态改变,系统按照固定的时间微分重复变化的末态。总的来说:振动是一个与时间相关的物理状态参数。
1、简谐振动又称谐振,简谐振动的特点是:1、有一个平衡位置(机械能耗尽之后,振子应该静止的唯一位置)。2、有一个大小和方向都作周期性变化的回复力的作用。3、频率单一、振幅不变。
2、阻尼振动
真实情况中物理系统总是阻尼的,因为系统总是同过诸如摩擦等原因向外界放出能量。放任一个这样的系统自己运动(自由振动),最终会达到静止状态,这是热力学第二定律所描述的,永动机不存在(参见能量守恒)
3、自由或受迫振动
作振动的系统在外力的作用下物体离开平衡位置以后就能自行按其固有频率振动,而不再需要外力的作用,这种不在外力的作用下的振动称为自由振动.理想情况下的自由振动叫无阻尼自由振动.自由振动时的周期叫固有周期,自由振动时的频率叫固有频率.它们由振动系统自身条件所决定,与振幅无关.
振幅在共振的条件下达到最大值。在无阻尼和刺激频率与固有频率相等时,振幅为无限大。阻尼增大,共振振幅减小。
4、自激振动
通过自身振动产生的能量满足振动所需的能量的振动成为自激振动,称作振荡器。在微分方程中这种现象的阻尼为负数。这方面的一个典型的例子就是小提琴的琴弦。这是由于琴弓琴弦间的静摩擦等于动摩擦,并且动摩擦在差速增大的同时不断减小。另外一个例子是摩擦玻璃杯的边缘会发出声响。
5、参数振动
当一个振动系统的参数(阻尼数,倔强系数)周期变化的时候,称作参数振动。因此在蒸汽机车中可以通过周期性的参数变化驱动系统持续运动。
6、线性与非线性振动
在描述振动系统的微分方程中,振动的单位和时间微分之间所有的关系为线性的,称为线性振动。反之称为非线性振动。非线性自由振动和周期刺激的非线性强迫振动不再是正弦状,而是高次谐波状。在实际意义上,强迫振动的共鸣关系是变化的,自激振动的振幅是受限的。
7、单自由度和有限多个自由度的振动
可以用一个振动单位完全描述的振动称为单自由度振动。例如平面的单摆。让单摆做空间运动,则是双自由度振动。当一个工程振动系统有多个振子而必须为描述每一个振子而建立一个坐标系统的话,即称作多自由度振动。
8、无限多个自由度的振动
真空振动有无限个自由度和无限个固有频率,实际应用中用来描述工程上的吊索,柱,层和拱。