基本概念介绍--简谐振动

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金属塑性成形技术是现代化制造业中金属加工的重要方法之一。它是金属材料在模具和锻压设备作用下发生变形，获得所需要求的形状、尺寸和性能的制件的加工过程。金属成形件在汽车、飞机仪表、机械设备等产品的零部件中占有相当大的比例。由于其具有生产效率高，生产费用低的特点，适合于大批量生产，是现代高速发展的制造业的重要成形工艺。据统计，在发达国家中，金属塑性成形件的产值在国民经济中的比重居行业之首，在我国也占有相当大的比例。
    随着现代制造业的高速发展，对塑性成形工艺分析和模具设计方面提出了更高的要求。若工艺分析不完善、模具设计不合理或材料选择不当，则会造成产品达不到质量要求，造成大量的次品和废品，增加了模具的设计制造时间和费用。为了防止缺陷的产生，以提高产品质量，降低产品成本，国内外许多大公司企业及大专院校和研究机构对塑性成形件的性能、成形过程中的应力应变分布及变化规律进行了大量的理论分析、实验研究与数值计算，力图发现各种制件、产品成形工艺所遵循的共同规律以及力学失效所反映的共同特征。由于塑性成形工艺影响因素甚多，有些因素如摩擦与润滑、变形过程中材料的本构关系等机理尚未被人们完全认识和掌握，因而到目前为止还未能对各种材料各种形状的制件成形过程作出准确的定量判定。正因为大变形机理非常复杂，使得塑性成形研究领域一直成为一个充满挑战和机遇的领域。
    一般来说，产品研究与开发的目标之一就是确定生产高质量产品的优化准则，而不同的产品要求不同的优化准则，建立适当的优化准则需要对产品制造过程的全面了解。如果不掌握诸如摩擦条件、材料性能、工件几何形状、成形力等工艺参数对成形过程的影响，就不可能正确地设计模具和选择加工设备，更无法预测和防止缺陷的生成。在传统工艺分析和模具设计中，主要还是依靠工程类比和设计经验，经过反复试模修模，调整工艺参数以期望消除成形过程中的产品缺陷如失稳起皱、充填不满、局部破裂等。仅仅依靠类比和传统的经验工艺分析和模具设计方法已无法满足高速发展的现代金属加工工业的要求。因此，现代金属成形工艺分析过程中，建立适当的“过程模拟”非常重要。随着计算机技术的发展，人们已经认识到数值模拟在金属成形工程中的重要价值，这一领域已成为现代国内外学者的研究热点。
    应用塑性成形的数值模拟方法主要有上限法（Upper Bound Method）、边界元法(Boundary Element Method)和有限元法（Finite Element Method）。上限元法常用于分析较为简单的准稳态变形问题；而边界元法主要用于模具设计分析和温度计算。对于大变形的体积成形和板料成形，变形过程常呈非稳态，形状、边界、材料性质等都会发生很大的变化，有限元法可由实验和理论方法给出的本构关系、边界条件、摩擦关系式，按变分原理推导出场方程，根据离散技术建立计算模型，从而实现对复杂成形问题进行数值模拟。分析成形过程中的应力应变分布及其变化规律，由此提供较为可靠的主要成形工艺参数。因此基于有限元法的塑性成形数值模拟技术是当前国际上极具发展潜力的成形技术前沿研究课题之一。
    正确设计和控制金属塑性成形过程的前提条件是充分掌握金属流动、应力应变状态、热传导、润滑、加热与冷却及模具结构设计等方面的知识。任何分析方法都是为工程技术人员服务的，其目的是帮助工程技术人员掌握金属流动过程中应力应变状态等方面知识，一个好的分析方法至少应包括以下几个功能：
（1）在未变形体（毛坯）与变形体（产品）之间建立运动学关系，预测金属塑性成形过程中的金属流动规律，其中包括应力应变场量变化、温度变化及热传导等。
（2）计算金属塑性成形极限，即保证金属材料在塑性变形过程中不产生任何表面及内部缺陷的最大变形量可能性。
（3）预测金属塑性成形过程得以顺利进行所需的成形力及能量，为正确选择加工设备和进行模具设计提供依据。
当前，有限元法已成为分析和研究金属塑性成形问题的最重要的数值分析方法之一，它具有以下优点：
