?Fx(t)?sin?nt (1.7-1)
m?n如果冲量F??1,则称为单位脉冲,则由单位脉冲引起的系统响应为
h(t)?引入阻尼
则单位脉冲引起的系统响应为
1m?nsin?nt (1.7-2)
h(t)?e???ntm?n1??2sin?dt (1.7-3)
?d??n1??2式(1.7-3)表示在t=0时单位脉冲引起的系统响应(图1.7-1a)。如果单位脉冲F??1是在t??开始作用(图1.7-1b),则系统的响应只要用(t??)
去代替式(1.7-3)中的t即可,即
?e???n(t??)sin?d(t??)?h(t??)??m?1??2,当t?? (1.7-4)
n?0,当t???对于非单位脉冲F??F?t,其系统的响应为
图 1.7-1
?(F?t)e???n(t??)sin?d(t??)?(F?t)h(t??)??m?1??2,当t??n?0,当t??? (1.7-5)
1.8任意激励的响应
对于一个任意的非周期性函数F(t)(图1.8-1),可以看成冲量F(?)??的脉冲排列而成。对应于每一个?值都有一个宽
是一系列度
为
??,高度为F(?)的脉冲。设t??时的微脉冲为F(?)d?,
则此微脉
冲引起系统在t??时刻的响应为
dx(t)?F(?)d?h(t??)
系统的所
系统在任意激励F(t)作用下的响应,应是在时刻t之前作用于有脉冲引起的系统响应的总合,即
x(t)?F(?)h(t??)d?
0?t则
图1.8-1
1-16
x(t)?当忽略阻尼时,上式可写成
1m?d?t0F(?)e???n(t??)sin?d(t??)d? (1.8-1)
1x(t)?m?n?F(?)sin?0tn(t??)d? (1.8-2)
式(1.8-1)、(1.8-2)的积分形式称为杜哈美(Duhamal)积分,数学上称为卷积。
1.9任意支撑的响应
先讨论图1.2.5-1表示支承激励的动力模型。设支承作简谐运动,即律,系统运动的微分方程为
y?Asin?t。
由牛顿定
???k(x?y)?c(x??y?)m?x (1.9-1)
??cx??kx?cy??ky或m?x从而
??cx??kx?cA?cos?t?kAsin?t (1.9-2) m?x该振动微分方程的稳态解可以通过线性叠加法求出。这里用复数法求解。设系统稳态
图1.9-1
解为
x?Bs,有 ?it??n)?Be(i(?t??),将x、y代入式(1.9-2)
x?引入?2k?ci?i?tAe
k?m?2?ci??k?nc,??,??,n?,则有 m?n?n2m1?i??i?ti(?t??)Ae?Be1??2?i2??
1?i??Be?i??1??2?i2??x?式中
A、B为质量块m的振幅。
利用复数运算,得振幅
21?(2??)B?A22(1??2)?(2??)2??3?=ant()21??2?(2??)21?(2??)B?=?22A(1??2)?(2??) (1.9-3)
1-17
式中?称为放大因子。
如果支承作任意激励,则式(1.9-1)的右端ky?相当于激励力F(t),运用式(1.8-1)?cy、(1.8-2),即可得
x(t)?当忽略阻尼时,上式可写成
1m?d?t0?(?)]e???n(t??)sin?d(t??)d?[ky(?)?cy(1.9-4)
x(t)?如果支座得运动是用加速度可导出
1m?n?ky(?)sin?0tn(t??)d? (1.9-5)
??(t)来描述的,而所需的是系统中的质量m对于支座的相对运动,如果令z?x?y,则由式(1.9-1)y? (1.9-6) ??cz??kz??m?m?zy将F(t)?代入式(1.8-1)??m?y、(1.8-2),
z(t)??1?d??y?(?)e0t???n(t??)sin?d(t??)d? (1.9-7)
或z(t)??1?n??y?(?)sin?0tn(t??)d? 1-18