激振力簡諧振動

又稱諧振動，是最簡單也是最基本的一種振動。任何復雜的振動都可以看作由許多不同頻率不同振幅的簡諧振動迭加而成?？梢詮牟煌矫娼o出簡諧振動的定義。①描述系統(tǒng)運動狀態(tài)的物理量隨時間按余弦或正弦規(guī)律而變化的振動稱為簡諧振動。數(shù)學表示式為：x=Acos(ω₀t ?)。式中A，ω₀，?為常數(shù)，A是該物理量可能達到的最大值，即簡諧振動的振幅，ω₀是圓頻率，?是初位相，t是時間?？梢?，簡諧振動是嚴格的周期運動。②物體在彈性力-kx或準彈性力(與彈性力形式相同的力)的作用下所發(fā)生的運動稱為簡諧振動。其中k為比例系數(shù)，x為以物體的平衡位置為坐標原點時物體的位置坐標，即物體相對于平衡位置的位移(或角位移)。③描述系統(tǒng)運動狀態(tài)的物理量x隨時間的變化滿足微分方程dx/dt² ω₀x=0的形式，則稱x隨時間作簡諧振動。這個微分方程的通解就是x=Acos(ω₀t ?)。以上三個定義是等效的。由于簡諧振動所滿足的微分方程是線性方程，所以簡諧振動又叫線性簡諧振動。振幅A、圓頻率ω₀(或頻率f)、初位相?常稱為簡諧振動的三要素。因為知道了這三要素，簡諧振動便唯一地確定了。所以，利用三要素可以方便而準確地描述簡諧振動。簡諧振動是一個理想模型。最典型的簡諧振動有彈簧振子、單擺、復擺、扭擺的振動。做簡諧振動的物體稱為諧振子或叫線性諧振子。對于諧振子，在振動過程中動能和勢能不斷地相互轉(zhuǎn)化，但總的機械能守恒。簡諧振動在周期性運動中是特別重要的。在經(jīng)典物理學和量子力學的許多問題中，均把它作為一個精確的或近似的模型。

振動是物體沿直線或曲線并經(jīng)過其平衡位置所作的往復運動。一般指機械振動。在科學技術(shù)中振動一詞通常指周期性振動，即每經(jīng)過一定時間后，振動體回到原來的位置。象鐘擺、弦線、音叉等的運動都是。其它如一個物理量通過某一恒定值而在其最大值和最小值之間往復變化的過程，也稱振動。例如交變電磁場中的電場強度，磁場強度，交流電中的電流強度、電壓等。物體隨時間按正弦或余弦規(guī)律變化的過程，稱諧振動，一般用A=A₀sin (ωt θ)表示(A_o為最大振幅，ω是角頻率，θ為初相，t為時間)。如懸掛在彈簧下端的物體的運動就是一種諧振動。物體在不受外力而阻尼又可忽略的情況下，自然進行的振動稱固有振動。如擊鼓后鼓膜的振動，充電電容器和電感線圈聯(lián)成回路后，電路中電流的振蕩等。振動系統(tǒng)受到阻力作用，造成能量損失而使振幅逐漸減小的振動，稱阻尼振動。如單擺因受空氣阻力，振蕩電路中由于電阻及電磁輻射而使振幅逐漸衰減的振動。振動系統(tǒng)在周期性或非周期性的外力作用下所作的振動，稱受迫振動。此外，不具有周期性規(guī)律的振動，稱無規(guī)振動或隨機振動。任何復雜的振動都可以由許多不同頻率和振幅的諧振動合成，諧振動是最簡單的也是最基本的振動。

激振力（exciting force）是指由回轉(zhuǎn)的不平衡質(zhì)量作為振動系統(tǒng)的振動源產(chǎn)生的周期性簡諧振動稱為激振力。此不平衡質(zhì)量為振動偏振子。根據(jù)這一原理設計了滑臺式振動成型機振動臺。

使振動體產(chǎn)生振動的力。其方向或作往復變化，如液壓振動，或作360°方向變化，如偏心塊旋轉(zhuǎn)振動。液壓振動的激振力決定于液壓缸內(nèi)活塞推力，與活塞面積和液體壓力有關(guān)；單軸偏心塊的激振力等于偏心塊旋轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的離心力，與偏心塊質(zhì)量、偏心距和轉(zhuǎn)速有關(guān)；雙軸式偏心塊的激振力等于兩偏心塊離心力的向量和，若兩偏心塊的初始相位對稱、轉(zhuǎn)速相等、轉(zhuǎn)向相反，則離心力時而疊加，時而抵消，形成往復定向振動。

以激振力或振蕩脈沖的方式產(chǎn)生振動的裝置。 是振動機械的激振源。有偏心塊式、液壓式、行星 式和電磁式等種。工程機械上最常用的是偏心塊激振器。有機械式、電動機式、變頻式、變矩式、液壓式。

