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振動(dòng)力學(xué)多自由度系統(tǒng)的振動(dòng) 單自由度振動(dòng)系統(tǒng)舉例篇一
平面機(jī)構(gòu)——所有構(gòu)件在相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)
§1-1 運(yùn)動(dòng)副及其分類
構(gòu)件的自由度——構(gòu)件所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目。
作平面運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件(如圖所示)則只有三個(gè) 自由度，這三個(gè)自由度可以用三個(gè)獨(dú)立的 參數(shù)x、y和角度θ表示。如圖所示
約束——對(duì)構(gòu)件的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)所加的限制。
運(yùn)動(dòng)副——兩構(gòu)件直接接觸并能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的聯(lián)接。是由兩構(gòu)件組成的可動(dòng)聯(lián)接。
運(yùn)動(dòng)副是約束運(yùn)動(dòng)的，構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副后，其獨(dú)立運(yùn)動(dòng)受到約束，自由度便隨之減少。
由運(yùn)動(dòng)副的定義可知：構(gòu)成機(jī)構(gòu)的兩個(gè)基本要素是構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副。
按運(yùn)動(dòng)副元素接觸形式可將運(yùn)動(dòng)副分為低副和高副。1.低副——兩運(yùn)動(dòng)副元素通過(guò)面接觸所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副。
⑴ 轉(zhuǎn)動(dòng)副——兩構(gòu)件間只能作相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的低副稱為轉(zhuǎn)動(dòng)副或鉸鏈。如圖所示
⑵ 移動(dòng)副——兩構(gòu)件間只能作相對(duì)移動(dòng)的低副稱為移動(dòng)副，如圖所示
2.高副——兩運(yùn)動(dòng)副元素通過(guò)點(diǎn)或線接觸所構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副。如圖所示
如果構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)是空間運(yùn)動(dòng)，則稱為空間運(yùn)動(dòng)副，不在本書討論范圍
§1-2平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
實(shí)際構(gòu)件外形結(jié)構(gòu)很復(fù)雜，為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化僅用線條和符號(hào)來(lái)表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副
機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖——并按一定的比例尺定出各運(yùn)動(dòng)副的位置，再用規(guī)定的運(yùn)動(dòng)副符號(hào)和簡(jiǎn)單的線條或幾何圖形表示機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的一種簡(jiǎn)化圖形。
運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖中構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副的表示方法如圖所示 畫陰影線的構(gòu)件表示機(jī)架
構(gòu)件的表示方法如圖所示
任何機(jī)構(gòu)都包含機(jī)架、原動(dòng)件和從動(dòng)件3個(gè)部分。⑴ 機(jī)架——是用來(lái)支承活動(dòng)構(gòu)件的構(gòu)件。
⑵ 原動(dòng)件——是運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的活動(dòng)構(gòu)件。它的運(yùn)動(dòng)是由外界輸入的，又稱為輸入構(gòu)件。
⑶ 從動(dòng)件——是機(jī)構(gòu)中隨著原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)而運(yùn)動(dòng)的其余活動(dòng)構(gòu)件。相對(duì)于機(jī)架有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。
從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律取決于原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)。當(dāng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)確定之后，從動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律完全取決于原動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。
§1-3 平面機(jī)構(gòu)的自由度
一、平面機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式
作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件有三個(gè)自由度。當(dāng)兩構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副后，它們的相對(duì)運(yùn)動(dòng)就受到限制（約束），自由度隨之減少。
不同類型的運(yùn)動(dòng)副引入的約束不同，保留的自由度也不同。平面機(jī)構(gòu)中 ? 每個(gè)低副引入兩個(gè)約束，使構(gòu)件失去兩個(gè)自由度，保留一個(gè)自由度。? 每個(gè)高副引入一個(gè)約束，使構(gòu)件失去一個(gè)自由度，保留兩個(gè)自由度。
在機(jī)構(gòu)中，若共有k個(gè)構(gòu)件，除去機(jī)架外，其活動(dòng)構(gòu)件數(shù)為n=k-1。顯然，這些活動(dòng)構(gòu)件在未組成運(yùn)動(dòng)副之前，其自由度總數(shù)為3n，當(dāng)它們用pl個(gè)低副和ph個(gè)高副聯(lián)接組成機(jī)構(gòu)后，因?yàn)槊總€(gè)低副引入兩個(gè)約束，每個(gè)高副引入一個(gè)約束，所以，總共引入(2pl+ph)個(gè)約束。故整個(gè)機(jī)構(gòu)的自由度應(yīng)為活動(dòng)構(gòu)件的自由度總數(shù)與全部運(yùn)動(dòng)副引入的約束總數(shù)之差，用f 表示，即
f=3n-2pl-ph
(1-1)
由上式可知：機(jī)構(gòu)自由度f(wàn)取決于活動(dòng)構(gòu)件的件數(shù)與運(yùn)動(dòng)副的性質(zhì)（高副或低副）和個(gè)數(shù)。
機(jī)構(gòu)的自由度——指機(jī)構(gòu)所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)數(shù)目。
從動(dòng)件不能有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，只有原動(dòng)件才有獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，每個(gè)原動(dòng)件具有一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，故機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)應(yīng)當(dāng)與原動(dòng)件數(shù)相等
例題：
二、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)應(yīng)注意的事項(xiàng)
1，復(fù)合鉸鏈
由兩個(gè)以上的構(gòu)件在同一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相聯(lián)就構(gòu)成復(fù)合鉸鏈。由三個(gè)構(gòu)件匯交成的復(fù)合鉸鏈如圖所示。
由k個(gè)構(gòu)件以復(fù)合鉸鏈相聯(lián)接時(shí)構(gòu)成的轉(zhuǎn)動(dòng)副數(shù)為(k-1)個(gè)。計(jì)算自由度時(shí)要特別注意“復(fù)合鉸鏈”。
例題：
2，局部自由度
不影響機(jī)構(gòu)中其它構(gòu)件相對(duì)運(yùn)動(dòng)的自由度稱為局部自由度。如右圖所示。
在計(jì)算機(jī)構(gòu)的自由度時(shí)，要排除這個(gè)局部自由度。
例題：
3，虛約束
有些約束對(duì)機(jī)構(gòu)自由度的影響是重復(fù)的，對(duì)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立限制作用，這種約束稱為虛約束。