（1）由于单元形状具有多样性，有限元法使用与任何材料模型，任意的边界条件，任意的结构形状，在原则上一般不会发生处理上的困难。金属材料的塑性加工过程，均可以利用有限元法进行分析，而其它的数值方法往往会受到一些限制。
（2）能够提供金属塑性成形过程中变形力学的详细信息（应力应变场、速度场、温度场、网格畸变等），为优化成形工艺参数及模具结构设计提供详细而可靠的依据。
（3）虽然有限元法的计算精度与所选择的单元种类，单元的大小等有关，但随着计算机技术的发展，有限元法将提供高精度的技术结果。
（4）用有限元法编制的计算机程序通用性强，可以用于求解大量复杂的问题，只需修改少量的输入数据即可。
（5）由于计算过程完全计算机化，既可以减少一定的试验工作，又可直接与CAD/CAM实现集成，使模具设计过程自动化。
    就金属塑性成形领域而言，有限元法大致可分为两类，一种是固体形塑性有限元法(Solid Formulation)—弹塑性有限元法，这类有限元同时考虑弹性变形和塑性变形，弹性区采用虎克定律，塑性区采用Prandte－Reuss方程和Mises屈服准则，对于小塑性变形所求的未知量是单元节点位移，适用于分析结构的失稳，屈服等工程问题。对于大塑性变形，采用增量法分析。这类有限元法的特点是考虑弹性区与塑性区的相互关系，既可以分析加载过程，又可以分析卸载过程，包括计算残余应力应变及回弹、以及模具和工件之间的相互作用，可以处理几何非线性和非稳态问题，其缺点是所取是的步长不能太大，计算工作量繁重，对于非线性硬化材料计算复杂。过去弹塑性有限元法主要适用于分析板料成形、弯曲等工序。但近年来随着计算机硬件技术的发展，这种方法正在朝着更广的应用范围扩展。
    对于大多数体积成形问题，弹性变形量较小，可以忽略，即可将材料视为刚塑性体，同时为了克服上述弹塑性有限元方法的不足，C.H.Lee和S.Kobayashi于1973年首次提出了基于变分原理的流动型有限元法—刚塑性有限元法，用Lagrange乘子技术施加体积不变条件，由于这种方法不象弹塑性有限元法那样用应力应变增量进行求解，因此，计算时增量步进可取得较大一些，但对于每次增量变形来说，材料仍处于小变形状态，下一步计算是在材料以前的累加变形几何形状和硬化特性基础之上进行的，因此，可以用小变形的计算方法来处理大变形问题，并且计算模型较简单，这一方法已广泛的应用于二维轴对称问题的各种塑性工步分析 。1979年，O.C.Zienkiewicz 等又给出了采用罚函数法的体积不可压缩的刚塑性有限元法。
     刚塑性有限元法通常只是用于一些金属的冷加工问题。对于热加工（再结晶温度以上）应变硬化效应不显著，材料对变形速度具有较大的敏感性，因此，在研究热加工问题时要采用粘塑性本构关系，相应地发展了另一种流动型有限元法—刚粘塑性有限元法。O.C.Zienkiewicz 等把热加工时金属视为非牛顿不可压缩流体，建立了相应的有限元列式，并进行了稳态流动的热力耦合计算，分析了拉拔、挤压、轧制等工艺过程 。Reblo等人进行了非稳态过程的热力耦合计算分析 。Mori和Osakada提出了刚塑性有限元中的可压缩方法 ，对多种轧制和挤压工艺以及粉末成形工艺进行了模拟 。Park、Oh、Rebelo、Kudo等用刚粘塑性有限元法对速率敏感材料成形过程进行了热力耦合计算 。Hartley和Stugess对塑性成形摩擦进行了研究，并用此分析了挤压轧制等成形问题 。另外，S.Kobayashi等人还提出刚塑性有限元反向模拟技术，并用此对一些简单的成形问题进行预成形设计 ，目前刚(粘)塑性有限元法是国内外公认的分析金属成形问题最先进的方法之一。
    尽管塑性加工中的有限元理论及技术都有很大的发展，国内外的学者在一些方面已取得丰硕的成果，但由于塑性成形自身的特点，使得有限元在这个领域中的应用还存在许多具体的难题，如：如何建立一个能真实反映材料在成形过程中变形规律的本构关系、摩擦接触问题的处理、如何在分析过程中自动生成高质量的三维有限元网格及网格重划问题，宏观模拟和微观组织预测等，这些问题都急待解决，都是值得进一步开发研究的重要课题。

