Рабочая программа дисциплины Аналитическая динамика и теория колебаний (Часть 2) для специальности 150301 (071100) Динамика и прочность машин направление подготовки Очное icon

Рабочая программа дисциплины Аналитическая динамика и теория колебаний (Часть 2) для специальности 150301 (071100) Динамика и прочность машин направление подготовки Очное



Смотрите также:


Федеральное агентство по образованию


Южно-Уральский государственный университет


Кафедра Прикладной механики, динамики и прочности машин



УТВЕРЖДАЮ:


Декан Физического факультета


____________________________Кундикова Н.Д.

(подпись) (Ф.И.О)


«____» _________________ 200__ г.



РАБОЧАЯ ПРОГРАММА



дисциплины Аналитическая динамика и теория колебаний (Часть 2)

для специальности 150301 (071100) Динамика и прочность машин

направление подготовки Очное

факультет Физический

кафедра – разработчик Прикладной механики, динамики и прочности машин


Рабочая программа составлена в соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования и примерной программой дисциплины по направлению подготовки специальности 150301 (071100) Динамика и прочность машин и соответствует государственному образовательному стандарту высшего профессионального образования, введенному в действие 05.03.94 1994 г. (приказ №180).

Рабочая программа рассмотрена и одобрена на заседании кафедры


__________________________________________________________________________________

протокол № ____________ от «_____» _______________200___г.


Проверена, исправлена, дополнена " " 200 г.

Зав. кафедрой разработчика _________________________________А.О.Чернявский



Ученый секретарь________________________________________________Д.В.Хрипунов


Разработчик_____________________________________________________В.А.Романов


Челябинск

2005


1. Образовательно-профессиональные требования к дисциплине

1.1. Дисциплина принадлежит к циклу специальных дисциплин. Дисциплина разработана для очной подготовки инженеров по специальности 071100 - Динамика и прочность машин.

1.2. Согласно п.п. 2.2.4. ГОС «Государственные требования к минимуму содержания и уровню подготовки инженеров по специальности 071100 - Динамика и прочность машин» дипломированный специалист должен в результате усвоения дисциплины «Аналитическая механика»:

- понимать основные научно-технические проблемы и перспективы развития областей техники, соответствующих специальной подготовке, их взаимосвязь со смежными областями;

- знать основные объекты, явления и процессы, связанные с конкретной областью специальной подготовки, и уметь использовать методы их научного исследования;

- уметь формулировать основные технико-экономические требования к изучаемым объектам и знать существующие научно-технические средства их реализации.

1.3. В соответствии с п.п. СД.04 ГОС Аналитическая динамика и теория колебаний в обязательный минимум содержания образовательной программы подготовки должны входить:

основные положения аналитической механики; обобщенные силы и обобщенные координаты; вариационные принципы; уравнения Лагранжа и Гамильтона; их применение к решению прикладных задач; теория колебаний линейных систем; вынужденные установившиеся и неустановившиеся колебания линейных систем; метод главных координат; приближенные методы определения собственных частот; методы динамических податливостей и жесткостей; кинематическое возбуждение колебаний; резонансные и антирезонансные режимы колебаний; параметрические колебания; основы теории нелинейных колебаний: свойства нелинейных колебательных систем; аналитические методы теории нелинейных колебаний; устойчивость нелинейных колебаний; автоколебания; введение в теорию бифуркаций и катастроф; колебания систем с распределенными параметрами: свободные и вынужденные колебания стержней, стержневых систем, пластин и оболочек; вынужденные и параметрические колебания нелинейных систем.

1.4.^ ГЛОБАЛЬНАЯ ЦЕЛЬ ДИСЦИПЛИНЫ

Во второй части курса «Аналитическая механика и теория колебаний» (VI семестр) студенты изучают свободные и вынужденные колебания дискретных консервативных и неконсервативных механических систем с линейной упругой характеристикой и приобретают опыт выполнения соответствующих расчетов.

1.5.^ ТЕМАТИКА ЗАНЯТИЙ

Введение. Механическая система с одной степенью свободы: свободные колебания диссипативных систем, вынужденные колебания консервативных и диссипативных систем. Механическая система с n степенями свободы: свойства вынужденных колебаний, антирезонанс, динамический гаситель колебаний, влияние трения на колебания систем с n степенями свободы, виброизоляция, связь и связанность колебаний.

2. Краткое содержание лекций и рекомендуемая литература.

Состав дисциплины:


лекции 34 час.

лабораторный практикум 8 час.

практические занятия 26 час.

СРС 52 час.

ВСЕГО: 120 час.

2.1. Механическая система с одной степенью свободы

Лекция 1.


Введение. Некоторые термины прикладной теории колебаний. Классификация колебательных систем. Классификация колебательных процессов.

