单位谐波函数激励为复数形式的单位幅值简谐激振力,即 f c ( t )=e i ωt =cos ωt +isin ωt ,则单质量系统的振动微分方程为
单质量系统在单位谐波函数激励下的复数形式的响应为 z c ( t )。由于复数激振力和复数响应既是 t 的函数,又是 ω 的函数,故可令复数响应与复数激振力之比为 H ( ω ),即
H ( ω )被称为频率响应函数。它是一个由系统特性参数所确定的,表示系统在单位幅值的简谐激振力 f c ( t )=e i ωt 作用下所产生的振幅。对于简谐激励,若知道系统的频率响应函数,便可由式(2-32)可求得振动系统的输出响应,即
z c ( t )= H ( ω ) f c ( t )(2-33)
根据式(2-31),可得单位简谐激振力作用下的响应为
将上述三式代入式(2-32),两边消去e i ωt ,即得频率响应函数为
式中, λ 为频率比, ξ 为阻尼比。
频率响应函数的模为 ,称为幅频特性。
频率响应函数的相位差角为 ,称为相频特性。
将复数形式的简谐激振力 F 0 e i ωt 代入式(2-33),则复数形式的响应为
z c = H ( ω )e -i ψF 0 e i ωt = F 0 H ( ω )e i ( ωt - ψ ) (2-35)
若实际激振力为正弦函数 F 0 sin ωt ,则实际响应取复数形式响应的虚部,得实际解为
若实际激励为余弦函数 F 0 cos ωt ,则取复数形式响应的实部,得实际解为