已知质量矩阵和刚度矩阵M=[10 0;0 2],K=[1000 -200;-200 200],麻烦使用matlab程序来进行绘制响应的波形图和傅里叶变换的幅值谱图。(fft时注意横纵坐标的数值,fourier变换后纵坐标需要除以N/2,fft(x)/N*2.。)

时间: 2023-06-20 16:06:55 浏览: 71
好的,以下是Matlab程序: ``` %定义质量矩阵和刚度矩阵 M = [10 0; 0 2]; K = [1000 -200; -200 200]; %求解特征值和特征向量 [V, D] = eig(K, M); %求解自然频率和阻尼比 omega_n = sqrt(diag(D)); zeta = [0.1 0.2]; %定义时间范围和时间步长 t = 0:0.01:10; dt = t(2) - t(1); %定义激励力信号 F = zeros(size(t)); F(1:100) = 10; %定义初始位移和速度 q0 = [0; 0]; v0 = [0; 0]; %求解强迫响应 q = zeros(2, length(t)); for i = 1:length(zeta) c = 2*zeta(i)*omega_n(i); for j = 2:length(t) q(:, j) = exp(-zeta(i)*omega_n(i)*t(j))*((q0 - V(:, i)*((V(:, i)'*q0)/(V(:, i)'*M*V(:, i))))*cos(omega_n(i)*sqrt(1-zeta(i)^2)*t(j))... + (v0 + (q0 - V(:, i)*((V(:, i)'*q0)/(V(:, i)'*M*V(:, i))))*zeta(i)*omega_n(i)*V(:, i)/(V(:, i)'*M*V(:, i))... *sin(omega_n(i)*sqrt(1-zeta(i)^2)*t(j)))/sqrt(1-zeta(i)^2)... + V(:, i)*(F(j-1)/omega_n(i)/omega_n(i)/sqrt((1-zeta(i)^2)^2+(2*zeta(i)*sqrt(1-zeta(i)^2))^2)); end %绘制响应的波形图 figure(i) plot(t, q(1, :), 'r', t, q(2, :), 'b') xlabel('Time (s)') ylabel('Displacement (m)') legend('q1', 'q2') title(['Forced Response with \zeta = ' num2str(zeta(i))]) %求解傅里叶变换的幅值谱图 N = length(q(1, :)); Y = fft(q(1, :))/N*2; f = 1/dt*(0:N/2-1)/N; figure(i+2) plot(f, abs(Y(1:N/2))) xlabel('Frequency (Hz)') ylabel('Magnitude') title(['FFT of q1 with \zeta = ' num2str(zeta(i))]) end ``` 程序中,首先定义了质量矩阵M和刚度矩阵K,然后求解特征值和特征向量,进而得到自然频率和阻尼比。接着定义了时间范围和时间步长,并设定了激励力信号、初始位移和速度。然后,利用强迫响应的公式求解了两个自由度系统的响应,并分别绘制了波形图和傅里叶变换的幅值谱图。最后,利用Matlab的fft函数进行傅里叶变换,并注意将变换后的结果除以N/2。

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