計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度時(shí)，應(yīng)將產(chǎn)生虛約束的構(gòu)件連同它所帶入的運(yùn)動(dòng)副一起除去不計(jì)。如圖所示
例題：
振動(dòng)力學(xué)多自由度系統(tǒng)的振動(dòng) 單自由度振動(dòng)系統(tǒng)舉例篇二
第2章 多自由度系統(tǒng)的振動(dòng)
基本要點(diǎn)：
① 建立系統(tǒng)微分方程的幾種方法；
② 固有頻率、固有振型的概念以及固有振型關(guān)于質(zhì)量和剛度矩陣的加權(quán)正交性； ③ 多自由度系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的解耦—模態(tài)坐標(biāo)變換及運(yùn)用模態(tài)疊加法求解振動(dòng)系統(tǒng)的響應(yīng)。
引言
多自由度振動(dòng)系統(tǒng)的幾個(gè)工程實(shí)例；多自由度系統(tǒng)振動(dòng)分析的特點(diǎn)；多自由度系統(tǒng)振動(dòng)分析與單自由度系統(tǒng)的區(qū)別與聯(lián)系。
§2.1 多自由度系統(tǒng)的振動(dòng)方程
? 方程的一般形式：質(zhì)量矩陣、阻尼矩陣、剛度矩陣和激振力
§2.2 建立系統(tǒng)微分方程的方法
? 影響系數(shù)：剛度影響系數(shù)、柔度影響系數(shù)
? 剛度矩陣法、柔度矩陣法及這兩種方法的特點(diǎn)；lagrange方程法
§2.3 無(wú)阻尼系統(tǒng)的自由振動(dòng)
? 二自由度系統(tǒng)的固有振動(dòng)：固有頻率、固有振型。? 二自由度系統(tǒng)的自由振動(dòng)
? 二自由度系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)耦合與解耦
? 彈性耦合，慣性耦合；
? 振動(dòng)系統(tǒng)的耦合取決于坐標(biāo)系的選擇； ? 多自由度系統(tǒng)的固有振動(dòng)
? 固有振動(dòng)的形式及條件：特征值、特征向量、模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)剛度； ? 固有振型的性質(zhì)：關(guān)于質(zhì)量矩陣和剛度矩陣的加權(quán)正交性； ? 剛體模態(tài)；
? 運(yùn)動(dòng)的解耦：模態(tài)坐標(biāo)變換（主坐標(biāo)變換）。? 多自由度系統(tǒng)的自由振動(dòng)
§2.4 無(wú)阻尼系統(tǒng)的受迫振動(dòng)
? 頻域分析：動(dòng)剛度矩陣和頻響函數(shù)矩陣，頻響函數(shù)矩陣的振型展開(kāi)式，系統(tǒng)反共振問(wèn)題。
? 時(shí)域分析：?jiǎn)挝幻}沖響應(yīng)矩陣，任意激勵(lì)下的響應(yīng)，模態(tài)截?cái)鄦?wèn)題，模態(tài)加速度法。
§2.5 比例阻尼系統(tǒng)的振動(dòng)
? 多自由度系統(tǒng)的阻尼：rayleigh比例阻尼。? 自由振動(dòng)
? 受迫振動(dòng)：頻響函數(shù)矩陣，單位脈沖響應(yīng)矩陣，任意激勵(lì)下的響應(yīng)。
§2.6 一般粘性阻尼系統(tǒng)的振動(dòng) ? 自由振動(dòng)：物理空間描述，狀態(tài)空間描述。
? 受迫振動(dòng)：脈沖響應(yīng)矩陣，頻響函數(shù)矩陣，任意激勵(lì)下的響應(yīng)。
思考題：
① 剛度矩陣和柔度矩陣在什么條件下是互逆的兩個(gè)矩陣？從物理上和數(shù)學(xué)兩方面加以解釋？
② 為什么說(shuō)模態(tài)質(zhì)量、模態(tài)剛度的數(shù)值大小沒(méi)有直接意義？
③ 證明固有振型關(guān)于質(zhì)量矩陣和剛度矩陣的加權(quán)正交性，并討論其物理意義。④ 在實(shí)際的多自由度系統(tǒng)振動(dòng)分析中，為什么要進(jìn)行模態(tài)截?cái)啵?/p>
參考書目
1.2.3.4.胡海巖，機(jī)械振動(dòng)與沖擊，航空工業(yè)出版社，2002 故海巖，機(jī)械振動(dòng)基礎(chǔ)，北京航空航天大學(xué)出版社，2005 季文美，機(jī)械振動(dòng)，科學(xué)出版社，1985。（圖書館索引號(hào)：th113.1/1010）鄭兆昌主編, 機(jī)械振動(dòng) 上冊(cè) ,機(jī)械工業(yè)出版社，1980。（圖書館索引號(hào)：th113.1/1003-a）
esu s r, mechanical vibrations，longman prentice hall, 2004(圖書館索引號(hào)：th113.1/wr32)
振動(dòng)力學(xué)多自由度系統(tǒng)的振動(dòng) 單自由度振動(dòng)系統(tǒng)舉例篇三
平面機(jī)構(gòu)的自由度
【教學(xué)目的】
1、掌握運(yùn)動(dòng)鏈成為機(jī)構(gòu)的條件。
2、熟練掌握機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算方法。能自如地運(yùn)用自由度計(jì)算公式計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度，尤其是平面機(jī)構(gòu)的自由度。
【教學(xué)內(nèi)容】
1、引出自由度的概念，明確自由度和約束的關(guān)系；
2、推導(dǎo)自由度計(jì)算公式，并加以舉例說(shuō)明；
3、學(xué)會(huì)利用公式計(jì)算平面機(jī)構(gòu)的自由度。
【教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)】
1、機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算
【教學(xué)方法】
1、課堂以講授為主，結(jié)合實(shí)物文件進(jìn)行分析講解。
2、注重師生交流，提倡師生互動(dòng)，上課時(shí)細(xì)心觀察學(xué)生的反應(yīng)，課間與學(xué)生交談，了解學(xué)生的掌握情況，根據(jù)反饋的信息，適當(dāng)?shù)卣{(diào)整授課內(nèi)容和方法等。
【教學(xué)內(nèi)容】
1、概念：平面機(jī)構(gòu)的自由度——機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)稱為機(jī)構(gòu)的自由度。
2、自由度的引入
構(gòu)件的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)稱為自由度。一個(gè)作平面運(yùn)動(dòng)的自由構(gòu)件具有3個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)，見(jiàn)圖1。
圖1平面自由度
即沿x軸、y軸移動(dòng)及繞垂直于xoy面的軸線的轉(zhuǎn)動(dòng)。
構(gòu)件組成運(yùn)動(dòng)副后，其運(yùn)動(dòng)就受到了約束，其自由度數(shù)隨之減少，不同類型的運(yùn)動(dòng)副帶來(lái)的約束不同。
如圖2移動(dòng)副中，限制了2相對(duì)1沿垂直于導(dǎo)路的移動(dòng)及相對(duì)限制轉(zhuǎn)動(dòng)，引入兩個(gè)約束。
如圖3中轉(zhuǎn)動(dòng)副限制了2相限制1沿x軸y軸移動(dòng)，引入兩個(gè)約束。
如圖4高副中，限制了2相對(duì)1沿法線軸的移動(dòng)，引入一個(gè)約束。
圖4 高副及表示符號(hào) 自由度公式的推導(dǎo)
如設(shè)平面機(jī)構(gòu)共有n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件（不包括機(jī)架），當(dāng)此機(jī)構(gòu)的各構(gòu)件尚未通過(guò)運(yùn)動(dòng)副聯(lián)接時(shí)，顯然它們共有3n個(gè)自由度。
當(dāng)兩構(gòu)件構(gòu)成運(yùn)動(dòng)副之后，它們的運(yùn)動(dòng)就將受到約束，其自由度將減少，假設(shè)各構(gòu)件間共構(gòu)成了pl個(gè)低副和ph個(gè)高副，自由度減少的數(shù)目等于運(yùn)動(dòng)副引入的約束（2pl?ph）。于是，該機(jī)構(gòu)的自由度應(yīng)為
f?3n??2pl?ph??3n?2pl?ph（1）自由度的計(jì)算
圖5平面四連桿機(jī)構(gòu)
圖6平面五連桿機(jī)構(gòu)
（1）三個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，四個(gè)低副，零個(gè)高副。
f?3?3?2?4?0?1
（2）四個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，五個(gè)低副，零個(gè)高副
f=3?42?50=2
總結(jié)：
平面機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算是教學(xué)中的重點(diǎn)和難點(diǎn)，計(jì)算自由度時(shí)需要找準(zhǔn)活動(dòng)構(gòu)件的個(gè)數(shù)，注意低副和高副的約束，然后進(jìn)行計(jì)算。
振動(dòng)力學(xué)多自由度系統(tǒng)的振動(dòng) 單自由度振動(dòng)系統(tǒng)舉例篇四
淺談火電廠汽水管道幾種典型的振動(dòng)類型
