forced vibration是什么意思，forced vibration的意思翻译、用法、同义词、例句

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专业解析

受迫振动（forced vibration）是指一个振动系统在外界周期性驱动力作用下产生的振动现象。这种现象广泛存在于机械工程、土木结构和电子设备等领域。当系统受到外部周期性激励时，其振动频率会逐渐与驱动力频率同步，最终达到稳定状态，称为稳态受迫振动。例如，电动机转子因电磁力作用产生的周期性振动即为典型受迫振动案例。

受迫振动的核心特征包括：

1. 振幅与频率关系：稳态振幅由系统固有频率、驱动力频率和阻尼系数共同决定。当驱动力频率接近系统固有频率时，振幅急剧增大（共振现象）。
2. 能量转换：系统通过持续吸收驱动力能量来维持振动，与自由振动（能量逐渐耗散）形成本质区别。
3. 相位延迟：振动响应与驱动力之间存在相位差，该差值随驱动频率变化，可通过微分方程精确描述： $$ mfrac{dx}{dt} + cfrac{dx}{dt} + kx = F_0cos(omega t) $$ 其中$m$为质量，$c$为阻尼系数，$k$为刚度系数，$F_0$和$omega$分别为驱动力幅值和角频率。

工程实践中，受迫振动的控制至关重要。例如桥梁设计中需考虑风载荷引起的振动频率，避免与结构固有频率重合引发共振坍塌事故。美国机械工程师学会（ASME）的《振动控制手册》详细记载了相关工程规范。

网络扩展资料

"Forced vibration"（受迫振动）是物理学中描述系统在外界周期性驱动力作用下产生的振动现象。以下是详细解释：

1. 基本定义

• 核心概念：当一个振动系统（如弹簧振子、桥梁、乐器等）受到持续周期性外力（如力、扭矩、电场等）作用时，其振动状态称为受迫振动。
• 特点：系统的振动频率最终会与驱动力的频率一致，而非其固有频率（但振幅受两者频率关系影响）。

2. 与自由振动的区别

• 自由振动：系统仅在初始扰动（如敲击）后振动，无持续外力，振动频率由自身质量、弹性等决定（固有频率）。
• 受迫振动：需持续外力维持，最终频率由驱动力决定。

3. 数学描述

受迫振动的运动方程通常为二阶微分方程： $$ mfrac{dx}{dt} + cfrac{dx}{dt} + kx = F_0cos(omega t) $$

• $m$：质量，$c$：阻尼系数，$k$：弹性系数
• $F_0$：驱动力幅值，$omega$：驱动力角频率
• 稳态解为 $x(t) = Acos(omega t - phi)$，其中振幅 $A$ 和相位差 $phi$ 由系统参数决定。

4. 共振现象

当驱动力频率接近系统固有频率（$omega approx sqrt{k/m}$）时，振幅急剧增大，称为共振。例如：

• 军队过桥时齐步走可能引发桥梁共振坍塌。
• 收音机通过调节电路固有频率接收特定电台信号。

5. 实际应用

• 工程：设计减震器避免共振（如建筑抗震、机械隔振）。
• 音乐：乐器共鸣箱通过受迫振动放大声音。
• 医学：超声波清洗利用高频驱动力振动去除污渍。

若需进一步了解公式推导或具体案例，可参考物理教材中的"机械振动"章节。

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