《课程名称：振动力学》课程教学大纲（本科）.docx

课程名称：振动力学Fundamentals of Vibrations课程代码：24410079学分：3学时：48 （课堂教学学时：48；实验学时：0；上机学时：0；课程实践学时：0）先修课程：理论力学、材料力学、常微分方程、偏微分方程适用专业：工程力学教材：振动力学，谢官模，国防工业出版社，2011年第2版一、课程性质与课程目标（一）课程性质振动是自然界最普遍的现象之一。大至宇宙，小至原子粒子，无不存在着振动。人类本身也离 不开振动：心脏的搏动，耳膜和声带的振动等。工程中的振动更是比比皆是，例如：建筑结构和桥 梁在风或地震载荷下的振动，机械系统运行中所产生的振动，刀具切削过程中的振动，飞机机翼的 颤振等等。振动力学借助于刚体力学与变形体力学的许多基本原理和方法、物理学的许多基本原理以及大 量的数学工具，探讨各种振动现象的机理，描述和阐明振动的基本力学与物理规律，以便克服振动 的消极有害的因素，利用其积极有利的因素，为合理解决实践中遇到的各种振动问题提供理论依据。该课程是工程力学专业的一门主要专业基础课。其任务是使学生掌握固有频率、振型及振动响 应等基本概念及常用的求解方法，为学习有关后继课程准备必要的基础，并为将来学习和掌握新的 科学技术创造条件；使学生初步学会应用振动力学的理论和方法分析、解决工程实际问题。（二）课程目标课程目标1:掌握离散系统和连续体系统振动方程建立的方法；课程目标2：掌握振动力学固有频率、周期、阻尼、振型等的基本概念，以及会采用经典的方 法求解固有频率、振型与强迫振动响应；课程目标3：掌握数值计算大型结构的固有频率、振型与强迫振动响应的常用方法的数学原理, 并采用数学软件编写程序进行数值运算；课程目标4： 了解隔振与测振的基本原理。（三）课程目标与专业毕业要求指标点的对应关系本课程支撑专业培养计划中毕业要求指标点3、4、5、6,对应关系如下：课程目标1:掌握工程力学所需的数学、物理学等基本内容，了解机械工程、材料工程等相关 领域的基础知识和挑战，初步具备从中提炼关键力学问题并利用基本力学思维和方法解决问题的能力。（毕业要求3）课程目标2：掌握力学基础知识和基本理论。掌握理论力学、材料力学、弹性力学、振动力学, 流体力学，计算力学和实验力学的理论体系，初步利用力学思维对自然和工程问题进行机理性和定 量化的建模与描述，明确各种力学理论的适用范围与局限性。（毕业要求4）课程目标3：掌握基本的力学实验与数值计算技能。前者包括理论力学及材料力学等基础力学 实验，结构健康监测和微纳米测试等方面的最新实验技术，后者要求具有使用数值模拟软件或编程 计算典型工程力学案例的能力。（毕业要求5）课程目标4：初步掌握力学研究的基本方法和手段，具有初步的工程实践能力，初步具备发现、 提出、分析和解决与力学有关的工程技术问题的能力。（毕业要求6）注：课程目标与毕业要求指标点对接的单元格中可输入也可标注“H、M、程目标 毕业要求指课程目标1课程目标2课程目标3课程目标4毕业要求3毕业要求4Z/毕业要求5Z毕业要求6二、课程内容与教学要求（按章撰写）第一章绪论1、教学内容（1）振动概述与分类（2）振动系统模型与动力自由度（3）振动运动方程的建立方法（4）振动力学的发展简史2、基本要求（1）理解振动的概念与分类（2）熟练掌握振动方程建立方法3、重难点采用拉格朗日方法建立振动系统的振动方程第二章单自由度系统的振动1、教学内容（1）单自由度系统运动微分方程的建立（2）无阻尼自由振动(3)有阻尼自由振动(4)简谐激励下的无阻尼强迫振动(5)简谐激励下的有阻尼强迫振动(6)隔振与测振原理(7)稳态强迫振动的复数解法(8)周期激励下的稳态强迫振动(9) 一般激励下的强迫振动2、基本要求(1)掌握固有频率、振动周期、阻尼、瞬态响应和稳态响应等概念(2)掌握隔振与测振的基本原理(3)掌握杜哈梅积分法求解一般激励作用下的强迫振动响应3、重难点一般激励作用下的强迫振动响应的计算第三章多自由度系统的振动1、教学内容(1)多自由度系统运动微分方程的建立(2)二自由度系统的自由振动(3) “拍”的现象(4)多自由度系统的自由振动(5)对称性的利用(6)主振型的正交性(7)简谐激励作用下的稳态强迫振动(8)用振型叠加法计算强迫振动2、基本要求(1)掌握多自由度振动系统固有频率与振型的概念(2)能较熟练采用振型叠加法计算多自由度系统的强迫振动响应3、重难点多自由度系统固有频率和振型的计算，强迫振动响应的求解第四章连续系统的振动1、教学内容(1)弦的振动(2)杆的纵向振动(3)杆的扭转振动(4)梁的弯曲振动(5)剪切变形、转动惯量与轴向力的影响(6)振型函数的正交性(7)连续系统的强迫振动2、基本要求(1)掌握梁的固有频率、振型的计算方法、以及振型正交化条件的建立(2)掌握梁强迫振动响应求解方法3、重难点梁强迫振动的求解第五章振动的近似计算方法1、教学内容(1)瑞利法(2)里兹法(3)传递矩阵法(4)逐步积分法求强迫振动响应2、基本要求(1)掌握瑞利法、里兹法求解固有频率和振型(2)掌握传递矩阵法求解链状结构系统的固有频率、振型及简谐强迫振动响应3、重难点传递矩阵法对大型链状结构系统的振动分析三、学时分配及教学方法注：1.课程实践学时按相关专业培养计划列入表格;章(按序填写)教学形式及学时分配主要教学方法支撑的课程目标课堂 教学实 验上 机课程 实践小 计第一章22讲授法、讨论法1第二章1414讲授法、讨论法1、 2、 3、 4第三章1212讲授法、讨论法1、 2、 3、 4第四章1010讲授法、讨论法1、 2、 3、 4第五章88讲授法、讨论法1、 2、 3、 4复习22讲授法、讨论法1、 2、 3、 4合计48482.主要教学方法包括讲授法、讨论法、演示法、研究型教学方法（基于问题、项目、案例等教学方法）等。四、课程考核考核形式考核要求考核权重备注课堂表现、平时作业缺课不得多于3次，作业完成不少于80%,质量较好0. 3期末考试闭卷0. 7五、参考书目及学习资料（书名，主编，出版社，出版时间及版次）1 .机械振动，季文美、方同、陈松淇，科学出版社，1985.2 .Fundamentals of Vibrations , Leonard Meirovitch, Me Graw Hill, 2001.3 . （Theory of Vibration with Applications , William T. Thomson, CRC Press, Fourth Edition, 2004.六、大纲说明（内容可包括课程基本要求、习题要求及其它一些必要的说明）无。2017年9月1日