振动基础知识.doc
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1、基本概念和基础知识一、常见的工程物理量力、压力、应力、应变、位移、速度、加速度、转速等(一) 力:力是物体间的相互作用,是一个广义的概念。物体承受的力可以有加载力,也可以有动态力,我们常测试的力主要是动态力,即给结构施加力,激发结构的某些特性,便于测试了解其结构特性,如模态试验用的力锤。(二) 应力应变:材料或构件在单位截面上所承受的垂直作用力称为应力。在外力作用下,单位长度材料的伸长量或缩短量,称为应变量。在一定的应力范围(弹性形变)内,材料的应力与应变量成正比,它们的比例常数称为弹性模量或弹性系数。(三) 振动位移:位移就是质量块运动的总的距离,也就是说当质量块振动时,位移就是质量块上、下
2、运动有多远。位移的单位可以用m 表示。进一步可以从振动位移的时间波形推出振动的速度和加速度值。可以是静态位移,可以是动态位移。通常我们测试的都是动态位移量。有角位移、线位移等。(四) 振动速度:质量块在振荡过程中运动快慢的度量。质量块在运动波形的上部和下部极限位置时,其速度为0,这是因为质量块在这两点处,在它改变运动方向之前,必须停下来。质量块的振动速度在平衡位置处达到最大值,在此点处质量块已经加速到最大值,在此点以后质量块开始减速运动。振动速度的单位是用mm/s来表示。(五) 振动加速度:被定义为振动速度的变化率,其单位是用有多少个m/s2 或 g来表示。由下图可见加速度最大值处是速度值最小
3、值的地方,在这些点处质量块由减速到停止然后再开始加速。(六) 转速:旋转机械的转动速度(七)简谐振动及振动三要素振动是一种运动形式往复运动dDsin(2t/T)D振动的最大值,称为振幅T振动周期,完成一次全振动所需要的时间f单位时间内振动的次数,即周期的倒数为振动频率,f 1/T (Hz) (1)频率 f 又可用角频率来表示,即 2/T (rad/s) 和f的关系为 2f (rad/s) (2) f /2 (Hz) (3)将式(1)、(2)、(3)代入式可得 d Dsin(t)Dsin(2ft)可以用正玄或余玄函数描述的振动过程称之为简谐振动振动三要素:振幅D、频率f和相位(八)、表示振动的参
4、数:位移、速度、加速度振动位移: d = Dsint D 振动速度: v = Dcost =Vsin(t + ) V= D振动加速度:a = -D2sint =Asin(t +) A-D2(九) 振动三要素在工程振动中的意义1、 振幅 振幅物体动态运动或振动的幅度。 振幅是振动强度和能量水平的标志,是评价机器运转状态优劣的主要指标。 即“有没有问题看振幅” 。 峰峰值、单峰值、有效值振幅的量值可以表示为峰峰值(pp)、单峰值(p)、有效值(rms)或平均值(ap)。峰峰值是整个振动历程的最大值,即正峰与负峰之间的差值;单峰值是正峰或负峰的最大值;有效值即均方根值。 振动位移、振动速度、振动加速
5、度振幅分别用振动位移、振动速度、振动加速度值加以描述、度量,三者相互之间可以通过微分或积分进行换算。在振动测量中,除特别注明外,习惯上: 振动位移的量值为峰峰值,单位是微米m或毫米 mm; 振动速度的量值为有效值(均方根值),单位是毫米/秒mm/s; 振动加速度的量值是单峰值,单位是米/秒平方m/s2或重力加速度g,1g = 9.81m/s2。 峰峰值、有效值、单峰值三者之间的量值关系 单峰值=峰峰值/2, 有效值=0.707峰峰值(峰峰值=1.414有效值) 平均值=0.637峰峰值, 平均值应用较少。 在低频范围内,振动强度与位移成正比; 在中频范围内,振动强度与速度成正比; 在高频范围内
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