單自由度系統(tǒng)自由衰減振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)(zu)

1、單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動(dòng) 和強(qiáng)迫振動(dòng)的特征參數(shù)測(cè)量理論力學(xué)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)一力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心1 概 述振動(dòng)測(cè)試有兩種主要技術(shù)路線：模擬技術(shù)被測(cè)對(duì)象傳感器調(diào)理電路放大器示波器記錄儀A/D轉(zhuǎn)換CPU分析與顯示數(shù)字技術(shù)(虛擬儀器)單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)的特征參數(shù)測(cè)量重慶大學(xué)力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心振動(dòng)實(shí)驗(yàn)室2一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解常用振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的組成及儀器使用方法;2、學(xué)習(xí)利用單自由度振動(dòng)自由衰減時(shí)域波形求取 系統(tǒng)的固有頻率f；3、學(xué)習(xí)利用正弦激勵(lì)法測(cè)量單自由度系統(tǒng)的幅頻 特性曲線，并用該曲線來計(jì)算系統(tǒng)的固有頻率f 和阻尼比。單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)的特征參數(shù)測(cè)量重慶大學(xué)力學(xué)基礎(chǔ)

2、教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心振動(dòng)實(shí)驗(yàn)室3二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備1、SJF-3型激振信號(hào)源、JZ-1型激振器；2、SCZ2-3型測(cè)振儀、ZG-1型傳感器、 虛擬測(cè)試儀；3、簡(jiǎn)支梁（視為無質(zhì)量的彈簧）、 質(zhì)量塊（視為無彈性的集中質(zhì)量）。單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)的特征參數(shù)測(cè)量重慶大學(xué)力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心振動(dòng)實(shí)驗(yàn)室4三、實(shí)驗(yàn)原理1、被測(cè)對(duì)象與力學(xué)模型該系統(tǒng)可視為：?jiǎn)巫杂啥葟椈?質(zhì)量系統(tǒng)單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)的特征參數(shù)測(cè)量重慶大學(xué)力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心振動(dòng)實(shí)驗(yàn)室 簡(jiǎn)支梁（忽略其質(zhì)量）m 質(zhì)量塊（忽略其彈性）5三、實(shí)驗(yàn)原理2、該系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程：重慶大學(xué)力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心振動(dòng)實(shí)驗(yàn)室上式兩邊除 m，整

3、理可得：或單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)的特征參數(shù)測(cè)量62-1、當(dāng) 且為小阻尼時(shí)，微分方程的解為：重慶大學(xué)力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心振動(dòng)實(shí)驗(yàn)室強(qiáng)迫振動(dòng)和單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動(dòng)的特征參數(shù)測(cè)量 該系統(tǒng)稱為單自由度自由衰減振動(dòng)三、實(shí)驗(yàn)原理Ae-ntxt0T1t1tat=ta-t1A-A自由衰減振動(dòng)波形圖如果能夠得到左圖,即可求得系統(tǒng)的固有頻率：f=1/T17四、實(shí)驗(yàn)測(cè)試框圖單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)的特征參數(shù)測(cè)量重慶大學(xué)力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心振動(dòng)實(shí)驗(yàn)室xAe-ntt0T1t1tat=ta-t1A-A五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果1用手敲擊激勵(lì)傳感器8系統(tǒng)微分方程的解為：重慶大學(xué)力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心振

4、動(dòng)實(shí)驗(yàn)室H（）稱為強(qiáng)迫振動(dòng)的傳遞函數(shù)單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)的特征參數(shù)測(cè)量2-2、當(dāng) 時(shí)，該系統(tǒng)為強(qiáng)迫振動(dòng)9單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)的特征參數(shù)測(cè)量重慶大學(xué)力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心振動(dòng)實(shí)驗(yàn)室2-2-1、強(qiáng)迫振動(dòng)的幅頻特性曲線特點(diǎn)：阻尼越小，固有頻率處幅值越高。通過測(cè)試幅頻特性曲線即可測(cè)得阻尼特性取不同的值，得不同的幅頻特性曲線。10四、實(shí)驗(yàn)測(cè)試框圖1、在不變激勵(lì)力的條件下,按照一定的頻率增量，調(diào)節(jié)激振力的頻率，并測(cè)量相應(yīng)的響應(yīng)值，畫出幅頻特性響應(yīng)曲線。2、根據(jù)幅頻特性曲線的最大值點(diǎn)Bmax，求系統(tǒng)的固有頻率f。根據(jù)半功率點(diǎn)求阻尼系數(shù)。單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)的特征

