定常振動 - 外力

サインカーブ状の外力を伴う一自由度系の振動は,

典型的な定常振動は以下のようになります.

振動が定常状態に達した場合,x(t)は 以下のように求められます.


Xは振幅, f は振幅と力との間の 位相 です.

通常,先に示したような式は 無次元化 して表されますので,これを無次元化しますと次のようになります.

これらの式は,次のように グラフ化 できます.

グラフィックプログラム: x の値が変わることの影響を確かめてみてください.

注意:

応答曲線には 共振点 があります.

この 共振点 での周波数は,次のようになります.

ですから,以下の条件を満たすときには共振点はない(つまり,応答曲線にピークは生じない)ことになります.

x の値が小さい場合, 応答曲線のピーク は,1/2 x になります.

ですから,小さい x に対しては,この値を 応答曲線のピークから求める ことができます.

位相 f は0から-180度の範囲で変化します. ですから変位(応答)は力(入力)に対して遅ます.

ある種の振動解析では,この応答曲線と位相とは リサージュ図形 を求めるために組み合わせて使われます