xawbw

将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标，使方程组解耦，成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程，以便求出系统的模态参数。坐标变换的变换矩阵为模态矩阵，其每列为模态振型。

supervb

光线枪的工作原理
（属于信号反馈与控制比较接近生活的一个实例，后面有过扫描的概念）

和我们想象的不同，光线枪不会射出光线，只能接收光线。在接收到光线后，光线枪
会把枪口对准点的信号传回给游戏机，对应的软件就会告诉主机枪口所瞄准的位置在
哪里。

那么软件又是怎么测量位置的呢？如果你仔细观察的话，当按下扳机后，无论枪口是
否对着屏幕，屏幕上总会有一道闪光，而这道由软件控制发出的白色帧就是光枪测位
的关键。在此之前我们还有必要先来看一下隔行扫描电视机的成像方式：

在PALNTSC的CRT电视中，扫描线是影像生成的方式。以NTSC为例，每次影像扫描时，
在六十分之一秒内并非从头到尾连续扫描525条扫描线，而是只扫描一半，也就是262
.5线，剩下一半在另外一个六十分之一秒时扫描。第一次扫描时只由上而下水平扫描
奇数线，第二次扫描时扫描偶数线。二次扫描所生成的图场（Field）就结合成一幅
完整的图像帧（Frame）。由于扫描时是以奇数、偶数扫描线做交替隔行扫描，所以
叫隔行扫描。
按下扳机后，游戏软件控制主机发送一个全白色的帧，正如前面提到的，电视机显示
这个白色帧是需要从上到下，从左往右扫描的，所以从这一帧扫描第一个点开始，到
枪口收到白色光（注：尽管枪口看上去较大，但真正能接受光的感光机构可接受范围
很小，所以它只会对准屏幕上很小的一块范围，这个范围略大于两行扫描线距离，可
以认为其对准的是一个“点”）这个时间差T(pos)，就可以算出坐标位置，这里假定
从屏幕到光线枪的光线传播时间为0。NTSC情况下一个隔行帧显示的时间是：0.0167
秒 (60Hz)，这里 为了方便大家理解计算过程，暂定理想状况：扫描线无消隐时间，
帧无消隐时间，扫描线回扫时间为0，扫描线共480线（扫描线实际上是525条，但真
正有成像能力的只有480线左右），水平点数为640。

所以每一行扫描线需要的扫描时间为 T(scanline)=0.0167/480,我们就可以计算出
垂直位置：
Y=Trunc(T(pos)/T(scanline))
水平位置：
X=(T(pos)-Y×T(scanline))/T(scanline)×640
如果把所有情况（扫描线消隐、回扫，有效扫描线等等）考虑到，计算过程要复杂很
多，但是原理仍然基于上面de“理想状况”。
实际上，发送全白色帧之前，游戏机还会发射一帧全黑帧，这样可以去除游戏画面上
高亮颜色的干扰。

简单的来说，光枪的工作原理就是：
抠下扳机――――线缆将信号传给主机――――软件命令电视机发出一个白色帧――
――枪口将接受到的光信号传回给主机――――软件计算时间差从而算出位置―――
―命令电视机发出一个击中点――――如果刚好在目标上，那么恭喜，你击中了！

基于以上分析我们可以得出结论：
1,光枪对电视没有任何损害，因为它只接受光而非发射光。
2,光枪不能用在逐行电视上，因为逐行电视的成像原理和隔行电视完全不同，它是从
屏幕图像第一条扫描线一直连续扫描到最后一条，而非先扫奇数条再扫描偶数条。当
然更不能应用在加了电视卡的显示器以及液晶显示设备上了。实际上现在SEGA和NAMCO
都已研制出对应逐行设备的光线枪系统，但由于造价昂贵，目前还不太可能出现在家
用机上。
3,其他注意问题。a.光枪不能用在14寸以下的电视机上；b.对于某些老式电视机可能
需要调低亮度和避开日光灯以提高定位精度；c.对于某些过扫描比例过大的电视机，
边缘有可能射不到的情况是正常的，并非原装光枪的问题。

