基于MATLAB的单自由度阻尼振动系统模态分析与动态仿真研究

资 源 简 介

本项目通过MATLAB实现单自由度阻尼振动系统的数值仿真与模态分析。在固定阻尼系数条件下，系统研究自然频率对振动模态的影响，解析动力学方程并引入强迫振动项，直观展示振动特征变化规律。适用于机械振动教学与动力学研究。

详 情 说 明

单自由度阻尼振动系统模态分析与动态仿真

项目介绍

本项目是一个基于MATLAB的单自由度阻尼振动系统仿真与分析工具，通过数值仿真研究自然频率对振动模态的影响。项目首先解析单自由度阻尼系统的动力学方程，在固定阻尼系数条件下，通过调整自然频率参数观察系统振动模态的变化特征，并引入特定形式的强迫振动项，分析其对振动模式的调制作用。

功能特性

• 动力学分析：解析单自由度阻尼系统的动力学方程
• 参数化研究：通过调整自然频率参数观察系统振动模态变化
• 强迫振动分析：引入强迫振动项分析振动模式调制作用
• 实时可视化：动态展示弹簧振子运动状态
• 多维度分析：提供时域分析和频域分析图表
• 综合报告：生成系统参数对振动特性影响的综合分析

使用方法

1. 在MATLAB中打开项目文件夹
2. 运行main.m文件启动仿真程序
3. 在弹出窗口中设置系统参数、激励参数和仿真参数
4. 点击运行按钮开始仿真
5. 查看动态仿真窗口和各项分析图表

输入参数说明

• 系统参数：质量(kg)、阻尼系数(N·s/m)、弹簧刚度(N/m)
• 激励参数：强迫振动幅值(N)、频率(rad/s)、相位(rad)
• 仿真参数：时间步长(s)、总时长(s)、初始位移(m)、初始速度(m/s)

输出内容

• 动态仿真窗口：实时显示弹簧振子运动状态
• 时域分析图：位移-时间、速度-时间、加速度-时间曲线
• 频域分析图：系统响应的FFT频谱
• 参数分析报告：包含模态频率、阻尼比、稳态响应等关键参数的分析表格

系统要求

• MATLAB R2018b或更高版本
• 支持图形显示功能

文件说明

main.m文件实现了系统的核心仿真功能，包括动力学方程的数值求解、参数化研究分析、强迫振动响应计算、实时动态可视化展示、时域与频域数据分析以及综合报告生成等主要能力。该文件通过整合常微分方程求解、快速傅里叶变换和动态可视化技术，构建了完整的振动系统分析与仿真框架。