5、參數(shù)測(cè)量重慶大學(xué)力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心振動(dòng)實(shí)驗(yàn)室11五、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)及結(jié)果阻尼比：?jiǎn)巫杂啥认到y(tǒng)的自由衰減振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)的特征參數(shù)測(cè)量重慶大學(xué)力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心振動(dòng)實(shí)驗(yàn)室固有頻率：12六、單自由度自由衰減振動(dòng)實(shí)驗(yàn)步驟單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)的特征參數(shù)測(cè)量重慶大學(xué)力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心振動(dòng)實(shí)驗(yàn)室1、將傳感器置于集中質(zhì)量塊上，輸出端接測(cè)振儀。2、在計(jì)算機(jī)屏幕上點(diǎn)擊左下角“退出系統(tǒng)”處按扭單，進(jìn) 入FFT頻譜分析儀。3、點(diǎn)擊左下角“數(shù)據(jù)源”處按扭再線，采樣參數(shù)選擇：頻道1024Hz、通道1或2、采樣長(zhǎng)度取5。 4、參數(shù)設(shè)定好后，點(diǎn)擊確定按扭、同時(shí)用手輕敲擊簡(jiǎn)支梁（每1-2秒敲擊3次）。5、波形窗

6、口出現(xiàn)后，用頁面控制按扭選擇一段規(guī)則波形來確定分析波峰次數(shù)a，用鼠標(biāo)點(diǎn)擊選定起始波峰處，從波形圖上方讀出時(shí)間值并記錄下來；同理，記錄終止波峰處的時(shí)間值，計(jì)算a個(gè)波峰間的時(shí)間差。6、根據(jù)公式計(jì)算出簡(jiǎn)支梁振動(dòng)的固有頻率f和周期T1。13七、強(qiáng)迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)步驟單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)的特征參數(shù)測(cè)量重慶大學(xué)力學(xué)基礎(chǔ)教學(xué)實(shí)驗(yàn)中心振動(dòng)實(shí)驗(yàn)室1、將傳感器置于集中質(zhì)量塊上，輸出端接測(cè)振儀。2、將激振器接入激振信號(hào)源的輸出端，開啟激振信號(hào)源的電源開關(guān)，將電流調(diào)到80至100mA之間，使系統(tǒng)產(chǎn)生正弦振動(dòng)。3、按一定的規(guī)律，調(diào)節(jié)激振信號(hào)源輸出信號(hào)的頻率，從測(cè)振儀上讀出給定的各頻率所對(duì)應(yīng)的振動(dòng)幅值并記錄下來。4、以頻率為橫坐標(biāo)，振動(dòng)幅值為縱坐標(biāo)，繪出系統(tǒng)的幅頻特性曲線來。5、在幅頻特性曲線上，以幅值等于0.707Bmxa為縱坐標(biāo)，作一條水平線相交與幅頻特性曲線上的a、b兩點(diǎn)，以a、b兩點(diǎn)向橫坐標(biāo)作垂線，相交于兩個(gè)頻率a和b，再用公式計(jì)算出阻尼比。6、在幅頻特性曲線上，找出最大的幅值Bmxa所對(duì)應(yīng)的頻率值，即為簡(jiǎn)支梁振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率f。14八、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、畫出力學(xué)模型圖；2、畫出實(shí)驗(yàn)測(cè)試系統(tǒng)框圖；3、用坐標(biāo)紙繪出幅頻特性曲線。單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)的特