間違いしかありません.コメントにてご指摘いただければ幸いです(気が付いた点を特に断りなく頻繁に書き直していますのでご注意ください).

バネマスダンパー系,過減衰の式からの他の式の導出

バネマスダンパー系

運動方程式

md2xd2t+cdxdt+kx=0m:,c:,d2xd2t+cmdxdt+kmx=0d2xd2t+2γdxdt+ω02x=0γ=c2m,ω0=km

単振動,振動減衰,臨界減衰,過減衰

γ=c2m,ω0=km,x0=x(0),v0=dx(t)dt|t=0
γ ζ=γω0 ξ=ω0ζ21 eγt[x0cosh(ξt)+v0+γx0ξsinh(ξt)] x(t)
単振動 0 0 ω0i e0t[x0cosh(ω0it)+v0+0x0ω0isinh(ω0it)] x0cos(ω0t)+v0ω0sin(ω0t)
振動減衰 0<γ<ω0 0<ζ<1 ωi
0<ω<1
eγt[x0cosh(ωit)+v0+γx0ωisinh(ωit)] eγt[x0cos(ωit)+v0+γx0ωsin(ωt)]
臨界減衰 ω0 1 0 eγt[x0(1+12!(ξt)2+)+v0+γx0ξ(ξt+13!(ξt)3+)] eγt[x0+(v0+γx0)t]
過減衰 ω0<γ 1<ζ ω
1<ω
eγt[x0cosh(ωt)+v0+γx0ωsinh(ωt)] eγt[x0cosh(ωt)+v0+γx0ωsinh(ωt)]

過減衰の式

x(t)=eγt[x0cosh(ξt)+v0+γx0ξsinh(ξt)]()

ω0<γ

x(t)=eγt[x0cosh(ξt)+v0+γx0ξsinh(ξt)]|1<γ,ξ=ωω0<γ,1<ζ,ξ=ω0ζ21=ωω=ω0|ζ21|=eγt[x0cosh(ωt)+v0+γx0ωsinh(ωt)]

0<γ<ω0

x(t)=eγt[x0cosh(ξt)+v0+γx0ξsinh(ξt)]|0<γ<1,ξ=ωi0<γ<ω0,0<ζ<1,ξ=ω0ζ21=ωiω=ω0|ζ21|=eγt[x0cosh(ωit)+v0+γx0ωisinh(ωit)]cosh(ix)=cos(x),sinh(ix)=isin(x)=eγt[x0cos(ωt)+v0+γx0ωiisin(ωt)]=eγt[x0cos(ωt)+v0+γx0ωsin(ωt)]

γ=0

x(t)=eγt[x0cosh(ξt)+v0+γx0ξsinh(ξt)]|γ=0,ξ=ω0iγ=0,ζ=0,ξ=ω001=ω0iω=ω0|ζ21|=e0t[x0cosh(ω0it)+v0+0x0ω0isinh(ω0it)]=x0cos(ω0t)+v0ω0iisin(ω0t)cosh(ix)=cos(x),sinh(ix)=isin(x)e0=1=x0cos(ω0t)+v0ω0sin(ω0t)

γω0

x(t)=limγω0,ξ0eγt[x0cosh(ξt)+v0+γx0ξsinh(ξt)]γω0,ζ1,ξ0=limγω0,ξ0eγt[x0(1+12!(ξt)2+)+v0+γx0ξ(ξt+13!(ξt)3+)]cosh(ξt)=10!(ξt)0+12!(ξt)2+,sinh(ξt)=11!(ξt)1+13!(ξt)3+=limγω0,ξ0eγt[x0(1+12!(ξt)2+)+(v0+γx0)(t+13!ξ2t3+)]=eω0t[x0(1)+(v0+ω0x0)(t)]=eω0t[x0+(v0+ω0x0)t]=eγt[x0+(v0+γx0)t]

0 件のコメント:

コメントを投稿