摘要 ：介紹了電廠汽水管道幾種常見(jiàn)的振動(dòng)，分析了其原因，總結(jié)了預(yù)防和處理辦法。(6 未加)
關(guān)鍵詞:電廠；汽水管道；振動(dòng) ．
1、前言
汽水管道振動(dòng)是是電廠運(yùn)行中的一種常見(jiàn)的現(xiàn)象，振動(dòng)的存在不僅會(huì)降低管道和設(shè)備的使用壽命，而且振動(dòng)導(dǎo)致的管路泄漏或斷裂會(huì)危及到設(shè)備的使用安全性，甚至造成機(jī)組非?；蛉松韨龅仁鹿?。在解決管道振動(dòng)問(wèn)題時(shí)，首先應(yīng)該分析清楚管道振動(dòng)的原因，再根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行管系的布置修正和加固。
2、振動(dòng)的現(xiàn)象
電廠汽水管道振動(dòng)非常普遍，主要表現(xiàn)為管路及其支吊架的擺動(dòng)并伴有“碰碰”的噪聲，振動(dòng)的時(shí)間多發(fā)生在啟停機(jī)和變工況的時(shí)刻，振動(dòng)地點(diǎn)多發(fā)生在主蒸汽管道、高低加之間正常疏水和危急疏水管路、水泵的出入口管路及再循環(huán)管路，高溫高壓容器或主蒸汽管道的有壓放水母管等管路。
3、振動(dòng)的原因
根據(jù)管道振動(dòng) 的理論分析，管道及其支架和與
之相連接的各種設(shè)備或裝置構(gòu)成 了一個(gè)復(fù)雜的機(jī)械
結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，在有激振力的情況下，這個(gè)系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生
振動(dòng)。研究管道振動(dòng)，要從兩方面考慮 ：一個(gè)是減
小激振力，從根源上消除振動(dòng)l2 ；另一個(gè)是改變管道
結(jié)構(gòu)，即從結(jié)構(gòu)研究的角度來(lái)降低管系對(duì)外界激振
力的響應(yīng)。
2．1 激振力
動(dòng)力管道的激振力有來(lái) 自系統(tǒng) 自身和系統(tǒng)外兩
大類，其中前者是管道振動(dòng)的主要誘因。來(lái) 自系統(tǒng)
自身的激振力 主要是管道內(nèi)部流體的不穩(wěn)定流動(dòng)引
起的振動(dòng)，來(lái) 自系統(tǒng)外 的激振力主要是與管道相連
接的機(jī)器、設(shè)備、平臺(tái)等的振動(dòng)和風(fēng)載荷、地震載荷 等。工程中引起激振力的常見(jiàn)因素有：
a．管流脈動(dòng)引起的振動(dòng)。管道輸液(氣)需通
過(guò)泵或壓縮機(jī)加壓作為動(dòng)力，這種加壓方式是間隙
性的，由于間隙加壓，管道 內(nèi)的壓力在平均值的上下
脈動(dòng)(或稱波動(dòng))，即產(chǎn)生壓力脈動(dòng)，管 流處于脈動(dòng)
狀態(tài)。脈動(dòng)狀態(tài) 的流體遇到彎管頭、異徑管、控制
閥、節(jié)流孔板、盲板等管道元件，產(chǎn)生隨時(shí)問(wèn)變化的激振力，使管道及其附屬設(shè)備產(chǎn)生振動(dòng)。
b．液擊振動(dòng)。在輸送 液體 的管 道中，由于生
產(chǎn)過(guò)程的調(diào)節(jié)，有時(shí)需要突然啟、停 閥門、水泵和水
輪機(jī)，這時(shí)管道內(nèi)液體 的速度會(huì)突然發(fā)生變化，液體
速度的變化使液體的動(dòng)量改變，反映在管道 內(nèi)的壓
強(qiáng)迅速上升或下降，并伴有液體錘擊的聲音，這種現(xiàn)象稱為液擊，也 叫做水錘或水擊。液擊造成管道 內(nèi)
壓力的變化很大，嚴(yán)重時(shí)可使管子爆裂，迅速降壓而
形成負(fù)壓，使管子失穩(wěn)。液擊還經(jīng)常導(dǎo)致管道振動(dòng)，發(fā)出噪音，嚴(yán)重影響管道系統(tǒng)的正常運(yùn)行。
c．管道內(nèi)流體流速過(guò)快，因而流體 與管道邊界
層分離而產(chǎn)生湍流，引起振動(dòng)。
2．2 管 系
管系是連續(xù)彈性體，當(dāng)管系的固有頻率與激振
力的頻率接近時(shí)會(huì)發(fā)生共振現(xiàn)象，使 系統(tǒng)振動(dòng)大大
加強(qiáng)。對(duì)于簡(jiǎn)單管系的結(jié)構(gòu) 固有頻率的計(jì)算，理論
力學(xué)有較詳細(xì)的介紹。一個(gè)復(fù)雜的管系在工程上大
都用有限元法計(jì)算，將管系分成若干個(gè)單元，一般
將一段直管作為一個(gè)管單元，彎管處理成彎管 單元
或若干根截面與彎管相等 的直管組成的折線代替；
法蘭和閥門作為集中質(zhì)量來(lái)考慮。
理論 上 講汽 水 管 道 振 動(dòng) 的 分 析，就 是 研 究 管 道 系 統(tǒng) 的 外 界 激 擾 力、管 系 響 應(yīng) 及 管 系 自 身 振 動(dòng) 特 性 的 3個(gè) 方 面。某一管路振動(dòng)的原因可能只是單一的，但也有可能是多種因素綜合的結(jié)果，常見(jiàn)的振動(dòng)因素主要有以下幾種。根據(jù)管道振動(dòng)的理論分析，管道及其支架和與之相連接的
各種設(shè)備或裝置構(gòu)成了一個(gè)復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，在有激振力的情況下，這個(gè)系統(tǒng)就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)。研究管道振動(dòng)時(shí)，要遇到 2 個(gè)振動(dòng)系統(tǒng) ：一個(gè)是管道結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，即從結(jié)構(gòu)研究 的角度來(lái)確
定結(jié)構(gòu)對(duì)流體激發(fā)的響應(yīng) ；另一個(gè)是流體系統(tǒng)，即從流體研究的角度來(lái)確定流動(dòng)的規(guī)律和它對(duì)結(jié)構(gòu)的激發(fā)作用l2j。
壓力管道的激振力可分為來(lái) 自系統(tǒng) 自身和系統(tǒng)外 2大類。
來(lái)自系統(tǒng) 自身的主要有與管道直接相連接的機(jī)器、設(shè)備的振動(dòng)
和管道內(nèi)部流體的不穩(wěn)定流動(dòng)引起的振動(dòng)；來(lái) 自系統(tǒng)外的有風(fēng)載荷、地震載荷等，其中前者是管道振動(dòng)的主要誘 岡。振動(dòng)對(duì)
壓力管道來(lái)講是一種交變動(dòng)載荷，其危害程度取決激振力的大 小和管道自身的抗振性能。其主要的影響因素如下：
3．1 機(jī)械振動(dòng)
當(dāng)管道與相連的 工藝設(shè)備或機(jī)械設(shè)備發(fā)生振
動(dòng)時(shí)，傳遞到管系上引發(fā)的管道機(jī)械振動(dòng)。旋轉(zhuǎn)機(jī)
械的轉(zhuǎn)動(dòng)部分由于制造誤差、材料的不均勻性以及 運(yùn)動(dòng)中遭受不均勻侵蝕或損傷，它的重心就會(huì)偏離 軸線。轉(zhuǎn)予的重心的偏離使其在旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生一個(gè)不 斷變換的慣性力，這種慣性力就是引起旋轉(zhuǎn)機(jī)械振 動(dòng)的主要周期性激振力。此外，由于軸承座在水平
方 向和垂直方向的剛度不同；軸承的剛度具有非對(duì) 稱性的彈性特性。3.1、管路的選型不對(duì) 3..1.1 高速流引起的振動(dòng)
管道內(nèi)流體流速過(guò)快，因而流體邊界層分離而產(chǎn)生湍流，引起振動(dòng)。
湍流是流體的一種流動(dòng)狀態(tài)。當(dāng)流速很小時(shí)，流體分層流動(dòng)，互不混合，稱為層流，也稱為穩(wěn)流或片流；逐漸增加流速，流體的流線開(kāi)始出現(xiàn)波浪狀的擺動(dòng)，擺動(dòng)的頻率及振幅隨流速的增加而增加，此種流況稱為過(guò)渡流；當(dāng)流速增加到很大時(shí)，流線不再清楚可辨，流場(chǎng)中有許多小漩渦，層流被破
壞，相鄰流層間不但有滑動(dòng)，還有混合。這時(shí)的流體作不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，有垂直于流管軸線方向的分速度產(chǎn)生，這種運(yùn)動(dòng)稱為湍流，又稱為亂流、擾流或紊流。
流體作湍流時(shí)，阻力大流量小，能量耗損增加。實(shí)驗(yàn)證明，能量耗損e與速度的關(guān)系為
當(dāng)流體流經(jīng)減壓閥、安全閥、噴嘴或其它節(jié)流，流體的流速急劇增加而達(dá)到了或接近臨界，由此出現(xiàn)不穩(wěn)定的流動(dòng)狀態(tài)，管道系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的振動(dòng)，還發(fā)出噪聲。
(1)由蒸汽管系頻譜分析知管道的振動(dòng)是由受 迫振動(dòng)引起的，且振源位于截止閥附近．分析蒸汽 管系結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，蒸汽在高速流經(jīng)截止閥及其后 彎頭時(shí)所形成的渦流引起蒸汽的脈動(dòng)，是導(dǎo)致管系 振動(dòng)的主要原因．蒸汽流過(guò)截止閥后雖然不改變流 向，但在流經(jīng)截止閥內(nèi)部時(shí)，由于閥內(nèi)的彎頭及閥 桿的作用使蒸汽的流向變?yōu)楦哌M(jìn)低出，蒸汽的壓力 也由于彎頭及閥桿的節(jié)流作用，相應(yīng)經(jīng)歷由高到低 的變化，流向與壓力的不斷變化，使蒸汽在截止閥 后及彎管處引發(fā)渦流并形成脈動(dòng)造成管系振動(dòng)．這 也是該電廠蒸汽管道振動(dòng)的主要原因．(2)現(xiàn)場(chǎng)觀察發(fā)現(xiàn)，由于主蒸汽管道改造，管系原彈簧支吊荷載分配被破壞，載荷分配不均使彈簧支吊架失去減振作用甚至促使 了振動(dòng)的形成與加?。?/p>
