随机振动
随机振动作为力学的一个分支,主要研究动力学系统在随机性激 励(包括外激和参激)下的响应特性。随机振动是50年代初适应航空 航天工程的需要而发展起来的,现今其应用已遍及航空与航天工程、 船舶与海洋工程、车辆工程、桥梁与建筑工程、核反应堆工程等领域, 并已成为有关工程中可靠性设计的不可缺少的理论基础。
由于工程设计需要的推动, 随机振动理论和方法也得到了很大 的发展。常参数线性系统在平稳随机激励和调制型非平稳随机激励下 的频域和时域方法都已比较成熟。对于非线性系统与参数激励系统, 当今唯一可用来求精确解的方法是扩散过程方法,它归结为求解相应 的FPK(福克、普朗克、柯尔莫哥洛夫)方程,它只有对一些特殊的 一阶非线性系统才能得到精确解。针对FPK方程难以求得精确解的局 限性,人们发展了一系列FPK方程的近似解法与数值解法,包括特征 函数法,有限元法,有限差分法,随机步行法,以及路径积分法等。
鉴于非线性系统与参数激励系统在求精确解时遇到的困难,人们 不得不发展了许多近似方法,代表性的有随机平均法,矩法,泛函级 数法与等效线性化法等。
等效线性化法仍是工程中应用最广泛的一种方法,是目前处理多 由度非线性系统随机响应与可靠性的最为简单可行的办法,也是最 近两次国际理论与应用力学联合会(IUTAM)关于非线性随机力学的 热门话题之一。虽然它在70年代末已趋成熟,此后仍有不少新的发展, 如加权等效线性化法,高阶等效线性化法等。等效线性化与统计线性 化在一些文献中被看成是两种不同的方法。
随机振动分析目的之一是为系统的可靠性估计提供必要的信息, 包括首次超限估计和疲劳损伤估计,还有许多困难的问题有待解决。 |