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目录 1

第一章 振动理论基础 1

第一节 振动的运动学 1

一、振动的定义 1

二、简谐振动 2

三、同一方向上简谐振动的合成 4

1．两个频率相等 5

3．两个频率不相等，频率差是一个小值 6

2．两个频率不相等，频率比值ω1/ω2为一个有理数 6

四、互相垂直的简谐振动的合成 8

1．频率相同，互相垂直的简谐振动的合成 8

2．频率不相同，互相垂直的简谐振动的合成 11

五、周期振动的分解 12

第二节 一个自由度系统的振动 14

一、自由振动 14

1．弹簧－质量系统 14

2．弹簧－质量垂直系统的固有频率 18

3．多弹簧－质量系统的固有频率 19

4．电感－电容电路的固有频率 21

5．声振动系统 22

二、阻尼自由振动 23

1．欠阻尼情况（n＜p） 25

2．临界阻尼情况（n=p） 29

3．过阻尼情况（n＞p） 30

三、简谐力作用下的强迫振动 31

1．运动方程及其解 32

2．稳态强迫振动 34

3．稳态强迫振动的速度 40

4．稳态强迫振动的加速度 41

5．相频特性 43

四、机械阻抗 44

1．机械阻抗的定义 45

2．阻尼、弹簧、质量的机械阻抗 48

3．几种典型的机械系统的机械阻抗 52

一、自由振动 55

1．运动方程及其解 55

第三节 两个自由度系统的振动 55

2．频率方程 57

3．固有频率 58

4．固有振型 61

5．运动方程的通解 63

二、简谐力作用下的强迫振动 64

1．运动方程及其解 64

2．幅频特性 68

第一节 随机振动的特性 71

第二章 随机振动 71

一、概率、概率分布、概率密度 72

二、高斯（Gauss）分布（又称正态分布） 77

三、平均值、均方值、统计有效值 78

四、各态历经 83

五、功率谱密度 85

1、频谱分析 86

2、功率谱密度 90

六、相关函数 95

1．自相关函数 96

2．自相关函数与功率谱密度的关系 99

3．互相关函数和互功率谱密度 103

第二节 线性系统的随机振动 104

一、频率响应法 104

1．频率响应函数 104

2．频率响应函数与动力放大系数、机械阻抗的关系 105

3．频率响应法 105

二、脉冲响应法 107

1．脉冲响应函数 107

2．脉冲响应法 109

三、频率响应函数与脉冲响应函数的关系 111

四、线性系统的响应 112

1．响应的平均值E〔x（t）〕 113

2．响应的自相关函数 114

3．响应的功率谱密度Sx（ω） 114

4．响应的均方值E（x2） 115

5．激励和响应的互相关函数Rfx（τ）及互功率谱密度Sfx（ω） 116

五、弹簧－质量系统的响应 117

一、工作原理 122

第二节 偏心式机械振动台 122

第三章 机械式振动台 122

第一节 振动台和激振器 122

二、幅频特性 123

1．空载或刚性负载 123

2．弹性负载 125

三、主要特性 129

1．负载 129

2．振动频率 129

3．振幅及失真 129

一、工作原理 131

第三节 偏心－弹簧式机械振动台 131

二、幅频特性 132

1．空载或刚性负载 132

2．弹性负载 135

三、主要特性 140

1．负载 140

2．振动频率 140

一、工作原理 141

第四节 离心式机械振动台 141

3．振幅及失真 141

二、幅频特性 143

1．空载或刚性负载 143

2．弹性负载 145

三、主要特性 149

1．负载 149

2．振动频率 149

3．振幅及失真 150

第五节 机械式振动台的优缺点 151

第四章 电动振动台 152

第一节 优缺点及种类 152

第二节 工作原理 152

第三节 幅频特性 154

一、定电流下空载或刚性负载 154

1．方程及电动力 154

2．位移、速度及加速度 156

3．输出机械阻抗 159

2．纯弹性负载 161

二、定电流下弹性负载 161

1．倒挂弹性负载 161

3．弹性负载 162

4．输出机械阻抗 167

三、定电压下空载或刚性负载 169

1．方程 169

2．位移、速度及加速度 171

3．输出机械阻抗及等效阻抗（输入阻抗） 175

四、定电压下弹性负载 180

1．倒挂弹性负载 180

2．纯弹性负载 181

3．弹性负载 181

4．输出机械阻抗 186

5．等效阻抗 187

第四节 主要特性 190

一、电动力 190

1．提高力常数 190

2．增大电流 192

3．多点激振 193

二、振幅 194

1．减小对悬挂弹簧的静作用力 194

2．机电反馈 196

三、频率 197

1．悬挂弹簧 197

2．动圈 198

3．高输出阻抗的功率放大器 198

5．短路环 199

4．外接电容 199

四、失真 200

1．磁场 201

2．动圈反应 201

3．悬挂系统 202

4．振动系统 203

五、横向振动及转动振动 203

六激振力与功率、重量的关系 206

一、电动力的统计值 207

第五节 随机振动 207

二、给定电流功率谱密度时的响应 208