注：什么叫过扫描？一般来说电视机都会有5％左右的过扫描，以避免产生呼吸效应
时（内部电压变化大时画面伸缩）露出难看的黑边和弯曲的边缘。在众多的CRT中，
低档显示器的边缘几何变形要比高档显示器如SONY特丽珑要严重的多，这是因为控制
几何变形需要精湛的制造技术，即使是SONY也不能做到100％垂直，这是CRT本身的缺
点。电视机也一样，甚至要比显示器明显的多，某些厂商为了掩盖自身技术的缺陷和
变形过大的观感，故意将过扫描做到10％的上限，使得显示面积和清晰度都有所下降
，甚至有可能影响光枪的边缘定位。

[ 本帖最后由 supervb 于 2006-7-26 15:35 编辑 ]

wzw_1980

所谓质点振动系统，就是假设构成振动系统的物体如质量块、弹簧等，不论其几何大小如何，都可以看成是一个物理性质集中的系统，对于这种系统，质量块的质量认为是集中在一点的，这就是说，构成整个振动系统的质量块与弹簧，它们的运动状态都是均匀的。这种振动系统也称之为理想参数系统。

[ 本帖最后由 wzw_1980 于 2006-7-28 10:13 编辑 ]

xawbw

大系统理论在20世纪 70年代建立起来后，得到了迅速发展。所谓大系统是指具有某种特定功能的、结构可分为多级和／或控制过程按其特点可分为多段的复杂系统。大系统的特点是：高维数、多目标、关联性、分散性、随机性、甚至包括人的参与，电力系统即是一个典型的大系统。大系统的控制如果采用传统的简单局部控制，显然难以获得所要求的动态特性（稳定性、动态品质）。如果采用集中控制，则系统各部分与集中控制器之间将要交换大量信息，对于地域上分布较广的系统，例如电力系统，要求大量长距离通信联系，在技术上L经济上都是不合理的，甚至是不可能的，所以大系统控制实际使用的是分级递阶控制和分散控制，这正是电力系统安全稳定控制的发展方向。

lijiantimo

Engineers use science to solve their problems if the science is available.
But available or not,
the problem must be solved,
and whatever form the solution takes under those conditions is called engineering.

MVH

Engineering能否介绍的更加详细点？

jungwoo

质点系统上每一个质点上真是作用的主动力，约束力和假象加上的惯性力，在形式上组成平衡力西。这就是质点系的达朗贝尔原理。

MVH

最好不要直接抄定义，加上自己的理解比较好

jj1020

随机振动——一门用概率和统计方法研究受随机荷载的机械和结构系统的稳定性、响应、识别及可靠性的技术学科。

witnessy2005

白噪声是指功率谱密度在整个频域内均匀分布的噪声，指在研究的频谱内，对一定宽度的任意频带，具有相等能量的噪声．

suying

在输出端加无限大的机械阻抗的负载时，从输入端获得的阻抗。

malong

反共振(antiresonance) 作受迫振动的系统中，激励频率任何微小的变化均会使响应最小的点响应上升的系统状态。

wzxhg

基本概念介绍--响应
响应（response）是系统受外力或其他输入作用后的输出。

icepoint

机械零部件可靠性优化设计，是在可靠性基础上进行机械零部件的优化设计，即把机械零部件的可靠度要求，或者结合在优化问题的约束内，或者结合到优化问题的目标函数内，运用优化方法，得到机械零部件参数的最优解，以便最好地达到预先确定的目标，即在设计中应保证的机械产品的经济效益和运行中的安全可靠。换句话说，在达到可靠性目标的 同时，还应采用优化方法来降低成本，并提高其工作性能与承载能力。严格地说，优化与可靠性设计所追求的目标是一致的，所以设计中必须综合考虑优化方法与可靠性工程，这就需要采用所谓的机械可靠性优化设计方法。