得:
???a?0'2Ge??tcos(?0t??0)??acos(?t??)。
'当??0时,Rm?0,?0?arctan?0???
XmRm??2,???0??2,?0'??,
?2,?0??a,
?2)??acos?(t??)
???acos?(0t????a(sin?0t?cos?t)。
当???时,?a??,达到位移共振。
1-25 有一单振子系统,设在其质量块上受到外力Ff?sin幅。
解:此单振子系统的强迫振动方程为
Mm2212?0t的作用,试求其稳态振动的位移振
d?dt22?Rmd?1121?Km??FF(t)?sin(?0t)??cos?0t dt2221则 Mmd?dt22d?dtd?dt2?Rmd?dt?K??m2 (1)
Mm?Rm?Km??121cos?0t (2)
由式(1)得 ??2Km
12Km?)??0??j? 令???Fej?t代入式(2)得 ?F??0?Rm?j(?0Mm??1?
则 ?F?21=
12?0Rm
?2Km2?2?0?Rm?(?0Mm?)??0?? ? ?A?12Km?12?0Rm
1-26 试求如图所示振动系统,质量块M的稳态位移表示式.
K1,R1MFaejwtK2,R2
解:对质量块进行受力分析,可得质量块M的运动方程为:
???(R?R)???(K?K)??FejwtM?1212a
该方程式稳态解的一般形式为???aejwt,将其代入上式可得:
?a?Fajw[(R1?R2)?j(M??K1?K2?|?a|?e)]j(?2??0)
?其中|?a|?2FaM??K1?K2????2K1?K2,?0?arctan??(R1?R2)??M????R1?R2.
故质量块的稳态位移表示式可以写为:
??|?a|cos(wt??2??0).
1-27 设有如图所示的耦合振动系统,有一外力F1?Faej?t作用于质量M1上。M1的振动通过耦合弹簧K12引起M2也随之振动,设M1和M2的振动位移与振动速度分别
图 1-4-1
为?1,v1与?2,v1。试分别写出M1和M2的振动方程,并求解方程而证明当稳态振动时
v1?Z2?Z12Z1Z2?(Z1?Z2)Z12F1与v2?Z12Z1Z2?(Z1?Z2)Z12F1。
其中
Z1?j(?M1?K1)?R1,
?K2Z2?j(?M2??)?R2,
Z12??jK12?。
图 习题1-27
解:对图中两个振子进行受力分析可得下列运动方程:
M1d?1dt22?R1d?1dt?K1?1?K12(?1??2)?F1Md?222dt2?R2d?2dt?K2?2?K12(?2??1)?0
设:
?1?Aev1?V1ej?t,?2?Bej?t
j?t,v2?V2ej?t
于是方程可化为:
A(?M1?2?j?R1?K1?K12)?BK12?Fa
B(?M2?2?j?R2?K2?K12)?AK12?0
设:
Z1?j(?M1?K1)?R1,Z2?j(?M?K2)?R2,Z12??jK12?2??。
?对上面的两个方程整理并求解可得
v1?Z2?Z12Z1Z2?(Z1?Z2)Z12Z12Z1Z2?(Z1?Z2)Z12F1
v2?F1
1-28 有一所谓压差式传声器,已知由声波引起在传声器振膜上产生的作用力振幅为:
Fa?A