
【化】 forced vibration
accept; bear; endure; recieve; stand; suffer
approach; compel; force; urgent
【化】 peri
oscillate; vibrate; bob; librate; quiver
【化】 oscillations; vibration
【医】 oscillate; oscillation; oscillo-; vibrate; vibration
受迫振动(Forced Vibration)是指物体在周期性外力持续作用下产生的振动现象。该术语在工程力学和物理学中具有明确界定,其核心特征为系统的运动状态由外部驱动力主导,而非固有属性。根据经典动力学理论,受迫振动的数学表达式可表示为:
$$ mfrac{dx}{dt} + cfrac{dx}{dt} + kx = F_0cos(omega t) $$
式中m为质量,c为阻尼系数,k为劲度系数,F₀为驱动力幅值,ω为驱动频率。这一微分方程的解包含瞬态响应和稳态响应两部分,工程实践中更关注振幅稳定的稳态解。
在振动特性方面,受迫振动存在三个关键参数:
实际应用中,该原理广泛见于机械减震系统设计、声学仪器制造(如音叉校准)和建筑抗震结构优化。美国物理学会出版的《振动与控制》指出,现代汽车悬挂系统通过调节阻尼比,可将受迫振动幅度降低60%以上。中国《机械工程手册》强调,精密机床加工需将受迫振动频率控制在远离固有频率的"安全区"。
需要注意的是,受迫振动与自激振动存在本质区别,前者能量来源明确为外部周期力,后者则源于系统内部能量转换机制。在电力系统稳定性分析中,这两种振动模式的判别对故障诊断至关重要。
受迫振动是物理学中描述振动系统在外部周期性驱动力作用下产生的运动现象,其核心特点如下:
受迫振动指振动系统在周期性外力(驱动力)持续作用下产生的振动。例如机械系统中因转子不平衡引发的振动、建筑结构在地震波作用下的摆动等均属于此类现象。
频率特性
系统达到稳定振动状态后,振动频率完全由驱动力频率决定,与系统固有频率无关。
振幅关联性
振幅大小取决于驱动力频率与系统固有频率的关系:当二者相等时,振幅达到最大值(即共振现象)。
与自由振动(无外力作用)不同,受迫振动需要持续能量输入;与自激振动(如油膜振荡)的区别在于驱动力是否直接来自外部周期性作用。
通过理解受迫振动的频率响应特性,工程师可优化机械设计以避免共振危害,或利用共振效应提升设备效率(如振动筛分机)。
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