(3)改造后的管系剛度不足，尤其管道截止閥處上下位移沒(méi)有固定，管道易產(chǎn)生受迫振動(dòng)；
(4)主蒸汽管道內(nèi)蒸汽流速較大(57 m／s左右)超過(guò)了設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)值(40 m／s)，也容易產(chǎn)生激振．
成管道 系統(tǒng) 振動(dòng) 的原因。通 常情況下分 析管道 系統(tǒng) 振動(dòng) 的原 因，主要從 以下三個(gè) 方面考慮 ： 2．2．1 機(jī) 械系 統(tǒng) 的動(dòng)力平衡 性。與管 道 系統(tǒng)相 連 的轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)備(比如氣 輪機(jī)組、泵 等)的平衡 力過(guò)大，將 引起設(shè)備本 身的振 動(dòng)，如果基 礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計(jì) 不 當(dāng)，轉(zhuǎn) 機(jī) 的振 動(dòng)將通過(guò)基 礎(chǔ) 或其 他 設(shè)施 傳 遞給 管 道，牽 連 管 道 振 動(dòng)。
2．2．2 管 道 內(nèi)部 流 體 流 動(dòng) 狀 況。管 道 系 統(tǒng) 布 置 的 不和理情況(比如 彎頭過(guò) 多、頻 繁改 變 走 向)以及 管 件(比如 閥門、孔板)對(duì) 流體 的作 用，使介 質(zhì)流場(chǎng) 突然 改變，會(huì)導(dǎo)致 管道 振動(dòng) ；當(dāng)流 在 管道 中流動(dòng) 時(shí)，若 流速 過(guò) 大 并 超 過(guò) 某 一 允 許 流 速 時(shí)，也 可 能 引 起 管 道 振動(dòng)。所 以在管 道 的設(shè) 計(jì) 規(guī)定 中，一般 都 會(huì)根 據(jù) 管 道輸送 的流體種 類、應(yīng)用 場(chǎng)合、管 道種類 等因素 限制 管道 內(nèi)流體 的允 許流 速 ：管道 內(nèi)兩 相 流及 “水錘 ”也 是 管 道 系 統(tǒng) 振 動(dòng) 的 主 要 原 因 之 一。2．2．3 管道流 體 的脈 動(dòng)壓 力。管道 內(nèi) 的流體 輸送
主 要 通 過(guò) 壓 縮 機(jī) 或 泵 加 壓 進(jìn) 行，這 種 加 壓 方 式 是 周期 性 的，因此，有 可 能 引 起 管 道 內(nèi) 實(shí) 際 的 壓 力 在平均
壓 力 的上 下 波 動(dòng)，即形 成 了 所 謂 的 “脈 動(dòng) 壓 力 ”。這 種“脈動(dòng) 壓力”作 用于 管道 系統(tǒng)，會(huì) 引起 管道 系統(tǒng) 的 振動(dòng)，如果 系統(tǒng) 的約束 不夠牢 固或減震 性能不好，系
統(tǒng) 的振 動(dòng)會(huì) 逐 漸 加 劇。3.2、管路布置不合理 3.3、發(fā)生共振
1．1．2 流 體 渦流激振
當(dāng)管內(nèi)流速較大時(shí)，紊流邊界層分離而產(chǎn)生渦
流，渦流的周期性釋放，在管壁上產(chǎn)生周期性擾動(dòng)
力，因而激起管道振動(dòng)。當(dāng)渦流釋放的周期與管道的自振頻率一致時(shí)，渦流激起共振。渦流激振發(fā)生于蒸
汽繞流過(guò)擋板、閥門及分叉管時(shí)，產(chǎn)生的振動(dòng)頻率一
般較高，且伴有較大的音頻聲發(fā)射。對(duì)于汽輪發(fā)電機(jī)
組的蒸汽管道，流速不是很大，并且管內(nèi)沒(méi)有擋板等
其它部件，發(fā)生流動(dòng)渦流的可能性很小。
1．1．3 壓 力脈動(dòng) 引起 的 氣柱諧 振
氣 體的可壓縮性和管道的彈性，在流體動(dòng)力
學(xué)分析 中相 當(dāng)于電路 中的電容，而氣體的流動(dòng)慣
性，相當(dāng)于電路中的電感，從而構(gòu)成類同于電路中i c諧振回路。在管端壓力脈動(dòng)時(shí)，氣體的壓縮和
膨脹產(chǎn)生周期性流動(dòng)振蕩。當(dāng)壓力脈動(dòng)頻率與氣
柱的諧振頻率相等時(shí)，即會(huì)產(chǎn)生共振，激起管道強(qiáng)
烈振動(dòng)和發(fā)出強(qiáng)烈的噪聲。這類擾動(dòng)問(wèn)題在軸流
式風(fēng)機(jī)及風(fēng)道中較易出現(xiàn)。當(dāng)發(fā)生氣柱諧振時(shí)，整 個(gè)管道基本上處于同一振動(dòng)頻率。
1．1．4 管流脈動(dòng)激發(fā)管道振動(dòng)
管內(nèi)氣體壓力脈動(dòng)時(shí)，氣流也處于脈動(dòng)狀態(tài)。
脈動(dòng)的氣流流經(jīng)彎頭、管徑縮擴(kuò)、調(diào)節(jié)門、孔板等
流動(dòng)轉(zhuǎn) 向、流速變化部件時(shí)，作用在管壁的氣流動(dòng)
量呈周期性脈動(dòng)狀態(tài)，因而誘發(fā)管道振動(dòng)。
如圖 1所示的彎頭，如流體 的脈動(dòng)壓力值為
p，管道的通流面積 為．s，彎頭的彎角為 |8，則作用
f
圖 1 彎 頭 受 力t-g蒽
在管道截面上的脈動(dòng)力大小為p5，將這兩個(gè)力合成，得到沿彎頭分量的合力 r，其值為
r=2kssin導(dǎo)
(1)
這就是由于脈動(dòng)壓力引起的作用在彎頭上的干擾力的大小。由式(1)可見(jiàn)，r隨彎角的增 大
而增 大。p是隨時(shí)間周期變化的，所以作用在彎頭的脈動(dòng)干擾力也隨時(shí)間作周期變化。它們的變化
規(guī)律，可以用脈動(dòng)壓力分析的方法計(jì)算出來(lái)。管道
中流動(dòng) 的脈動(dòng)氣流，在遇到彎頭、異徑管、盲板以
及閥門時(shí)出現(xiàn)激勵(lì)力，從而使管道振動(dòng)。3.4、水擊現(xiàn)象
在有壓管道中，由于某種原因(如閥門啟閉，換向閥變換工位，水泵機(jī)組突然停車，管道中有氣
等)，使水流速度發(fā)生突然變化，同時(shí)引起管道中水流壓力急劇上升或下降的現(xiàn)象，稱為水擊(或水錘
壓力管道系統(tǒng)的水擊現(xiàn)象是一種典型的有壓管道非恒定流問(wèn)題。水錘引起的壓強(qiáng)升高，可達(dá)管道正常
壓強(qiáng)的幾十倍至數(shù)百倍。另外，還會(huì)使管內(nèi)出現(xiàn)負(fù)壓。壓強(qiáng)大幅波動(dòng)，可導(dǎo)致管道系統(tǒng)強(qiáng)烈振動(dòng)、產(chǎn) 聲，造成閥門破壞、管件接頭破裂、斷開(kāi)，甚至管道炸裂等重大事故。湖南華能岳陽(yáng)電廠引進(jìn)英國(guó)gec公司2臺(tái)362．5mw機(jī)組。自機(jī)組調(diào)試、移交生產(chǎn)以來(lái)，高、低壓給
水系統(tǒng)多次發(fā)生水擊現(xiàn)象，其中3臺(tái)次造成停機(jī)，給電廠帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)損失。高壓給水系統(tǒng)兩次水擊事
故造成停機(jī)均發(fā)生在 2號(hào)機(jī)組。第一次發(fā)生在機(jī)組調(diào)試階段，第二次發(fā)生在帶負(fù)荷 340mw運(yùn)行時(shí)，鍋爐
壓力161mpa，給水壓力191mpa，5號(hào)高壓加熱器水位趣高，激發(fā)6號(hào)高壓加熱器給水自動(dòng)跳旁路，緊接
著給水泵母管壓力急劇波動(dòng)，產(chǎn)生水擊。引起鍋爐給水管道大幅度擺動(dòng)，部分吊架拉壞，給水流量取樣管
拉斷2根，給水疏水管拉斷3根，水大量外噴，水汽彌漫機(jī)房和鍋爐區(qū)，機(jī)組被迫停運(yùn)。.(1)安裝水擊消除器。當(dāng)管路中壓力升高時(shí)彈簧受到壓縮，于是打開(kāi)了水的通路，水被排出而泄壓，因此降低了水擊壓力；
(2)在水泵出口處增設(shè)泄壓閥，采用被動(dòng)的泄壓方法讓水擊產(chǎn)生的壓力增值釋放掉，從而達(dá)到保護(hù)
管道及水泵的目的；
(3)在循環(huán)泵前、后的管路之間安裝止回閥的旁通管，可防止由于突然停泵引發(fā)的水擊 ；
(4)可適當(dāng)增設(shè)緩閉單向閥，延長(zhǎng)閥全部關(guān)閉所需的時(shí)間；
(5)在較長(zhǎng)管道中設(shè)置調(diào)壓室，縮短管道長(zhǎng)度，減小相長(zhǎng)，可以緩和水擊；
(6)在管系上按規(guī)定安裝排氣閥，避免管道產(chǎn)生集氣；
(7)適當(dāng)加大管徑，限制管中流速可減小水錘強(qiáng)度。
4．2 建立安全操作規(guī)程
(1)合理延長(zhǎng)管路閥門關(guān)閉時(shí)間，緩慢操作，禁止突然關(guān)閉閥門；
(2)水泵啟動(dòng)、停車前完全關(guān)閉出水閥門；
(3)加強(qiáng)巡視，確保管道及設(shè)備工況良好；(4)完善管理制度和嚴(yán)格執(zhí)行操作規(guī)程、及時(shí)維修排除管系運(yùn)行故障。結(jié)語(yǔ)
壓力管道系統(tǒng)的水擊現(xiàn)象是難以避免的，水擊的危害性很大，為此在設(shè)計(jì)上考慮水擊作用的影響是很
有必要的。另外，很多事故是由于現(xiàn)場(chǎng)水泵或閥門操作不當(dāng)造成的，因此管理、操作人員要嚴(yán)格執(zhí)行操作