Вынужденные колебания линейной консервативной системы с одной степенью свободы под действием произвольной вынуждающей силы. Реакция системы на единичный импульс и скачок.

[1], Гл.1, § 3; [3], § 5, 5.1.

Лекция 2.


Вынужденные колебания линейной консервативной системы с одной степенью свободы под действием произвольной вынуждающей силы. Реакция системы на линейно нарастающую нагрузку. Интеграл Дюамеля. Быстрое и медленное нагружение. Примеры.

[1], Гл.1, § 3; [3], § 5, 5.1.

Лекция 3.


Вынужденные колебания линейной консервативной системы с одной степенью свободы под действием произвольной вынуждающей силы. Примеры (Продолжение).

[1], Гл.1, § 3; [3], § 5, 5.1.

Лекция 4.


Вынужденные колебания консервативной системы под действием гармонической вынуждающей силы. Свободные, свободные сопровождающие и вынужденные колебания. Негармоническое периодическое возбуждение.

[1], Гл.1, § 4; [3], Гл.5, § 5.2; [4], Гл.3, §3.1.

Лекция 5.


Вынужденные колебания системы с вязким трением при гармоническом возбуждении. Комплексная форма решения. Отклик системы. Синфазная и квадратурная составляющие. Амплитудно-фазовая частотная характеристика. Коэффициент динамичности. Импеданс. Способы снижения амплитуд вынужденных колебаний.

[1], Гл.1, § 5; [3], Гл.5, § 5.2; [4], Гл.3, § 3.1.

Лекция 6.


Вынужденные колебания системы при гармоническом возбуждении (продолжение). Вынужденные колебания системы при нелинейном трении. Метод энергетического баланса. Случай сухого и гистерезисного трения. Эквивалентное вязкое трение.

[1], Гл.1, § 6; [2].

Лекция 7.


Вынужденные колебания диссипативной системы под действием вынуждающей силы произвольного вида. Произвольное перемещение опор.

[9] § 1.12, 1.13.

2.2. Механическая система с n степенями свободы

Лекция 8.


Вынужденные колебания консервативных систем с n степенями свободы при произвольных вынуждающих силах. Метод главных координат. Определение перемещений и напряжений.

[1], Гл.2, § 15.

Лекция 9.


Вынужденные колебания консервативных систем с n степенями свободы при гармонических вынуждающих силах. Метод главных координат. Определение перемещений и напряжений. Свойства вынужденных колебаний. Непосредственное решение уравнений вынужденных колебаний.

[1], Гл.2, § 15.

Лекция 10.


Вынужденные колебания консервативных систем с n степенями свободы при произвольных вынуждающих силах.

[1],Гл.2, §15; [11], §3.2, 3.3.

Лекция 11.


Вынужденные колебания консервативных систем с n степенями свободы при гармонических вынуждающих силах. Динамическая податливость системы. Антирезонанс. Динамический гаситель колебаний. Кинематическое возбуждение.

[1],Гл.2, §15; [11], §3.2, 3.3.

Лекция 12.


Влияние трения на вынужденные колебания систем с конечным числом степеней свободы. Метод комплексных амплитуд.

[1], Гл.2. §15.

Лекция 13.


Влияние трения на вынужденные колебания систем с конечным числом степеней свободы. Метод главных координат в случае пропорционального и непропорционального трения.

[1], Гл.2. §15.

2.3. Связанные колебания

Лекция 14.


Колебания в системах с двумя степенями свободы. Парциальные системы и полная система. Упругая, инерционная и аэродинамическая связь.

[4], §6.1, 6.2; [10], ч II, §53,54,55,58, 62,63.

Лекция 15.


Колебания в системах с двумя степенями свободы. Связь и связанность.

[4], §6.1, 6.2; [10], ч II, §53,54,55,58, 62,63.

2.4. Виброизоляция

Лекция 16.


Основы расчета виброизоляции. Виброизоляция при силовом возбуждении (активная виброизоляция) и кинематическом возбуждении (пассивная виброизоляция).

[1], Гл.9, § 46; [3], Гл.5, § 5.2; [4], Гл.3, § 3.2.

2.5. Энергетические особенности источника возбуждения

Лекция 17.


Влияние на колебания системы энергетических особенностей источника возбуждения. Условия устойчивости работы системы на резонансе. Проход линейной системы через резонанс.

[1], Гл.1, § 5; [2], 5.2.

