一、振动利用工程的发展现状
1.振动与波动是物质运动的基本形式
物质世界始终处于振动和波动之中。振动和波动可分为线性和非线性两类，自然界中的振动和波动绝大多数是非线性的。振动和波动可分为有用和有害的两类。
人类自身也每时每刻都处在振动之中，例如，心脏的搏动、血液的循环、肺部的张缩呼吸、脑细胞的思维以及耳膜的振动和声音的振动等，这些无一不是人体对振动的有效利用。
机器的振动；建筑物的振动；环境噪声等。
水波、风波、声学波、超声波、光波、X射线波等。
前面列举的都属于振动，某一个或一些量随时间或大或小的变化即为振动。
在自然界及宇宙中, 也到处存在着振动, 月亮的圆缺、潮汐的涨落、树木的年轮、一些树木和花草年复一年的发芽、生长与枯萎等。
在社会与经济生活中，例如, 人口的增长与衰减、农作物虫灾发生的周期性现象、股市的升跌和振荡、社会经济发展过程中速度的增长与衰减等。
对这些振动现象进行研究，找出其内在规律进行有效利用和控制，就会为人类造福。
２．有用振动与有害振动
有用的振动：
人体器官的振动；
振动机器的振动；
钟表中石英振荡器的振动；
医疗机械中波动（如超声波）的利用。
有害的振动:
地震会使生命财产造成重大损失；
机器和建筑物的振动会使它缩短寿命，甚至出现损坏；
运载工具的振动使乘客感觉到不舒适；
工业噪声会污染环境。
二、振动的利用1振动利用工程学的内涵及应用概况
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振动利用工程学的内涵
图1 振动与波的利用的分类
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振动利用工程应用概况
2振动与波利用技术曾引发多次重大革命或变革>>>>
理论上的创新
同步理论的利用
共振的利用
非线性振动的利用
自激振动的利用
波及波能的利用
混沌的利用
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技术上的发明
可控整流电磁激振技术
惯性振捣技术
振动压实技术
振动诊断技术
振动检桩技术
超声挤塑技术（蒋氏奖）
彩超(B超)
超声电机
振荡器在通信中的应用
振荡器在计时装置中的应用
红外监察技术
光导纤维技术
激光技术
医用CT与工业CT
核磁共振(诺贝尔奖，英国曼斯菲尔德和美国劳特布尔)
3振动与波的利用技术多数是以非线性振动理论与方法为基础
非线性振动问题的求解方法：
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解析方法
精确解法
近似解法：等价线性化法、里兹--迦辽金法、迭代法、谐波平衡法、传统小参数法、多尺度法、平均法、渐近法（KBM法）
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数值方法
龙格库塔法、打靶法、威尔逊-θ法、纽马克-β法
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图解方法
等倾线法、林奈作图法、频闪法、点映射法胞映射法。
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实验方法
4线性振动与近似于线性振动波的利用
类型
用途
机械设备名称
输送给料类
输送、给料、上料、布料、工件排队、破拱等
各种仓壁振动器、电磁式、惯性式共振给料机、振动料斗、电磁式、惯性共振式、弹性连杆式振动输送机。
选分烘干类
筛分、选别、烘干、冷却、脱水等
电磁振动筛、惯性振动筛、共振筛、旋振筛、概率筛、振动烘干机、振动离心脱水机、振动选矿机、摇床。
破碎清理类
粉磨、破碎、落砂、碎冰、光饰、清理、除灰
振动磨、粗碎机、惯性破碎机、振动落砂机、振动装载机、风铲、凿岩机。
成型紧实类
成型、整形、密实、轧制等
振动成型机、振动整形机、振动密实机。
振捣打拔类
压路、摊铺、沉拔桩、捣固、夯实、挖堀、装载、凿岩等
振动压路机、振荡压路机、摊铺机、振动沉拔桩机、附着式振捣器、插入式振捣器、夯土机。
试验测示类
激振、试验、测示等
激振器、测示振动台、动平试验机、疲劳试验机、测振仪、振动电机。
监测诊断类
监测、诊断等
各种监测与诊断设备。
其它
时效、切削、捆梆、固井
各种用途的激振器等。
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按动力学特性分
平面运动惯性式非共振型振动机械
空间运动单轴惯性式非共振型振动机械
空间运动双轴惯性式非共振型振动机械
多轴惯性式非共振型振动机械
惯性式近共振型振动机械
单质体弹性连杆式近共振型振动机械
双质体弹性连杆式近共振型振动机械
多质体弹性连杆式近共振型振动机械
电磁式近共振型振动机械
非谐波电磁力的电磁式近共振型振动机械
5非线性振动系统的利用
需要研究和解决的理论问题和实际问题：
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光滑非线性振动系统
(a) 软式光滑非线性振动系 (b) 硬式光滑非线性振动系统
图2 光滑非线性振动系统