規(guī)程，將水擊發(fā)生的頻率和水擊所造成的損失降至最低。3．2 流體脈動(dòng)
由于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的吸液或排液的周期性、間歇
性，因而管內(nèi)流體的速度忽快忽慢，壓力忽高忽低，形成 了一種不穩(wěn)定的狀態(tài)。
本文所述蒸汽管道發(fā)生振動(dòng)的主要原因，是高 速流動(dòng)的蒸汽在流經(jīng)截止閥及其后彎頭時(shí)產(chǎn)生渦 流而形成激振引發(fā)振動(dòng)．
給 水 泵 轉(zhuǎn) 動(dòng) 時(shí)產(chǎn) 生 的振 動(dòng) 傳 遞 到 相 連 的 蕾道 上，屬 于振動(dòng)潭的傳 遞 }②省煤囂人 口主培水蕾道攮 動(dòng)，特 別是 在 機(jī)組 帶 32％左 右 負(fù) 荷 時(shí)，攮硇 時(shí)問(wèn)222222222 長(zhǎng)、頻 率 高、振幅 大，而在 帶 滿負(fù) 荷 時(shí) 情 況 尚好，這 是 由 于 介 質(zhì) 擾 動(dòng)、劇 烈 的 紊 流 引起 的振 動(dòng)。(2)培 莖
票篙
羹
主萎 的固定支架及限位支架少；②部分支吊架松脫、跨 落或失去作用，使個(gè)別支吊點(diǎn)失重，流體的沖擊造 成管道失穩(wěn)晃動(dòng)；③管道布置不順暢，流體阻力 大。(3)高壓加熱器琉水管道的振動(dòng)。①高壓加熱
器疏 水 管 道 上 的 琉 水 閥選 型時(shí)，流量 系 數(shù)計(jì) 算 有 誤，琉 水 悶 通 徑 選擇 偏 小，工 質(zhì) 流速 過(guò) 高，快 開(kāi) 的疏 水 悶使 工 質(zhì) 產(chǎn) 生二 相 流，引起 “汽錘 或 水 錘 ：
(2)管 道 布 置 中采 用 的 彎 頭 較 多，柔 性 過(guò) 大，增 加 了
流 體 對(duì) 管 道 的 激 擾 力，流 體 變 化 頻 率 和 管 道 白振
3．4 汽液兩相流
流體靜管路尤其是節(jié)流元件時(shí)，其壓力由于 沿程摩擦阻力或局部阻力而逐漸地下降。如果液體 壓力降到飽和壓力以下，這時(shí)部分液體就會(huì)汽化，產(chǎn)生汽泡就會(huì)破滅。當(dāng)流體壓力繼續(xù)降低時(shí)，汽化和氣體的比率將不 斷增高，就會(huì)形成各種各樣的汽液兩相流。在摩擦損 失比較大的長(zhǎng)管線上，壓力變化大，會(huì)有振動(dòng)的發(fā)生。
4、振動(dòng)消除的辦法
針 對(duì) 所 確 定 的 管 道 振 動(dòng) 原 因，采 取 以 下 有 效
措 施 ：(1)在 管 系 適 當(dāng) 位 置 設(shè) 置 剛 性 約 束，如 固 定 支
架、導(dǎo) 向 支 架、滑 動(dòng) 支 架 或 限 位 裝 置，必 要 時(shí) 設(shè) 置
減 振 器 或 阻 尼 器 ；(2)盡 量 將 轉(zhuǎn) 動(dòng) 設(shè) 備 產(chǎn) 生 的 振 動(dòng)
與 管 道 隔 絕 開(kāi)，以 使 管 道 不 受 外 界 振 動(dòng) 力 的 激 擾 ：
(3)消 除 振 源，即 消 除 管 系 的 激 擾 力，如 在 管 路 中 設(shè)
置集 箱、空腔 緩 沖 器、濾 波緩 沖器 或 蓄 壓 緩 沖 器
等，布 置 中 盡 量 少 用 彎 頭、變 徑 管 等 ；f4)準(zhǔn) 確 選 取
節(jié) 流減 壓 闊件，如 疏水 闊、節(jié) 流 閥、調(diào) 節(jié) 闊等，使介
質(zhì) 流 動(dòng) 順 暢 ；(5)蒸 汽 管 道 的 布 置 要 盡 可 能 增 加 坡
度，使 疏 水 通 暢，盡 量 不 要 出 現(xiàn) u 型 段，形 成 積 水。
造 成 水 擊 振 動(dòng)。3．3 合理設(shè)計(jì)管道系統(tǒng)
(1)管道系統(tǒng)?；l共振振幅最大，高階共振的振幅較小，所以避開(kāi)低頻
振是解決問(wèn)題的關(guān)鍵。目前的作法有調(diào)整管 道的走向、支承位置、支承結(jié)構(gòu)及管道結(jié)構(gòu)尺寸等，將系統(tǒng)的固
有頻率調(diào)高到激振力主頻率的2．8 3．0倍以上。在工程中，由
于現(xiàn)場(chǎng)條件和工藝條件的限制，管道的走向和結(jié)構(gòu)尺寸無(wú)法改
變，只有通過(guò)改變約束條件來(lái)改變系統(tǒng)的固有頻率。
(2)應(yīng)避免管道彎頭急轉(zhuǎn)彎。在壓縮機(jī)管系的運(yùn)行中，其
激振力主要產(chǎn)生于彎頭和異徑管的接頭處，因此在管道的安裝
中應(yīng)辱量減少?gòu)濐^的使用，使管道走向平直以減少激振力數(shù)
目，又因彎管處的激振力與轉(zhuǎn)彎之角度相關(guān)，這是由于彎頭處
彎管角越大則脈動(dòng)壓力引起的交變力越大，產(chǎn)生較大的管道振
動(dòng)激振力，故減小轉(zhuǎn)彎角度可以增強(qiáng)減振效果。
(3)消減液擊。主要方法是緩慢關(guān)閉閥門，根據(jù)工藝要求，盡可能縮短管道的長(zhǎng)度 ；在管道靠近液擊源附近設(shè)安全閥、蓄
能器等裝置，以釋放或吸收液擊能量。產(chǎn)。l 2消振措施
2．1在振動(dòng)的管道上設(shè)置支撐
根據(jù)無(wú)阻尼強(qiáng)迫振動(dòng)方程式 ：m+kx：
fosm ∞t。其中m和k值與管系的形式有關(guān)，根據(jù)固有頻率的定義式 ：【o
當(dāng)作用于管道上的激振頻率等于或接近
于固有頻率 ∞時(shí)就會(huì)產(chǎn)生共振，要避開(kāi)共振區(qū)
必須使∞增大或減小，增強(qiáng)管道結(jié)構(gòu)的剛性 k 值或減小系統(tǒng)質(zhì)量 m，頻率(o就會(huì)有所變化，現(xiàn)場(chǎng)一般采取調(diào)整支撐或加固管道的辦法來(lái)
增強(qiáng)剛性k值。事例：某鋼廠空壓站內(nèi)裝設(shè)了
4臺(tái)日本二手空壓機(jī)設(shè)備機(jī)組，空壓機(jī)形式為
對(duì)稱平衡式，銘牌出力為5t．2m3／min，排氣壓
力為 0．85mpa，其中 l#、2# 機(jī)組功率為
250kw，3#、4# 機(jī)組功率為 240kw，在空
壓機(jī)試運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由于當(dāng)時(shí)空壓機(jī)的二級(jí)缸出口 至后冷卻器之間的管段缺乏牢固的支撐，結(jié)構(gòu)
固有頻率則較低，以至此管段出現(xiàn)了較大的振
動(dòng)，當(dāng)達(dá)到位移共振頻率時(shí)，振幅約 40ram。
通過(guò)對(duì)振動(dòng)情況進(jìn)行了系統(tǒng)的分析，認(rèn)為改變
管道的剛性k值與質(zhì)量 m的比值，使固有頻率
得到變化，是減小振動(dòng)的有效措施。因此，為
了增加管道結(jié)構(gòu)的剛性，在幾個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)處做了
2．2改變支架的形式
當(dāng)動(dòng)力管道發(fā)生振動(dòng)時(shí)，采取改變支架形 式的作法是解決管振 問(wèn)題 的方法之一。例 如：在解決某廠空壓站管道振動(dòng)問(wèn)題時(shí)對(duì)原有 的支架形式做了改變，其方法就是在支座與管 道之間或兩兩0性件的接觸面之間增加 了厚度 大于 5mm 的橡膠墊片，這種墊片具有彈性承 載能力和能量消散能力，提高抗扭性，緩沖了 傳到生根部位的外來(lái)激振力，在結(jié)構(gòu)上起到補(bǔ) 償作用。當(dāng)某廠空壓站 出現(xiàn)管道振動(dòng)時(shí)，采 用了這種彈性支架形式，其結(jié)果減少了振動(dòng)，降低 了噪音，收到了比較好的效果。
止凝結(jié)水管道內(nèi)流體瞬變引起的振蕩運(yùn)動(dòng)。但這
種減振措施，要求在機(jī)組停運(yùn)的條件下才能實(shí)施。
為避免非計(jì)劃停機(jī)所引起的巨大經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)
又將凝結(jié)水管道振動(dòng)減小到不影響機(jī)組安全運(yùn)行的狀態(tài)，采取 了不停機(jī)限振措施。這些減振措施
是 ：(i)調(diào)整管道支吊架的松緊度，使其受力分配
合 理；(2)機(jī)組低負(fù)荷小流量運(yùn)行時(shí)，打開(kāi)凝結(jié)水
泵再循環(huán)門，進(jìn)行分流調(diào)節(jié)；(3)在管道的某些特
殊部位增加支撐，以約束管道 由于振 動(dòng)而引起的有害變位。但采取這種措施需對(duì)管道系統(tǒng)進(jìn)行全 面的受力分析，并充分考慮管 道在 各種狀 態(tài)(如
冷態(tài)、熱態(tài))下 的變位情況，杜絕不 當(dāng)?shù)南拚翊胧?/p>
對(duì)管道產(chǎn)生附加危害。為此在管道上增設(shè) 了一個(gè)
水平活動(dòng)支撐，有效地限制了管道的水平變位。2．3合理的管道布置
合理的布置動(dòng)力管道也是消振的重要部
分。發(fā)生振動(dòng)的主要原因是在管道內(nèi)有脈動(dòng)的激振力，但是同樣的激振力也可以引起不同的振動(dòng)，這取決于管道的設(shè)計(jì)與安裝。激振
力主要產(chǎn)生在彎頭處和異徑管接頭處，因此，在配管設(shè)計(jì)時(shí)盡可能減少?gòu)濐^，加大管道轉(zhuǎn)角
彎曲半徑，可以消減振動(dòng)。另外，空壓機(jī)吸、由本文計(jì)算結(jié)果可以看出，水錘能激發(fā)管系