3. Темы практических занятий

Занятие 1


Затухание свободных колебаний при произвольном трении

Занятие 2


Метод суперпозиции в исследованиях вынужденных колебаний при негармоническом возбуждении

Занятие 3


Реакция консервативной системы с одной степенью свободы на ступенчатую и линейно нарастающую нагрузку

Занятие 4


Вынужденные колебания линейных консервативных систем при гармоническом возбуждении

Занятие 5


Вынужденные колебания диссипативной системы при гармоническом возбуждении. Построение АФЧХ

Занятие 6


Энергетический метод оценки сил трения

Занятие 7


Энергетический метод расчета вынужденных колебаний при произвольном малом трении

Занятие 8


Свойства вынужденных колебаний. Построение форм. Построение АФЧХ диссипативной системы.

Занятие 9


Метод главных координат расчета вынужденных колебаний диссипативной системы с непропорциональным демпфированием

Занятие 10


Антирезонанс. Динамическое гашение колебаний.

Занятие 11


Определение параметров виброизоляции

Занятие 12


Вынужденные колебания диссипативной системы при силовом и кинематическом возбуждении

Занятие 13


Контрольная работа по теории

Занятие 14


Контрольная работа по задачам

4. Семестровые задания.


Семестровое задание «Вынужденные колебания механических систем с конечным числом степеней свободы» включает три задачи:

  1. Вынужденные колебания систем с двумя степенями свободы. Задача №6, [6].

  2. Метод энергетического баланса. Задача №7, [6].

  3. Антирезонанс. Задача №8, [6].

5. Лабораторные работы.


  1. Вынужденные колебания системы с одной степенью свободы. Лабораторная работа №2 [7].

  2. Вынужденные колебания системы с тремя степенями свободы. Лабораторная работа №4 [7]..

  3. Динамический гаситель колебаний. Лабораторная работа №5 [7].



5. Календарный план курса


Неделя

Дата

^ Краткое содержание лекции

Практические занятия

1

6 фев

Механическая система с одной степенью свободы

^ Свободные колебания

Диссипативные системы

Некоторые термины прикладной терии колебаний. Классификация колебательных систем. Классификация колебательных процессов. Затухание свободных колебаний в линейной системе при линейном вязком и сухом трении. [1], Гл.1, § 4; [2]; [3], Гл.2, § 2.2.

^ Затухание свободных колебаний при произвольном трении

2

13 фев

Вынужденные колебания линейной консервативной системы с одной степенью свободы под действием произвольной вынуждающей силы. Реакция системы на линейно нарастающую нагрузку. Интеграл Дюамеля. Быстрое и медленное нагружение. Примеры.[1], Гл.1, § 3; [3], § 5, 5.1.

^ Метод суперпозиции в исследованиях вынужденных колебаний при негармоническом возбуждении

3

20 фев

Вынужденные колебания

Консервативные системы

Вынужденные колебания линейной консервативной системы с одной степенью свободы под действием произвольной вынуждающей силы. Примеры (Продолжение). [1], Гл.1, § 3; [3], § 5, 5.1.

^ Реакция консервативной системы с одной степенью свободы на ступенчатую и линейно нарастающую нагрузку

4

27 фев

Вынужденные колебания консервативной системы под действием гармонической вынуждающей силы. Свободные, свободные сопровождающие и вынужденные колебания. Негармоническое периодическое возбуждение. [1], Гл.1, § 4; [3], Гл.5, § 5.2; [4], Гл.3, §3.1.

Вынужденные колебания линейных консервативных систем при гармоническом возбуждении

5

6 мар

Диссипативные системы

Вынужденные колебания системы с вязким трением при гармоническом возбуждении. Комплексная форма решения. Отклик системы. Синфазная и квадратурная составляющие. Амплитудно-фазовая частотная характеристика. Коэффициент динамичности. Импеданс. Способы снижения амплитуд вынужденных колебаний. [1], Гл.1, § 5; [3], Гл.5, § 5.2; [4], Гл.3, § 3.1.

Вынужденные колебания диссипативной системы при гармоническом возбуждении. Построение АФЧХ

6

13 мар

Вынужденные колебания системы при гармоническом возбуждении (продолжение). Вынужденные колебания системы при нелинейном трении. Метод энергетического баланса. Случай сухого и гистерезисного трения. Эквивалентное вязкое трение. [1], Гл.1, § 6; [2].

