7.1 自激振动
自激振动是一种由系统本身产生的激励所维持的非线性振动。自激振动系统除具有振动元件外,还具有非振荡性的能源、调节环节和反馈环节。因此,不存在外部激励时它也能产生一种稳定的周期性振动,维持自激振动的交变力是由运动本身产生的,并且由反馈和调节环节控制。运动本身一旦停止,其交变力随之消失,自激振动也随即停止[1]。在自然界、人们的日常生活中、物理学和工程界中,自激振动的实例多种多样,但其本质都是一样的。(https://www.daowen.com)
自激振动系统由能源(或驱动原动件)、控制调节环和振动体三部分组成。系统不需要周期性的外部激励,并且一旦切断能源供应,系统的振动便立即消失。系统的自激振动由能源系统供给的能量来维持,但这种能源不一定是振荡性的。调节环将振动体的交变运动量变换为交变力并反馈回振动体,以使振动体为此持续的振动。
自激振动系统的振幅和频率,完全取决于系统本身的参数和调节环的调节特性。当调节环子系统的非线性不明显时,其振动的频率接近于振动体线性系统的某个固定频率,其振动波形也接近于正弦波。但随着调节特性非线性的增加,无论是频率还是波形都逐渐离开近似的线性系统。当非线性特性很明显时,振动呈现张弛振动形式。此时,自激振动的一个周期将分成完全不同的几个运动阶段,在各个阶段的边界上,振动体的位移和速度将产生某种跃变。如机床滑动部件的爬行现象,就是一种短暂停顿与突然跳跃的运动过程。