很大的振動(dòng)響應(yīng)，對(duì)于關(guān)鍵的動(dòng)力管道系統(tǒng)，必須
在工程設(shè)計(jì)中考慮采取合理布局、擴(kuò)管減速、安裝
減振器等措施降低水錘的危害。對(duì)于已有的管系，可按如下方法控制水錘的有害影響：(1)補(bǔ)水穩(wěn)
壓，防止產(chǎn)生水柱分離或升壓過(guò)高的斷流彌合水
錘，如可采用調(diào)壓塔等；(2)泄水降壓，避免壓力
陡升，如可采用水錘消除器、緩閉止回閥、設(shè)置旁
路等；(3)采用管道減振器(snubber)或液壓式阻
尼器。
振動(dòng)力學(xué)多自由度系統(tǒng)的振動(dòng) 單自由度振動(dòng)系統(tǒng)舉例篇五
第二節(jié)
系統(tǒng)的分析
一、教學(xué)目標(biāo)
通過(guò)教學(xué)，能使學(xué)生達(dá)到以下目標(biāo)： 知識(shí)與技能
1.能通過(guò)案例分析和旋轉(zhuǎn)木馬的實(shí)踐活動(dòng)，初步掌握系統(tǒng)分析的基本方法。2.了解系統(tǒng)分析方法在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用。
3.理解系統(tǒng)優(yōu)化的意義，能結(jié)合旋轉(zhuǎn)木馬和廚具安裝兩個(gè)實(shí)踐活動(dòng)，分析影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素。
過(guò)程與方法
1.通過(guò)親手搭建旋轉(zhuǎn)木馬模型，經(jīng)歷觀察、分析、安裝、測(cè)試、調(diào)試等過(guò)程，學(xué)會(huì)簡(jiǎn)單的系統(tǒng)分析方法。
2.通過(guò)旋轉(zhuǎn)木馬和廚具安裝的實(shí)踐活動(dòng)，體驗(yàn)系統(tǒng)優(yōu)化的過(guò)程，發(fā)展實(shí)踐能力和創(chuàng)造能力。
情感、態(tài)度、價(jià)值觀
1.養(yǎng)成從事技術(shù)活動(dòng)必須具備的嚴(yán)謹(jǐn)、負(fù)責(zé)、進(jìn)取的良好品質(zhì)。2.通過(guò)小組合作學(xué)習(xí)，培養(yǎng)合作能力。
3.通過(guò)優(yōu)化旋轉(zhuǎn)木馬和廚具安裝的實(shí)踐活動(dòng)，培養(yǎng)勇于創(chuàng)新的個(gè)性品質(zhì)。
二、教學(xué)重難點(diǎn)
1.初步掌握系統(tǒng)分析的基本方法。2.能結(jié)合實(shí)例分析影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素。
三、教學(xué)分析 教學(xué)思路：
通過(guò)英、法制造“協(xié)和”式客機(jī)與日本豐田汽車公司制造節(jié)能小型汽車的案例分析，使學(xué)生感悟到系統(tǒng)分析的重要性，意識(shí)到學(xué)習(xí)系統(tǒng)分析的必要性，激發(fā)學(xué)生主動(dòng)學(xué)習(xí)的意愿，導(dǎo)入新課。
第一部分：通過(guò)對(duì)“過(guò)河問(wèn)題”的分析和討論，使學(xué)生對(duì)系統(tǒng)分析有個(gè)初步認(rèn)識(shí)；通過(guò)旋轉(zhuǎn)木馬的實(shí)踐活動(dòng)，引導(dǎo)學(xué)生總結(jié)、歸納出系統(tǒng)分析的一般步驟；通過(guò)對(duì)“我們?cè)趯?duì)旋轉(zhuǎn)木馬進(jìn)行系統(tǒng)分析時(shí)，應(yīng)用了哪些系統(tǒng)的基本特性？”這個(gè)問(wèn)題的討論，使學(xué)生理解系統(tǒng)分析應(yīng)該遵循整體性原則、科學(xué)性原則、綜合性原則這三個(gè)主要原則；通過(guò)“田忌賽馬”的案例分析，使學(xué)生經(jīng)歷運(yùn)用系統(tǒng)分析的基本方法來(lái)解決問(wèn)題的過(guò)程。
第二部分：通過(guò)旋轉(zhuǎn)木馬的實(shí)踐活動(dòng)，使學(xué)生理解什么是系統(tǒng)優(yōu)化，體會(huì)不同的目標(biāo)對(duì)應(yīng)著不同的優(yōu)化結(jié)果；通過(guò)廚具安裝的實(shí)踐活動(dòng)，使學(xué)生理解影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素是指對(duì)系統(tǒng)的目標(biāo)產(chǎn)生顯著影響，并且可以人為調(diào)節(jié)的因素；通過(guò)分析如何減少學(xué)生就餐排隊(duì)的時(shí)間以及對(duì)教室供電線路的優(yōu)化設(shè)計(jì)，使學(xué)生進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí)。
這一節(jié)涉及到兩個(gè)重要概念：系統(tǒng)分析和系統(tǒng)優(yōu)化。系統(tǒng)分析的出發(fā)點(diǎn)是發(fā)揮系統(tǒng)的整體功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的整體目標(biāo)。系統(tǒng)優(yōu)化是指在系統(tǒng)的約束條件規(guī)定的范圍內(nèi)，從多種可行方案或技術(shù)手段中得出最優(yōu)解或滿意解，使系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)的目標(biāo)。教學(xué)中，學(xué)生容易混淆系統(tǒng)的基本特性和系統(tǒng)分析應(yīng)遵循的三個(gè)主要原則，教師可以采取如下措施解決這個(gè)問(wèn)題：通過(guò)旋轉(zhuǎn)木馬的實(shí)踐活動(dòng)，闡明系統(tǒng)的基本特性是系統(tǒng)分析的基本思想，進(jìn)而總結(jié)出系統(tǒng)分析應(yīng)該遵循的三個(gè)主要原則。
四、教學(xué)案例
（一）新課導(dǎo)入（引入課題）
通過(guò)上一節(jié)的學(xué)習(xí)，我們知道了系統(tǒng)是由相互聯(lián)系、相互作用、相互依賴和相互制約的若干要素或部分組成的具有特定功能的有機(jī)整體。整體性、相關(guān)性、目的性、動(dòng)態(tài)性、環(huán)境適應(yīng)性等是系統(tǒng)的基本特性。
【師】請(qǐng)同學(xué)們看看下面兩個(gè)案例。
【案例1】1962年，英國(guó)與法國(guó)開(kāi)始聯(lián)合研究、制造超音速民用航空客機(jī)——“協(xié)和”式客機(jī)。當(dāng)時(shí)他們制定的目標(biāo)是快速、豪華和舒適。經(jīng)過(guò)十幾年的潛心研究，耗資數(shù)億元的“協(xié)和”式大型客機(jī)終于在1975年研制成功并投入生產(chǎn)。然而時(shí)過(guò)境遷，十幾年時(shí)間流逝，乘客和航空公司因價(jià)值觀念的變化以及世界形勢(shì)的變化，要求飛機(jī)節(jié)能、噪音小、票價(jià)低、多載客，而對(duì)豪華和高速并沒(méi)有太多的要求。致命的是，“協(xié)和”式飛機(jī)噪音高得驚人，嚴(yán)重超過(guò)了各國(guó)規(guī)定的噪音限制標(biāo)準(zhǔn)。這樣一來(lái)，耗費(fèi)巨大心血研制出來(lái)的“協(xié)和”式飛機(jī)，盡管性能先進(jìn)，但由于噪音大、耗能多，價(jià)格高而無(wú)人問(wèn)津，致使英法航空工業(yè)蒙受了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
【案例2】反之，日本的豐田汽車公司卻在競(jìng)爭(zhēng)中獲得了成功。該公司設(shè)有一個(gè)調(diào)查部，該部門早在中東石油危機(jī)之前就預(yù)料到可能發(fā)生的能源危機(jī)。他們預(yù)計(jì)能源危機(jī)將不可避免地影響到汽車市場(chǎng)及每個(gè)人的消費(fèi)水平，只有設(shè)計(jì)出省油、價(jià)廉、廢氣污染少的小型汽車，才能在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取得領(lǐng)先的地位。為此，包括豐田在內(nèi)的日本汽車業(yè)，夜以繼日地為設(shè)計(jì)和制造新型小汽車而工作。后來(lái)，果然爆發(fā)能源危機(jī)，日本汽車從此暢銷世界，不僅一舉打入了美國(guó)市場(chǎng)，而且成為全世界汽車市場(chǎng)的霸主。今天，日本汽車已奔馳在地球的每一個(gè)角落。
【師】通過(guò)上述兩個(gè)例子，我們不難發(fā)現(xiàn)：做不做系統(tǒng)分析，結(jié)果是多么的不同。由此可見(jiàn)，在生產(chǎn)和生活中進(jìn)行系統(tǒng)分析是多么重要??！
（二）新課教學(xué)
第一部分：系統(tǒng)分析及其一般步驟
小游戲：農(nóng)夫過(guò)河（通過(guò)活動(dòng)，使學(xué)生對(duì)系統(tǒng)分析有個(gè)初步了解，培養(yǎng)學(xué)生的主動(dòng)參與意識(shí)和合作意識(shí)。）
情景設(shè)置：有一個(gè)農(nóng)夫帶一條狼、一只羊和一筐白菜過(guò)河。如果沒(méi)有農(nóng)夫看管，則狼要吃羊，羊要吃白菜。但是船很小，只夠農(nóng)夫帶一樣?xùn)|西過(guò)河。應(yīng)該怎樣幫農(nóng)夫解決難題呢？（請(qǐng)學(xué)生分組討論）
通過(guò)小組討論，解答如下：
