瞬态振动
由瞬态激励引发的非周期振动现象
瞬态振动是由冲击、爆炸等外加瞬态激励引发的非周期确定性过程,属于机械振动的重要分类之一。其特征表现为持续时间短且振幅快速衰减,典型实例包括机械碰撞、火炮发射、桥梁倒塌等物理现象。该现象通过傅里叶变换进行频域特性分析,在旋转机械故障诊断和结构动力学研究中具有重要应用价值。工程领域常用的激励方法包括脉冲锤击和快速正弦扫描技术,可获取宽频带振动响应数据。
定义与分类
瞬态振动在振动分类体系中属于确定性过程非周期振动亚类,与自由振动受迫振动构成并列关系。其数学描述可采用脉冲函数或衰减函数表达,物理本质是系统对外加短时激励的瞬态响应。按产生机理可分为机械冲击型(如锤击)、能量释放型(如爆炸)和热致突变型(如转子热变形)三大类。
产生机理
当系统受到持续时间远小于自身固有周期的激励时,会产生包含宽频带能量分布的瞬态响应。旋转机械中常见的产生场景包括:
典型实例研究表明,裂纹角达到π/4时转子系统会呈现刚度不对称和混沌振动特征,而热变形与不平衡量耦合作用可导致振幅循环振荡现象。
分析方法
采用时域-频域转换技术处理加速度传感器采集的振动信号:
实验研究中常用冲击锤产生具有平坦频谱的脉冲激励,通过调节锤头材料可控制激励频带范围。对于热致瞬态振动,需建立包含角加速度项的动力学模型进行数值模拟。
工程应用
在机械系统故障诊断领域具有特殊价值:
典型案例显示,美国LM2500型燃气轮机通过瞬态振动分析将故障识别率提升37%。
研究进展
近年研究重点转向复杂激励下的非线性响应特性:
实验技术的发展方向包括多物理场耦合建模和高精度时频分析算法,为智能制造装备的可靠性提升提供理论支撑。
最新修订时间:2025-10-24 11:39
目录
概述
定义与分类
产生机理
参考资料