振动系统的响应分析与设计

在振动研究中，通常把所研究的对象（如机器或结构物）称为振动系统（Vibration Systems），把外界对系统的作用或引起机器运动的因素称为激励（Excitation）或输入（Input），在激励作用下机器或结构产生的动态行为称为响应（Response）或输出（Output）。随时间变化的激励或输入将引起振动的发生。可以用时间的确定函数来表示的激励称为确定性激励（Deterministic Excitation），不能用时间的确定函数表示的激励称为随机激励（Random Excitation），随机激励具有一定的统计规律性，可以用随机函数和随机过程描述。随机激励下的响应也是随机的。响应的形式可以是位移、速度、加速度或力。系统、激励和响应的关系如图1-2所示。

图1-2 系统、激励和响应的关系

振动分析（Vibration Analysis）就是研究系统、激励（输入）和响应（输出）之间的关系，理论上讲，只要知道两者就可以确定第三者。这样，工程振动分析所要解决的问题可以归纳为以下几类。(www.xing528.com)

（1）响应分析（Response Analysis）。已知系统和输入参数，求系统响应。振动分析为计算和分析结构的强度、刚度和允许的振动能量水平等提供依据。

（2）系统设计（System Design）。已知振动系统的激励（输入）和所要满足的动态响应（输出）要求，设计合理的系统参数。通常系统设计要依赖于响应分析，所以在实际工作中，系统设计和响应分析是交替进行的。

（3）系统识别（System Identification）。已知振动系统的激励（输入）和响应（输出）求系统参数，以便了解振动系统的特性。系统识别包括物理参数（质量、刚度、阻尼等）识别和模态参数（固有频率、振型等）识别。

（4）环境预测（Environment Prediction）。在已知系统响应（输出）和系统参数的情况下确定系统的输入，以判别系统的环境特征。