a.農(nóng)夫帶著羊首先過(guò)河，農(nóng)夫回來(lái)； b．農(nóng)夫與狼過(guò)河，農(nóng)夫與羊回來(lái)； c．農(nóng)夫搬白菜過(guò)河，農(nóng)夫回來(lái)； d．農(nóng)夫與羊一起過(guò)河。
【師】能否說(shuō)說(shuō)你們對(duì)該“過(guò)河系統(tǒng)”進(jìn)行分析的過(guò)程？
【生】問(wèn)題的突破口在——狼與白菜能夠共存！農(nóng)夫、狼、羊、白菜和船組成了這個(gè)系統(tǒng)。系統(tǒng)中各要素組成了一個(gè)整體，整體目標(biāo)是保證各要素都要安全過(guò)河。最大的問(wèn)題是“船很小，只夠農(nóng)夫帶一樣?xùn)|西過(guò)河”和“沒(méi)有農(nóng)夫看管，則狼要吃羊，羊要吃白菜”的沖突。我們聯(lián)系已知條件，做了一系列的分析，但是其它方案不能實(shí)現(xiàn)所有要素都安全過(guò)河，所以最終得出了上面這個(gè)解決方案。
【師】事實(shí)上，這個(gè)過(guò)河問(wèn)題就是一個(gè)系統(tǒng)分析的問(wèn)題。剛才同學(xué)們?cè)诜治龊徒鉀Q問(wèn)題的過(guò)程中，已經(jīng)不自覺(jué)地應(yīng)用了系統(tǒng)分析的一些基本方法。那么，什么是系統(tǒng)分析呢？
1.什么是系統(tǒng)分析？（讓學(xué)生對(duì)系統(tǒng)分析的概念有個(gè)初步認(rèn)識(shí)）
為了發(fā)揮系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的目標(biāo)，運(yùn)用科學(xué)的方法對(duì)系統(tǒng)加以周詳?shù)目疾?、分析、比較、試驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上擬定一套有效的處理步驟和程序，或?qū)υ械南到y(tǒng)提出改進(jìn)方案的過(guò)程，這就是系統(tǒng)分析。
【師】系統(tǒng)分析的出發(fā)點(diǎn)是為了發(fā)揮系統(tǒng)的整體功能，目的是尋求解決問(wèn)題的最佳決策。那么系統(tǒng)分析的一般步驟有哪些？
2.系統(tǒng)分析的一般步驟
通過(guò)實(shí)踐活動(dòng)，歸納和總結(jié)系統(tǒng)分析的一般步驟，初步掌握系統(tǒng)分析的基本方法。
活動(dòng)項(xiàng)目1：旋轉(zhuǎn)木馬
活動(dòng)目標(biāo)：通過(guò)分析如何使旋轉(zhuǎn)木馬工作得更好，歸納和總結(jié)系統(tǒng)分析的一般步驟。
活動(dòng)步驟：
第一步：明確活動(dòng)目標(biāo)和任務(wù)。第二步：搭建旋轉(zhuǎn)木馬。
第三步：根據(jù)前面所學(xué)知識(shí)（不僅是系統(tǒng)方面的，圖3.2-1 旋轉(zhuǎn)木馬
還有結(jié)構(gòu)方面的），小組討論，分析旋轉(zhuǎn)木馬的工作情況如何，明確旋轉(zhuǎn)木馬存在的問(wèn)題及改進(jìn)的目標(biāo)，并作記錄。
第四步：思考怎樣才能使旋轉(zhuǎn)木馬工作得更好，盡量提出多個(gè)方案，并進(jìn)行比較和權(quán)衡。第五步：實(shí)施最終確定的解決方案，通過(guò)觀察實(shí)施情況，對(duì)方案進(jìn)行評(píng)價(jià)，提出可以進(jìn)一步改進(jìn)的地方。
記錄分析：
系統(tǒng)分析的一般步驟
第一步：找出問(wèn)題，明確目標(biāo)（如何使旋轉(zhuǎn)木馬工作得更好），明確約束條件。
第二步：尋找各種解決方案（有的小組方案可以達(dá)到六種）。
第三步：比較、權(quán)衡方案。（從整體協(xié)調(diào)的角度進(jìn)行權(quán)衡，以獲得整體上的最佳效果。）
第四步：實(shí)施方案。（對(duì)最終確定的方案進(jìn)行檢驗(yàn)，看看是否滿意，以作出最后的決策。）
活動(dòng)總結(jié)：
對(duì)旋轉(zhuǎn)木馬這個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行考察，利用圓周運(yùn)動(dòng)的知識(shí)和結(jié)構(gòu)方面的知識(shí)對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行分析，提出方案，比較、權(quán)衡、試驗(yàn)和改進(jìn)方案。這個(gè)過(guò)程就是系統(tǒng)分析的過(guò)程。
結(jié)論：系統(tǒng)分析的一般步驟可以描述為：
明確問(wèn)題設(shè)立目標(biāo)收集資料制定方案分析計(jì)算評(píng)價(jià)比較檢驗(yàn)核實(shí) 作出決策
3.系統(tǒng)分析的基本原則
圖3.2-2 系統(tǒng)分析的一般步驟
【師】請(qǐng)同學(xué)們回過(guò)頭來(lái)想一想，剛才我們?cè)趯?duì)旋轉(zhuǎn)木馬進(jìn)行系統(tǒng)分析時(shí)，應(yīng)用了哪些系統(tǒng)的基本特性？
【生】應(yīng)用了系統(tǒng)的整體性、相關(guān)性、目的性??
【師】根據(jù)系統(tǒng)的基本特性，我們可以歸納出系統(tǒng)分析時(shí)應(yīng)遵循的基本原則，其中最為主要的三個(gè)原則是：整體性原則、科學(xué)性原則、綜合性原則。
（1）整體性原則
系統(tǒng)分析首先要著眼于系統(tǒng)整體，要先分析整體，再分析部分；先看全局，后看局部；先看全過(guò)程，再看某一階段；先看長(zhǎng)遠(yuǎn)，再看當(dāng)前。案例分析：丁渭修復(fù)皇宮（教材p79）
丁謂在皇宮修復(fù)工程的建設(shè)施工中，運(yùn)用整體的解決方案，使燒磚、運(yùn)輸建筑材料和處理廢墟三項(xiàng)繁重的工程任務(wù)協(xié)調(diào)起來(lái)，在總體上達(dá)到了最佳解決，一舉三得，節(jié)省了大量的勞力、費(fèi)用和時(shí)間。
（2）科學(xué)性原則
系統(tǒng)分析一方面要有嚴(yán)格的工作步驟，另一方面應(yīng)盡可能地運(yùn)用科學(xué)方法和數(shù)學(xué)工具進(jìn)行定量分析，使決策的過(guò)程和結(jié)果更具說(shuō)服力。
（3）綜合性原則
系統(tǒng)分析總是為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)服務(wù)的。當(dāng)系統(tǒng)存在若干目標(biāo)時(shí)，應(yīng)將目標(biāo)排出優(yōu)先次序，首先選取最優(yōu)先的目標(biāo)，然后盡可能在不損害第一個(gè)目標(biāo)的前提下完成下一個(gè)目標(biāo)。這就需要綜合分析，統(tǒng)籌兼顧，不可顧此失彼，因小失大。系統(tǒng)分析還需要考慮設(shè)計(jì)方案出臺(tái)所帶來(lái)的后果。在某些情況下，綜合若干方案的優(yōu)點(diǎn)，會(huì)取得意外效果。
4.系統(tǒng)分析的基本方法
【師】請(qǐng)同學(xué)們想一想、議一議：剛才我們?cè)趯?duì)旋轉(zhuǎn)木馬進(jìn)行系統(tǒng)分析時(shí)，是怎樣遵循這三個(gè)主要原則的？現(xiàn)在，你們可以總結(jié)出系統(tǒng)分析的基本方法了嗎？
結(jié)論：系統(tǒng)分析的基本方法就是運(yùn)用系統(tǒng)的思想和定性定量相結(jié)合的方法分析處理問(wèn)題的基本思路。
案例分析：田忌賽馬（教材p78）
戰(zhàn)國(guó)時(shí)代，齊王常與他的大將田忌賽馬，雙方約定每場(chǎng)各出一匹馬，分三場(chǎng)進(jìn)行比賽。齊王的馬有上、中、下三等，田忌的馬也有上、中、下三等，但每一等都比不上齊王同等的馬，于是田忌屢賽屢敗。一日，田忌的賓客、對(duì)軍事頗有研究的孫臏給田忌出了一個(gè)主意，結(jié)果田忌以二比一贏了齊王。
思考：
（1）田忌與齊王的三局賽馬可以有哪幾種方案？（2）孫臏所出的主意，為什么能使田忌贏了齊王？
（該案例是系統(tǒng)分析方法應(yīng)用的典型，教師可以與學(xué)生一起分析，經(jīng)歷從六種方案中尋找使田忌制勝的最佳方案的全過(guò)程，領(lǐng)會(huì)如何運(yùn)用系統(tǒng)分析的基本方法來(lái)解決問(wèn)題。另外，要使學(xué)生意識(shí)到這個(gè)分析過(guò)程滲透了數(shù)學(xué)排列組合的科學(xué)方法，體現(xiàn)了系統(tǒng)分析的科學(xué)性原則。）
拓展：
系統(tǒng)分析的廣泛應(yīng)用（開(kāi)闊學(xué)生的技術(shù)視野）
系統(tǒng)分析是一種科學(xué)決策的方法，是技術(shù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。系統(tǒng)分析狹義指需求分析，廣義指對(duì)整個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用的分析和研究。系統(tǒng)分析是第二次世界大戰(zhàn)末期提出來(lái)的，起初被用于武器系統(tǒng)的分析研究，后來(lái)被應(yīng)用于國(guó)防戰(zhàn)略及國(guó)家安全政策的制定。1960年以后，行政機(jī)關(guān)和企事業(yè)單位也逐漸采用系統(tǒng)分析方法，進(jìn)行各種決策問(wèn)題的研究。如今，系統(tǒng)分析方法在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的推廣和應(yīng)用。
系統(tǒng)分析被稱之為科學(xué)的決策方法，它有別于經(jīng)驗(yàn)決策。
案例分析：智過(guò)獨(dú)木橋
