论文导读：以MATLAB作为工作语言和开发环境,开发了一个在ＭＡＴＬＡＢ平台下的振动力学教学和实验软件。 利用MATLAB提供的GUIDE工具可视化地创建控件对象。
关键词：振动力学，MATLAB，教学软件
《振动力学》课程是力学专业的一门重要的专业基础课,它综合应用高等数学、工程力学、矩阵理论、信号分析、计算机技术等学科知识,与工程实际问题有着密切的联系,是一门理论性强、内容相当广泛的课程[1]。传统教学中教师用板书的方式讲解，学生在学习时感到公式多，比较抽象，难于理解。而且针对一些振动现象，教师须不断的改变参数，用作图的方式来表现，因此浪费了大量的时间，学生的学习效果也不好。
迅速崛起的现代教育技术把虚拟实验引入到了教学中。虚拟实验的应用改变了传统的教育模式，使得教与学方式发生了革命性的变化。它不仅仅能够提高教学效果，而且节约了实验经费，实现了学时较少情况下的教学要求。
本文针对振动力学课程的内容，介绍了软件开发的总体思路及过程。将其应用于教学将对传统教学产生有益的影响。
1软件开发的总体布局
针对振动力学课程包括单自由度线性系统、多自由度线性系统和连续体线弹性系
统振动的研究内容，设计了如下的总体布局方案，具体结构如图1。
图1 振动力学教学软件功能模块图
软件的主界面包括五个模块，分别为单自由度系统的自由振动、单自由度系统的强迫振动、多自由度系统、连续体系统和关闭。单击任何按钮将进入此系统的二级子菜单中，点击子菜单按钮可启动子窗体模块。通过关闭按钮可实现任意一级窗体的自由退出 .各功能子模块均为ＭＡＴＬＡＢ系统的应用程序 ,以图形文件和相应的Ｍ文件的形式出现 。
2软件开发的技术实现
本课件采用MATLAB编程语言进行开发 ,MATLAB是一种面向科学与工程计算的高级计算机语言 ,它提供了丰富的库函数 ,具有很强的图形处理功能 ,并提供了数值计算、控制系统仿真、信号处理和神
经网络等十几个工具箱 ,为众多领域的研究
开发提供了方便条件 [2]。
2.1 GUIDE界面设计
利用MATLAB提供的GUIDE工具可视化地创建控件对象，实现用户界面。
主要包括：
（1）启动图形用户界面的布局编辑器 。
（2）启动菜单编辑器(Menueditor)可以添加本课件的主菜单及子菜单 。
（3）创建完控件对象后 ,双击该对象就会显示它的属性编辑器(Propertyinspector) ,通过对相关属性进行设置 (如控件名称、背景颜色、字体大小等 )而得到满意的GUI。
其它几个子窗口的设计也与此类似 。
图2所示为本课件的主界面图。
图2课件主界面图
2.2应用程序的编写
MATLAB是矩阵实验室（matrixlaboratory）的英文缩写。它具有丰富的矩阵运算功能和
图形处理功能。借助于它的帮助可分别编写各子模块中所需的源程序（略）。
图3所示为用MATLAB编制并绘出的单自由度系统简谐激励下的幅频和相频率曲线。
通过主界面相关按钮的操作可调用源程序实现。其他子模块功能的实现与其类似。
(a)界面图
(b)曲线图
图3单自由度系统简谐激励下的幅频和相频率曲线
3软件的功能和特点
（1）所需参数的自由输入
为加深对实验及理论内容的理解,提高分析问题的能力,在软件界面中专门设置了参数的输入项。改变输入的参数而得到的实验结果和绘出的实验曲线是不同的,通过比较分析不同的实验结果(见图4),可以总结有益的结论。找到实验结果变化的原因,培养学生分析和归纳问题的能力。
图4减振器的振动分析及仿真演示
（2）减振器实验软件的开发
动力减振器是采用弹性元件和阻尼元件把一个附加质量联系到受振动影响的机器（即主振系统）上的一种减振装置。通过适当地选择减振器的参数，使主振系统的受迫限制被减振器所吸收，从而使主振系统的振动限制在一定范围之内或保持不振动状态。针对这一实际问题所编制的软件可以通过选择不同的参数比较减振效果最明显的组合，为学生的学习提供更直观的感受。
如图4、5所示。
图5减振器效果显示
4 结论
本课件基于MATLAB软件环境开发了振动力学课程的教学辅助软件。应用MATLAB优秀的编程和图形用户界面实现了振动力学教学中基本内容的演示和实验。使学生更容易理解所学的理论知识，取得了良好的教学效果 ,极大地激发了学生的学习积极性和学习兴趣 ,提高了学习效率。
随着教学实践的丰富，新知识的不断补充,本课件还需进一步的完善。
参考文献：
[1] 崔志琴,景银萍《机械振动学》课程教学改革初探[J].中北大学学报 2005年第21卷第4期(86-87)
[2] 王 强,金 珩 ＭＡＴＬＡＢ环境下的数值分析教学软件开发[J]. 内蒙古民族大学学报2004年第2期（177-179）
[3]张志涌 《精通MATLAB6.5版》[M].河北：北京航空航天大学出版社 2003，176-178
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