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分段线性非线性振动系统
图3 惯性式共振筛示意图
图4 非线性的共振曲线
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含滞回非线性作用力的振动系统
图4 最简单的平行四边形的滞回模型
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自激振动系统
图5 气动冲击器的工作原理图
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带有冲击的非线性振动系统
图6 蛙式夯土机机构示意图
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频率俘获原理
(a) 工作原理 (b) 力学模型
图7 自同步振动机的工作原理图与力学模型
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慢变参数系统
图8 不同慢变速度系数k时三维谱图
a) k=0 b) k=5 c) k=10 d) k=15 e) k=20 f) k=25
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分叉
研究非线性系统分叉解，目前已引起科学技术工作者普遍重视和广泛注意。在非线性方程式的分叉解中有一些可以被利用, 而有一些不可能加以利用。因此, 研究分叉解具有工程意义。例如, 在振动输送机中物料的运动会出现多种形式的分叉解, 等周期跳动、2倍周期跳动、3倍周期跳动、n倍周期跳动和非周期跳动等, 从这些分叉解选择最为理想或者说工艺指标和其他综合评价指标最佳的运动形式, 即最佳的分叉解, 仍然是有价值的研究课题。
例如振动输送机及蛙式夯土机通常采用的是周期运动，而对于可能出现的n (n=2,3,4)倍周期运动几乎不予采用。
除此以外，分岔还在许多领域有着广泛的应用。
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混沌运动
利用冲击消振器振动空穴中的钢球的混沌运动来消除镗床镗杆的振动; 在振动混料机中利用多种物料的混沌运动来加速物料的混合; 再如有人曾设法研究一种作混沌运动的振动筛。所有这些企图利用混沌来完成某一工艺过程的设想, 最根本的问题是要看该种设备的工艺指标及其他评价机器性能的综合指标是否优于同一种用途的机器, 如果综合指标优于后者, 那一种利用混沌的机器的研究是成功的, 否则再好的设想也是无济于事的。
目前混沌在通讯工程保密系统中已得到广泛的应用，而且可获得良好的效果。
此外, 由于一些非线性振动系统在工作中会出现有害的不稳定振动, 在这种情况下,设法使这种不稳定的振动过渡到较之有利的混沌运动, 这自然也是利用混沌运动一种可开发的途径。但是否还有比混沌运动更为有效的其他措施, 这仍然是一个值得研究的问题。
6波及波能的利用
在自然界中, 除振动外, 各种形式的波存在于各个领域。例如：
水波 (海潮和海浪发电)
应力波(桩的检测、振动采油)
声波(声发射技术)
超声波(超声破碎、超声焊接、超声电机)
红外波(红外监察)
光波(激光技术、光导纤维)
紫外波(紫外医疗)
射线波(X射线等)
7振荡器的科学及工程应用
8自然界及人类社会中的振动规律的利用>>>>
自然界中的振动规律的利用
雨水的周期现象；
潮汐的利用；
树木的年轮等。
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社会经济领域中振动规律的利用
经济学家可以根据国内外的经济与社会因素推断某一社会或国家经济增长或衰退情况, 即经济发展过程中的振动规律, 进而可提出应采取有效措施, 以减少由于某种原因给国家经济带来的损失。
人们可以根据外部及内部影响因素来推测某一种股票的涨跌, 即掌握股票涨跌过程的振动规律。
经济危机与金融危机的发生, 也是振动现象的一种表现形式, 延长经济与金融的高增长周期以及缩短经济危机与金融危机延续时间, 是处理这种振动现象的有效措施之一。
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生物工程及生命科学中振动规律的利用
从生态学的角度来看, 人类繁殖过程中的速度时高时低, 这种振动现象也可以用相应的振动理论加以描述, 在现今情况下适当减少人口的增长速度是对这种振动规律的有效利用。
人体的许多器官都处在不断之中，人造心脏等都是振动在生命科学中的具体应用。
三、展望
在研究振动技术实际应用的基础上, 深入开展振动工程的基础理论与工作机理的研究, 如加强非线性振动与非线性波动理论, 非线性振动的稳定性以及非线性振动系统的分叉与混沌, 研究分形理论与突变论在工程中应用等。
应该大力开展振动工程实际应用的研究与开发工作, 扩大振动技术的应用领域与范围, 将振动利用与控制技术广泛应用于各个领域和各种工艺过程。
特别要加强振动技术与信息技术, 即多煤体技术、集成电路技术、光导纤维技术、网络技术和人工智能技术的结合, 使振动工程应用的理论与技术成为一种以智力为依托的高新技术。
