
【化】 forced vibration
强迫振动(Forced Vibration)是物理学和工程学中的核心概念,指系统在外界周期性驱动力作用下产生的振动现象。其英文术语"forced vibration"源自经典力学体系,国际音标标注为/fɔːst vaɪˈbreɪʃən/。
从动力学角度分析,强迫振动的运动方程可表示为: $$ mfrac{dx}{dt} + cfrac{dx}{dt} + kx = F_0cos(omega t) $$ 其中$m$为质量,$c$为阻尼系数,$k$为弹性系数,$F_0$为驱动力幅值,$omega$为驱动频率(来源:James《机械振动原理》)。当驱动频率接近系统固有频率时,将引发振幅急剧增大的共振现象,这一特性在桥梁工程抗震设计中具有重要参考价值(来源:麻省理工学院开放课程《工程力学》)。
实际应用场景包括:
该现象与自由振动的本质区别在于能量持续输入特性,相关研究可参考Springer出版的《非线性振动系统》第3章。在电气工程领域,类似原理被应用于LC振荡电路设计(来源:IEEE Xplore电子文献库)。
强迫振动(又称受迫振动)是指振动系统在外界周期性或非周期性驱动力(强迫力)作用下产生的振动现象。以下是其核心要点:
强迫振动由外界持续施加的驱动力引发,例如机械系统中的周期性干扰力。当系统达到稳定状态时,其振动频率与驱动力的频率完全一致。
频率特性
振动频率始终等于驱动力的频率,与系统固有频率无关。
振幅规律
振幅大小取决于三个因素:
共振现象
当驱动力频率接近系统固有频率时,振幅急剧增大,称为共振。例如桥梁在风荷载下的共振可能导致结构破坏。
强迫振动需要持续外力维持,而自激振动通过系统内部能量反馈维持(如切削加工中的颤振)。
如需更深入的理论推导或案例分析,可参考知网空间或机电之家网的文献。
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