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第二章單度線性系統自由振動§2-1無阻尼自由振動1力學與數學模型kmx(t)1力學與數學模型復擺1力學與數學模型EI從《材料力學》知，簡支梁跨中受到力P作用時，跨中撓度為：1力學與數學模型T質量m：滑輪：廣義數學模型為：式中：Ｍ──廣義質量Ｋ──廣義剛度Ｘ──廣義位移2微分方程的解──以廣義數學模型說明或稱為固有頻率或圓頻率積分常數C和α由初始條件確定：3自由振動的特征量（1）固有頻率ωn，周頻率f，周期T（2）振幅（3）周期性:x(t＋T)＝x(t)（4）

初相位α其中固有頻率ωn的求解最重要4求固有頻率ωn的幾種常用方法（1）建立運動微分方程（2）利用串并聯關系求合成剛度（a）并聯（b）串聯（c）并聯并聯：位移相等串聯：力相等X1與X2為彈簧變形4求固有頻率ωn的幾種常用方法（3）對于垂直振動系統，有（4）能量法其中（1）與（4）用得最多（5）能量折算法求彈簧等效質量例已知：m，R和k，純滾動。求：固有頻率ωn解：動能定理兩邊求導：例已知：均質滑輪，M，m，r和k，繩索不可伸長，且與滑輪間無相對滑動。求系統固有頻率ωn解：系統動能：

系統勢能：

由

例已知：無重直角曲桿，m，k1，k2，a，b。求ωnO《直角曲桿》解：《物塊m》O例已知：無重直角曲桿，m，k1，k2，a，b。求ωnO《直角曲桿》解：《物塊m》實際系統，振動不會永遠下去，振幅會逐漸衰減，直至振動停止，表明有阻力，設阻力與速度的一次方成正比，即§2-2有阻尼自由振動1阻尼mC為阻尼系數，力學模型如圖。2

運動微分方程及其解(1)

大阻尼及臨界阻尼情況2

幾種情況這時系統不發生振動，這里不作討論。2

幾種情況C、D或A、α由初始條件確定。(2)

小阻尼情況即衰減振動周期Td大于無阻尼時的振動周期Tn。表明有阻尼時頻率下降。一般，由于ζ<<１，故有阻尼對系統的周期和固有頻率影響不大，但對振幅的影響卻很大。如：ζ＝0.02時

即頻率下降了0.02％，而振幅一個周期后下降了12％，10個周期后則下降到原來的28.45％。

當ζ＝0.05時，頻率僅下降0.

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