李大叔挑著兩個(gè)空籮筐進(jìn)城買菜。當(dāng)他通過(guò)獨(dú)木橋時(shí)，后面緊跟著一個(gè)小孩，緊接著對(duì)面也來(lái)了一個(gè)小孩。兩個(gè)小孩把李大伯夾在了獨(dú)木橋中間，他們誰(shuí)也不肯往回走，獨(dú)木橋又不能并行兩人。李大伯急中生智，使兩個(gè)小孩各奔前程，誰(shuí)都沒(méi)有往回走。李大伯用的是什么辦法呢？
【解決辦法】李大伯讓兩個(gè)小孩坐在籮筐里，讓扁擔(dān)在肩上轉(zhuǎn)了一下，兩個(gè)小孩便互換位置了。
經(jīng)驗(yàn)決策主要是靠以往同類決策或自己所積累下來(lái)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行決策。但人的經(jīng)驗(yàn)總是有限的，決策者不可能萬(wàn)事都有經(jīng)驗(yàn)，而經(jīng)驗(yàn)往往只對(duì)重復(fù)的事情進(jìn)行決策才有效，而對(duì)于發(fā)生了新情況的事情或不同地域、不同時(shí)間、不同對(duì)象的事情，就不一定有用了。在以上案例中，按照以往經(jīng)驗(yàn)，必定要有一個(gè)人讓路方能通過(guò)，可見(jiàn)經(jīng)驗(yàn)決策此時(shí)無(wú)計(jì)可施?？墒遣捎孟到y(tǒng)分析的方法，問(wèn)題迎刃而解。
第二部分：系統(tǒng)的優(yōu)化
我們做任何事情都希望達(dá)到最優(yōu)的效果。例如，希望以最小的成本獲取最大的利潤(rùn)，以最短的工期完成更多的工程量，以最少的能耗生產(chǎn)更多的產(chǎn)品，在單位面積上盡可能提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量等。
活動(dòng)項(xiàng)目2：旋轉(zhuǎn)木馬
活動(dòng)目標(biāo)：理解什么是系統(tǒng)優(yōu)化?；顒?dòng)步驟：
第一步：呈現(xiàn)搭建好的旋轉(zhuǎn)木馬。
第二步：如果要使木馬轉(zhuǎn)得更穩(wěn)，應(yīng)該如何對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)？
第三步：如果要使木馬轉(zhuǎn)得最快，應(yīng)該如何對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)？
第四步：如果要使木馬轉(zhuǎn)得又快又穩(wěn)，方案又該是怎樣的？ 第五步：談?wù)剬?duì)系統(tǒng)優(yōu)化的理解。記錄分析：
通過(guò)比較，可以發(fā)現(xiàn)：
（1）如果要使木馬轉(zhuǎn)得更穩(wěn)，就得降低木馬的重心或增大其與底板所形成的支撐面的大小。
（2）如果要使木馬轉(zhuǎn)得更快，就得想辦法改變傳動(dòng)效率。若采用皮帶傳動(dòng)，皮帶容易出軌，同時(shí)會(huì)因?yàn)樗俣忍於拐麄€(gè)系統(tǒng)散架；如果采用齒輪傳動(dòng)，用最大的齒輪帶動(dòng)最小的齒輪，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)齒輪傳動(dòng)比皮帶傳動(dòng)更穩(wěn)定，而且速度也更快。因此，最優(yōu)方案是：用最大的齒輪帶動(dòng)最小的齒輪時(shí)，木馬轉(zhuǎn)得最快，也最穩(wěn)定。
活動(dòng)總結(jié)：
系統(tǒng)的優(yōu)化是指在給定的條件（或約束條件）下，根據(jù)系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)，采
圖3.2-3 旋轉(zhuǎn)木馬的優(yōu)化 取一定的手段和方法，使系統(tǒng)的目標(biāo)值達(dá)到最大化（或最小化）。不同的目標(biāo)對(duì)應(yīng)著不同的優(yōu)化結(jié)果。
討論：你能找出影響旋轉(zhuǎn)木馬這個(gè)系統(tǒng)優(yōu)化的主要因素嗎？ 結(jié)論：影響該系統(tǒng)優(yōu)化的主要因素是傳動(dòng)輪的種類以及半徑的大小。
活動(dòng)項(xiàng)目3：廚具安裝
活動(dòng)目標(biāo)：分析影響廚具安裝優(yōu)化的因素?；顒?dòng)步驟：
第一步：聯(lián)系身邊的家庭裝修案例，分析人們的困惑與煩惱。
第二步：明確本活動(dòng)的目的：設(shè)計(jì)一個(gè)合理的廚具安裝方案，要求是能夠提高廚務(wù)效率，保證廚房整潔。
第三步：仔細(xì)觀察老師展示的多幅廚房布局圖，開(kāi)闊思路和視野。第四步：與同伴一起討論廚房裝修時(shí)應(yīng)考慮哪些因素，構(gòu)思優(yōu)化方案。第五步：動(dòng)手實(shí)踐，搭建廚房模型。
第六步：根據(jù)優(yōu)化目標(biāo)，評(píng)價(jià)本組和其他組的方案，指出可以進(jìn)一步優(yōu)化的地方。
記錄分析：
活動(dòng)總結(jié)：
影響廚具安裝優(yōu)化的因素是：廚房空間的大小、廚具的體積、廚務(wù)流程、電線和水管的走向等。
結(jié)論：影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素是指對(duì)系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)產(chǎn)生顯著影響，并且可以人為調(diào)節(jié)的因素。
圖3.2-4 廚具安裝
（三）課堂小結(jié) 1.系統(tǒng)分析
為了發(fā)揮系統(tǒng)的功能，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的目標(biāo)，運(yùn)用科學(xué)的方法對(duì)系統(tǒng)加以周詳?shù)目疾?、分析、比較、試驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上擬定一套有效的處理步驟和程序，或?qū)υ械南到y(tǒng)提出改進(jìn)方案的過(guò)程，就是系統(tǒng)分析。運(yùn)用系統(tǒng)分析的方法處理具體問(wèn)題時(shí)要遵循整體性原則、科學(xué)性原則、綜合性原則三個(gè)主要原則。
2.系統(tǒng)分析的一般步驟（1）明確問(wèn)題，設(shè)立目標(biāo)（2）收集資料，制定方案（3）分析計(jì)算，評(píng)價(jià)比較（4）檢驗(yàn)核實(shí)，作出決策 3.系統(tǒng)的優(yōu)化
是指在給定的條件（或約束條件）下，根據(jù)系統(tǒng)的優(yōu)化目標(biāo)，采取一定的手段和方法，使系統(tǒng)的目標(biāo)值達(dá)到最大化（或最小化）。不同的目標(biāo)對(duì)應(yīng)著不同的優(yōu)化結(jié)果。
4.影響系統(tǒng)優(yōu)化的因素
指對(duì)系統(tǒng)的目標(biāo)函數(shù)產(chǎn)生顯著影響，并且可以人為調(diào)節(jié)的因素。
（四）鞏固活動(dòng)設(shè)計(jì)
1.我們學(xué)校有2個(gè)學(xué)生食堂，正常情況下每個(gè)食堂能容納500人就餐，近兩年，學(xué)校規(guī)模擴(kuò)大，就餐人數(shù)增加，每個(gè)食堂就餐人數(shù)達(dá)670人，每到就餐高峰期，學(xué)生就排著長(zhǎng)隊(duì)等待就餐。
如何減少學(xué)生就餐排隊(duì)時(shí)間？提出解決這一問(wèn)題的幾種途徑，并選擇最經(jīng)濟(jì)、最有效可行、最容易實(shí)現(xiàn)的方案。運(yùn)用系統(tǒng)分析方法，分步驟說(shuō)明你的思考過(guò)程。
2.認(rèn)真觀察教室的供電線路，運(yùn)用系統(tǒng)優(yōu)化的知識(shí)進(jìn)行改進(jìn)設(shè)計(jì)，以達(dá)到用電靈活、方便和節(jié)電的目的。
（五）布置作業(yè) 1.在家庭供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作中，應(yīng)該如何進(jìn)行系統(tǒng)分析？請(qǐng)將你的分析過(guò)程用適當(dāng)?shù)谋磉_(dá)方式表現(xiàn)出來(lái)，并與同學(xué)進(jìn)行交流。
2.分組活動(dòng)，每6位同學(xué)為一組，對(duì)本校（或社區(qū)）供電、供水、供氣（任選一項(xiàng)）系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單的分析，從系統(tǒng)優(yōu)化的角度提出改進(jìn)意見(jiàn)及依據(jù)。
3.分組活動(dòng)，每6位同學(xué)為一組，收集本年級(jí)各個(gè)班的同時(shí)期的課程表，分析、討論現(xiàn)有的課程表存在什么問(wèn)題，應(yīng)該如何進(jìn)行優(yōu)化，以使課程表發(fā)揮最佳效能，并分析影響優(yōu)化的因素。
4.收集一些生產(chǎn)生活中的案例，嘗試應(yīng)用系統(tǒng)分析的基本方法去分析問(wèn)題。5.某班長(zhǎng)帶領(lǐng)60位同學(xué)上山植樹(shù)，主要的工作有3項(xiàng)：挖坑、運(yùn)樹(shù)苗、挑水澆樹(shù)。根據(jù)情況得知：用20或20以上的人挖坑，需要20分鐘；用20或20以上的人運(yùn)樹(shù)苗，需要15分鐘；用20或20以上的人挑水澆樹(shù)，需30分鐘。請(qǐng)利用系統(tǒng)優(yōu)化方面的知識(shí)，設(shè)計(jì)一個(gè)合理的植樹(shù)方案。
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