iphone6s线性马达的振动
上图为iphone振动马达的振动图,也是振动力学的一个成功应用案例。
我们把一个物体相对于另一个物体的位置的变化称为机械运动。
振动也是一种,它是指物体围绕某一个平衡位置所做的往复运动,是机械运动的一种特殊形式,所有也称为机械振动(mechanical vibration)。
振动位移时程
x=x(t)
t为时间,x为随时间变化的位移,可以得到振动物体的位移随时间变化的曲线,称为位移时程曲线(time histroy curve of displacement)
如果振动物体在相等的时间间隔内作往复运动,称为周期运动(periodic motion),往复一次运动的时间间隔即物体完成一次振动所需要的时间称为周期
周期振动可用时间的周期性函数:
x=x(t)=x(t+nT),n=1,2,3……
物体在单位时间内周期振动次数称为频率(frequency)最简单的周期振动时简谐振动(simple harmonic vibration)x(t)=Xcos(ωt+ψ0)
X:振动物体离开静平衡位置的最大距离,称为振幅(amplitude)
ω:描述振动周期变化快慢的物理量,称频率
当物体以角速度ω绕圆周旋转时,每旋转一周即完成一个周期的运动,所占用的时间即为周期T。又称之为圆周期T(circular periodic),圆周期T对应的频率ω称之为圆频率(circular frequency)
T=2π/ω
圆频率=角速度,单位为每秒弧度(rad/s)
ω=2π/T
ωt(ωt=0)表示的是绕圆周旋转矢量t时刻的角度,称为相位角(phase angle);而ψ0为t=0时刻的初始相位角,简称初相位角(initial phase angle),
我们在分析振动现象时涉及到的机械部件、工程结构等研究对象称为振动系统(vibration systems)。构成系统的基本要素是惯性元件(质量)和弹性元件(弹簧),实际工程系统中还有阻尼元件。
一个系统所产生的振动,除了自身具备一定的条件外,还必须受到外界的作用。我们把外界的这种作用叫做激励(excitation),系统在外界作用下引起的振动称为振动系统对激励的响应(response)。
激励可以是力,也可以是位移、速度或加速度等,激励通常是随着时间变化的函数,如初始扰动,过程激励等外界对于系统的作用。
响应是系统在激励作用下产生的运动及其状态,可以用位移、速度和加速度等运动参数来描述,也可以用力或能量来表示,但是在振动力学中不加说明时通常用前者来表述振动系统对激励的响应。
任何振动系统的振幅和初始相位,均由该系统的初始状态确定。我们把振动系统在运动初始时刻(一般t=0时刻)的位移、速度、加速度等统称为初始条件(initial conditions)