單自由度系統(tǒng)強迫振動的幅頻特性固有頻率和阻尼的測量

1、實驗五 單自由度系統(tǒng)強迫振動的幅頻特性固有頻率和阻尼的測量一、實驗?zāi)康?1.學(xué)會測量單自由度系統(tǒng)強迫振動的幅頻特性曲線。 2.學(xué)會根據(jù)幅頻特性曲線確定系統(tǒng)的固有頻率f0和阻尼比。二、實驗裝置框圖圖.5-1表示實驗裝置的框圖 振動傳感器激振器簡支梁質(zhì)量塊力傳感器打印機或繪圖儀計算機系統(tǒng)及分析軟件動態(tài)分析儀激振信號源圖5-1 實驗裝置框圖 三、實驗原理 單自由度系統(tǒng)的力學(xué)模型如圖5-2所示。在正弦激振力的作用下系統(tǒng)作簡諧強迫振動，設(shè)激振力F的幅值B、圓頻率o(頻率f=2)，系統(tǒng)的運動微分方程式為：或 （5-1）式中：系統(tǒng)固有圓頻率 0 =K/M n -阻尼系數(shù) 2n=C/M-阻尼比 =n/ F激振

2、力 方程的特解，即強迫振動為： （5-2）式中：A強迫振動振幅 -初相位 （5-3） 式(7-3)叫做系統(tǒng)的幅頻特性。將式(7-3)所表示的振動幅值與激振頻率的關(guān)系用圖形表示，稱為幅頻特性曲線(如圖5-3所示)：MXCK 5-2 單自由度系統(tǒng)力學(xué)模型 5-3 單自由度系統(tǒng)振動的幅頻特性曲線 圖5-3中，Amax為系統(tǒng)共振時的振幅；f0為系統(tǒng)固有頻率，、為半功率點頻率。 振幅為Amax時的頻率叫共振頻率f0。在有阻尼的情況下，共振頻率為： (5-4) 當(dāng)阻尼較小時，故以固有頻率作為共振頻率。在小阻尼情況下可得 、的確定如圖5-3所示：四、實驗方法1、 激振器安裝把激振器安裝在支架上，將激振器和支

3、架固定在實驗臺基座上，并保證激振器頂桿對簡支梁有一定的預(yù)壓力（不要超過激振桿上的紅線標(biāo)識），用專用連接線連接激振器和DH1301輸出接口。2、 將測試系統(tǒng)連接好。將力傳感器輸出信號接到采集儀的第一通道。將加速度傳感器布置在激振器附近，傳感器測得的信號接到數(shù)采儀的第二通道。3、 儀器設(shè)置打開儀器電源，進入控制分析軟件，新建一個文件（文件名自定），設(shè)置采樣頻率、量程范圍、工程單位和標(biāo)定值等參數(shù)，在數(shù)據(jù)顯示窗口內(nèi)點擊鼠標(biāo)右鍵，選擇信號，選擇顯示時間波形1-2，開始采集數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)同步采集顯示在圖形窗口內(nèi)。4、 調(diào)節(jié)DH1301掃頻信號源的輸出頻率，激振信號源顯示的頻率即為簡支梁系統(tǒng)強迫振動的頻率fy。

4、5、 改變輸出頻率，把頻率調(diào)到零，逐漸增大頻率到50Hz。每增加一次25Hz，在共振峰附近盡量增加測試點數(shù)。并將振動幅值及對應(yīng)頻率填入表5-1。6、 驗證上述實驗結(jié)果：分析軟件進入到頻響函數(shù)分析模塊。l 設(shè)置信號源頻率，起始頻率：5Hz，結(jié)束頻率：100Hz，線性掃頻間隔：1Hz/s。l 設(shè)置分析軟件，平均方式：峰值保持；信號顯示窗口內(nèi)，選擇顯示頻響函數(shù)曲線；l 開始采集數(shù)據(jù)，輸出掃頻信號給激振器。直到掃頻信號達(dá)到結(jié)束頻率，手動停止掃頻。l 頻響函數(shù)曲線類似與圖5-3.五、實驗結(jié)果分析1.實驗數(shù)據(jù) 表5-l頻率(Hz)振幅2.根據(jù)表5-1中的實驗數(shù)據(jù)繪制系統(tǒng)強迫振動的幅頻特性曲線。3.確定系統(tǒng)固有頻率 (幅頻特性曲線共振峰的上最高點對應(yīng)的頻率近似等于