激振器（vibration exciter）是附加在某些機械和設備上用以產(chǎn)生激勵力的裝置，是利用機械振動的重要部件。激振器能使被激物件獲得一定形式和大小的振動量，從而對物體進行振動和強度試驗，或?qū)φ駝訙y試儀器和傳感器進行校準。激振器還可作為激勵部件組成振動機械，用以實現(xiàn)物料或物件的輸送、篩分、密實、成型和土壤砂石的搗固等工作。按激勵型式的不同，激振器分為慣性式電動式、電磁式、電液式、氣動式和液壓式等型式。激振器可產(chǎn)生單向的或多向的，簡諧的或非簡諧的激振力。

由于激振器在運行過程中承受的力矩和振動較大，會造成傳動系統(tǒng)故障，常見的有軸承室、軸承位磨損等。該類問題發(fā)生后，傳統(tǒng)方法以補焊或刷鍍噴涂為主，但兩者均存在一定弊端：補焊高溫產(chǎn)生的熱應力無法完全消除，易造成材質(zhì)損傷，導致部件出現(xiàn)彎曲或斷裂；而電刷鍍受涂層厚度限制，容易剝落，且以上兩種方法都是用金屬修復金屬，無法改變“硬對硬”的配合關(guān)系，在各力綜合作用下，仍會造成再次磨損。當代西方國家針對以上問題多采用高分子復合材料的修復方法，而應用較多的有美嘉華技術(shù)產(chǎn)品，其具有超強的粘著力，優(yōu)異的抗壓強度等綜合性能。應用高分子材料修復，可免拆卸免機加工既無補焊熱應力影響，修復厚度也不受限制，同時產(chǎn)品所具有的金屬材料不具備的退讓性，可吸收設備的沖擊震動，避免再次磨損的可能，并大大延長設備部件的使用壽命，為企業(yè)節(jié)省大量的停機時間，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟價值。 2100433B

大型離心泵廣泛應用于跨流域調(diào)水、大型農(nóng)業(yè)灌溉、城市給排水、火力發(fā)電和其他能源化工等領(lǐng)域。本項目以離心泵為研究對象，以模型試驗、原型測試和數(shù)值計算為基本手段，以揭示壓力脈動機理和描述水力激振特征為主要目標，研究離心泵壓力脈動與葉輪型式、來流條件、空化狀態(tài)、運行工況等因素的關(guān)系，把握離心泵壓力脈動所誘發(fā)的水力振動傳播規(guī)律，完善離心泵壓力脈動、水力激振計算模型和仿真方法，編制壓力脈動、轉(zhuǎn)子動力學特性及疲勞可靠性預測軟件，構(gòu)建離心泵壓力脈動及系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行評價體系，為降低大型離心泵系統(tǒng)壓力脈動、改善結(jié)構(gòu)振動特性、增強運行穩(wěn)定性，提供科學依據(jù)。

針對大型離心泵普遍存在的壓力脈動和水力激振問題，采用理論分析、模型試驗、原型測試和數(shù)值計算相結(jié)合的手段，對離心泵壓力脈動與水力激振的影響因素、分布規(guī)律、計算方法和控制措施進行了深入研究。建立了用于離心泵旋轉(zhuǎn)湍流瞬態(tài)分析的動態(tài)混合非線性SGS模型，發(fā)展了集URANS和LES為一體的離心泵壓力脈動計算模型及相應的數(shù)值解法，為準確評估離心泵在不同工況的壓力脈動提供了一種有效手段；建立了壓力脈動與葉輪型式、運行工況、來流條件、空化狀態(tài)等因素之間的關(guān)系，獲得了雙吸離心泵和單吸離心泵兩類典型泵站的壓力脈動頻譜特征及時空分布規(guī)律；構(gòu)建了瞬態(tài)流固耦合分析模型、壓力脈動載荷作用模型、流體場和結(jié)構(gòu)場載荷置換模型，并用所建立的模型開展了離心泵瞬態(tài)流固耦合分析，得到了離心泵在不同壓力脈動載荷作用下的結(jié)構(gòu)振動、葉片疲勞特性等結(jié)果，實現(xiàn)了在較高精度下的大型離心泵水力激振特性預測；探索了原型泵與模型泵之間的壓力脈動相似關(guān)系、結(jié)構(gòu)振動相似關(guān)系，揭示了壓力脈動所引起的水力激振傳播機理，給出了基于交替加載技術(shù)的減輕離心泵壓力脈動與結(jié)構(gòu)振動的途徑。所取得的研究成果為改善離心泵水力設計、提高運行穩(wěn)定性奠定了基礎(chǔ)。