^ Лабораторная работа №2 – Вынужденные колебания системы с одной степенью свободы

7

20 мар

Вынужденные колебания диссипативной системы под действием вынуждающей силы произвольного вида. Произвольное перемещение опор. [9] § 1.12, 1.13

^ Энергетический метод оценки сил трения

8

27 мар

Механическая система с n степенями свободы

^ Консервативные системы




Вынужденные колебания консервативных систем с n степенями свободы при произвольных вынуждающих силах. Метод главных координат. Определение перемещений и напряжений. [1], Гл.2, § 15

^ Энергетический метод расчета вынужденных колебаний при произвольном малом трении

9

3 апр

Вынужденные колебания консервативных систем с n степенями свободы при гармонических вынуждающих силах. Метод главных координат. Определение перемещений и напряжений. Свойства вынужденных колебаний. Непосредственное решение уравнений вынужденных колебаний. [1], Гл.2, § 15

^ Свойства вынужденных колебаний. Построение форм. Построение АФЧХ диссипативной системы

10

10 апр

Вынужденные колебания консервативных систем с n степенями свободы при произвольных вынуждающих силах. [1],Гл.2, §15; [11], §3.2, 3.3

^ Расчет вынужденных колебаний диссипативной системы с непропорциональным демпфированием

11

17 апр

Антирезонанс

Вынужденные колебания консервативных систем с n степенями свободы при гармонических вынуждающих силах. Динамическая податливость системы. Антирезонанс. Динамический гаситель колебаний. Кинематическое возбуждение. [1],Гл.2, §15; [11], §3.2, 3.3

^ Лабораторная работа №4 - Вынужденные колебания системы с тремя степенями свободы

12

24 апр

Диссипативные системы

Влияние трения на вынужденные колебания систем с конечным числом степеней свободы. Метод комплексных амплитуд. [1], Гл.2. §15

^ Антирезонанс. Динамическое гашение колебаний

13

8 май

Влияние трения на вынужденные колебания систем с конечным числом степеней свободы. Метод главных координат в случае пропорционального и непропорционального трения. [1], Гл.2. §15

^ Лабораторная работа №5 – Динамический гаситель колебаний

14

15 май

Связь и связанность

Колебания в системах с двумя степенями свободы. Парциальные системы и полная система. Упругая, инерционная и аэродинамическая связь. [4], §6.1, 6.2; [10], ч II, §53,54,55,58, 62,63

Определение параметров виброизоляции

15

22 май

Колебания в системах с двумя степенями свободы. Связь и связанность. [4], §6.1, 6.2; [10], ч II, §53,54,55,58, 62,63

^ Вынужденные колебания диссипативной системы при силовом и кинематическом возбуждении

16

29 май

Виброизоляция

Основы расчета виброизоляции. Виброизоляция при силовом возбуждении (активная виброизоляция) и кинематическом возбуждении (пассивная виброизоляция). [1], Гл.9, § 46; [3], Гл.5, § 5.2; [4], Гл.3, § 3.2.

Контрольная работа по теории

17

5 июн

Особенности источника возбуждения

Влияние на колебания системы энергетических особенностей источника возбуждения. Условия устойчивости работы системы на резонансе. Проход линейной системы через резонанс. [1], Гл.1, § 5; [2], 5.2.

Контрольная работа по задачам



Литература.


  1. В.Л. Бидерман. «Теория механических колебаний» - М.:Высшая школа, 1980.

  2. Я.Г. Пановко. «Введение в теорию механических колебаний» М.: Наука, 1980.

  3. К. Магнус. «Колебания» - М.: Мир, 1982, 303 с.

  4. В.В. Мигулин, В.И. Медведев, Е.П. Мустель, В.Н. Парыгин. «Основы теории колебаний» - М.: Наука, 1988, 391 с.

  5. В.А. Светлицкий. «Задачи и примеры по теории колебаний» М.: Изд. МГТУ, 1994, 307 с.

  6. «Аналитическая механика и теория колебаний». (Контрольные задания и примеры выполнения). Учебное пособие. Челябинск, изд. ЧГТУ, 1994, 20 с.

  7. О.К. Слива. «Теория колебаний». Учебное пособие к лабораторным работам.» Челябинск, изд. ЧГТУ, 1994, 69 с.

  8. Вибрации в технике. Справочник в 6 томах. М.; Машиностроение, 1978.

  9. С.П. Тимошенко, Д.Х. Янг, У. Уивер. Колебания в инженерном деле. М.; Машиностроение,1985.

  10. С.П. Стрелков. Введение в теорию колебаний. М.; изд. «Наука», 1964.

  11. Дж. П. Ден-Гартог. М.; Физматгиз, 1960.

  12. И.И. Вульфсон, М.З. Коловский. Нелинейные задачи динамики машин. Л.; «Машиностроение», 1968.

  13. А.Е. Кобринский. Механизмы с упругими связями. М.; «Наука», 1964, 390 с.

  14. Редько С.Ф., Ушкалов В.Ф., Яковлев В.П. Идентификация механических систем. Киев: Наукова думка, 1985, 215 с.






Скачать 136,63 Kb.
Дата конвертации11.11.2013
Размер136,63 Kb.
ТипРабочая программа
Разместите кнопку на своём сайте или блоге:
rud.exdat.com


База данных защищена авторским правом ©exdat 2000-2012
При копировании материала укажите ссылку
обратиться к администрации
Документы