1．空载时的频率响应函数及功率谱密度 208

2．空载时的均方值 212

3．刚性负载、倒挂弹性负载及纯弹性负载时的响应 219

4．弹性负载时的响应 219

三、给定电压功率谱密度时的响应 222

1．空载时的频率响应函数及功率谱密度 222

2．空载时的均方值 225

3．刚性负载、倒挂弹性负载及纯弹性负载时的响应 233

4．弹性负载时的响应 233

四、随机电动振动台的适用性 236

第五章 电液振动台 238

第一节 优缺点 238

第二节 工作原理 239

第三节 幅频特性 242

一、空载或刚性负载 242

1．方程 242

2．定电压时一级阀阀芯的位移 249

3．定电流时一级阀阀芯的位移 251

4．二级阀阀芯的位移 252

5．台面的位移 256

6．定电压时台面的幅频特性 258

7．定电压时的激振力 262

8．定电流时台面的幅频特性 263

9．定电流时的激振力 265

二、纯弹性负载 266

1．台面位移 266

2．定电压时的幅频特性 268

3．定电流时的幅频特性 271

三、倒挂弹性负载 271

第四节 极限特性 271

第五节 压力和流量的确定 273

一、刚性负载 273

二、纯弹性负载 275

第六节 随机振动 276

一、激振力的统计值 276

1．频率响应函数 277

二、给定电流功率谱密度时的响应 277

2．台面运动量的功率谱密度及均方值 278

3．激振力的功率谱密度及均方值 279

三、给定电压功率谱密度时的响应 280

1．频率响应函数 280

2．台面运动量的功率谱密度及均方值 280

3．激振力的功率谱密度及均方值 281

第七节 其他型式的电液振动台 282

一、喷嘴－挡板式电液振动台 282

二、电场阀激振器 284

第六章 激振器 285

第一节 电磁激振器 285

一、优缺点 285

二、工作原理 286

三、电磁激振力 287

四、感应电势 290

五、幅频特性及随机振动 291

2．电磁力 293

1．非接触式 293

六、主要特性 293

3．电磁力的统计有效值 298

4．频率 300

5．振幅 300

6．失真 300

7．软铁（或铁质试件）振动的不均匀性 302

第二节 气体激振器 302

一、圆盘调制式工作原理 303

第三节 压电激振器 304

二、圆筒调制式工作原理 304

第四节 磁致伸缩激振器 306

第七章 振动试验及数据处理 307

第一节 环境振动试验标准 307

一、试验种类 308

二、试验方法 308

三、试验轴向 308

四、试验时间或次数 308

一、定频试验 309

五、试验控制和控制误差 309

第二节 周期性振动试验 309

二、共振试验 310

三、正弦扫描试验 311

1．线性扫描 311

2．对数扫描 311

第三节 随机振动试验 316

一、宽带随机试验 317

二、窄带随机试验 321

三、数控随机试验 323

第四节 振动试验夹具 325

一、夹具的设计 326

二、夹具的形式 327

1．转接板 327

2．立方体夹具 327

3．L形和T形夹具 327

4．半球形和锥形夹具 328

5．油膜水平滑台 328

三、夹具的制造 329

1．螺接夹具 330

2．铸造夹具 330

3．焊接夹具 330

4．粘结夹具 330

5．环氧树脂成形夹具 330

第五节 随机试验数据的处理 330

一、随机振动的测量和分析方法 331

1．数据准备 332

二、随机数据处理的一般过程 332

2．数据性质的检验 336

3．数据分析 340

三、模拟量处理方法 340

1．平均值和均方值 341

2．概率密度 343

3．自相关函数 345

4．功率谱密度 346

5．联合概率密度 348

7．互功率谱密度 349

6．互相关函数 349

四、数字量处理分析方法 350

1．平均值 350

2．概率密度 350

3．自相关函数 351

4．功率谱密度 352

5．联合概率密度 352

6．互相关函数 352

7．互功率谱密度 353

第六节 加速试验 353

一、正弦定频等效 355

二正弦扫描等效 356

三、随机激励等效 357

四、不同试验类型的等效 357

1．正弦定频与正弦对数扫描之间的等效关系 358

第七节 振动特性测试 361

一、传感器灵敏度的测量 361

2．正弦定频与宽带随机之间的等效关系 361

3．正弦对数扫描与宽带随机之间的等效关系 361

1．绝对法 363

2．比较法 364

3．互易法 365

二、固有频率的测定 366

1．自由振动法 366

2．共振法 367

三、阻尼系数的测定 372

四、固有振型的测定 372

3．幅频特性法 372

五、材料弹性模量的测定 373

1．横向激振方式 373

2．纵向激振方式 374

附录一 简单弹性元件的刚度 375

附录二 部分国产机械振动台型号及主要技术指标 378

附录三 部分国产电液振动台型号及主要技术指标 379

附录四 部分国产电动振动台型号及主要技术指标 380

附录五 部分国产电动激振器型号及主要技术指标 381

附录六 部分国外电动振动台型号及主要技术指标 382

参考文献 392