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     课程介绍 内容组织 教学大纲 学习方法

课程组教师积极开展与课程有关的科学研究,立足于学科前沿将新信息、新思想融入到课堂教学中,在教学中注入新颖、先进性强的内容。特别在实验教学部分,进行了全面的改进,使得实验装置、方法、手段符合当前对振动工程研究的需要和发展趋势,并鼓励动手能力强的学生在实验中开拓创新意识,进行自行设计实验的尝试。

本课程首先详细介绍单自由度系统的振动,力求阐明本课程的一些基本概念和分析方法,然后介绍多自由度系统的振动,并经常以二自由度系统为例介绍它有别于单自由度系统的振动现象和概念。对于无限自由度系统的振动,分别介绍杆、轴、弦、梁、板的振动分析方法。这三章构成了线性振动理论的基础。

分析、计算和实验是现代科学与技术研究的三种主要手段,对于处理振动问题同样如此。近年来,这三种手段在振动工程领域中的相互结合尤为突出。介绍多自由度/无限自由度系统的近似分析方法和数值计算方法,以便读者掌握处理工程振动问题的必备工具。振动实验不仅可对理论分析和数值计算的正确性作出检验,而且成为建立分析模型、确定振动载荷等方面的有效工具。介绍由计算机支持的现代振动实验技术,希望为学生顺利跨进振动实验室提供扼要的入门向导。

工程中多数系统的微振动可以用线性微分方程(组)描述,这样的系统称作线性系统,其振动成为线性振动。线性微分方程的解满足线性叠加原理,这给分析、计算和实验带来很大方便。线性振动分析已比较完善,为振动系统的设计、分析、监测、控制等奠定了基础。本课程讨论的就是线性振动。工程中还有不少振动系统必须用非线性微分方程(组)来描述,否则无法正确揭示或利用其特有的行为,这样的系统称为非线性系统,其振动是非线性振动。非线性振动分析无法利用线性叠加原理,且非线性系统的振动行为非常复杂,迄今人们的认识尚处在不断深化之中。非线性振动已成为一门重要的学科分支,并在工程中起到日益重要的作用。

振动系统所受到的载荷一般非常复杂,许多是无法用确定性函数描述的,从而使系统的响应亦如此。例如,飞机起飞、降落阶段因跑道不平引起的振动。跑道的起伏程度不可能有确定性的规律,其剖面杂乱无章,在统计意义下才具有一定的规律。因此,飞机在单次着陆时的振动无规律可言,但在同一条跑道上多次着陆时的振动具有统计规律。汽车行驶中的振动、风激励下的高层建筑振动均具有这种特性,这种振动称为随机振动。目前,对线性系统随机振动的研究已有比较完整的结果,而非线性系统随机振动的研究尚在发展之中。本课程主要以线性系统随机振动为主。

实践性教学主要针对现有的实验条件和网络资源优势,并结合本课程所在学科的科学研究项目进行。主要思想为:作为从事飞行器、机械产品研制的设计师或使用维护的工程师应掌握坚实的振动理论。此外,振动工程的思想能得以实现、或局部得以实现还得到了计算机、动态测试、自动控制等新技术的推动。所以,还要引导学生学习更为广泛的知识,以称得上新时代的设计师和工程师。因此,本课程借助所在学科的科研优势条件,通过具有国际水准的振动分析与测试仪器、先进的振动计算与分析软件、航空航天特色的科研项目等,引导学生对该课程的兴趣和正确认识。

 

 
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