测试技术演示实验

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1、测试技术演示实验索力测试振动系统固有频率测试单自由度线性系统模型参数测试变时基锤击法简支梁模态测试：学号姓名2016年5月实验原理简单介绍：索力实验：拉索是斜拉桥和悬索桥的重要承重构件，设计和施工时通过调整拉索的索力：使塔、梁处于最佳受力状态。在运营过程中，亦应不断监测索力变化，及时调整索力，使之处于设计要求的状态。因此，无论施工过程还是运营过程中均需准确地测知索力。频率法目前是斜拉桥测索力的普遍应用的方法，索的边界条件为两端固定，索的质量均匀分布时，在本程序模块中，索力计算公式为:其中：T一索的拉力(N);M—索单位长度的质量(kg/m);L一缆索的长度(m);f

2、n—第n阶自振频率。在该实验中采用钢丝模拟索力的测试过程，钢丝的质量可以忽略不计，在钢丝上加一质量块，形成集中质量的单自由度系统，激励质量块，产生自由衰减振动，测得其频率，就可通过以卞公式来计算:T=H2f2Lm当采用两个集中质量块均匀分布，并且两个质量块质量相等为时,激励质量块，产生自巾衰减振动，测得其三阶频率，就可通过以下公3x(2zz-l)当采用三个集中质量块均匀分布，并且三个质量块质量相等为时，激励质量块，产生自由衰减振动，测得其三阶频率，就可通过以下公式来计算:4n2//[m3x(2n-l)1，2,3)m——小质量块质量(kg)；L一一钢丝两端支承点间距(

3、m);n力频率阶数；振动系统固有频率测试：对于振动系统，经常要测定其固有频率，最常用的方法就是用简谐力激振，引起系统共振，从而找到系统的各阶固有频率。另一种方法是用锤击法，用冲击力激振，通过输入的力信号和输出的响应信号进行传函分析，得到各阶固有频率。单自由度线性系统模型参数测试：单自巾度线性系统是最简单的振动系统，又是最基本的振动系统，这种系统在振动分析中的重要性，一方面是很多实际问题都可以简化为单自由度线性系统来处理，从而可以直接利用对这种系统的研究成果来解决问题；扔一方面单自由度系统具存一般振动系统的一些基本特性，实际上它是多自由度系统、连续系统、甚至是非线性系

4、统进行振动分析的基础。振动系统的力学模型是三种理想化元件组成的，它们是：质量块、阻尼器、弹簧。m——小质量块质量(kg)；L一一钢丝两端支承点间距(m);n力频率阶数；振动系统固有频率测试：对于振动系统，经常要测定其固有频率，最常用的方法就是用简谐力激振，引起系统共振，从而找到系统的各阶固有频率。另一种方法是用锤击法，用冲击力激振，通过输入的力信号和输出的响应信号进行传函分析，得到各阶固有频率。单自由度线性系统模型参数测试：单自巾度线性系统是最简单的振动系统，又是最基本的振动系统，这种系统在振动分析中的重要性，一方面是很多实际问题都可以简化为单自由度线性系统来处理，

5、从而可以直接利用对这种系统的研究成果来解决问题；扔一方面单自由度系统具存一般振动系统的一些基本特性，实际上它是多自由度系统、连续系统、甚至是非线性系统进行振动分析的基础。振动系统的力学模型是三种理想化元件组成的，它们是：质量块、阻尼器、弹簧。1、通过静变形法测量单自由度系统的固有频率ZJ-601型振动教学试验台上的简支梁是一无限多自由度的梁，梁中部的电机及配重看做质量块，使系统简化力单自由度系统。梁相当于一弹簧，则系统可简化为一个但自由度无阻尼系统，力学模型如在质量块的重力mg作用下，弹簧受到拉伸或压缩，其静变Sst与重力mg间的关系为hgk=!则丄医根据闹有频率的

6、定义，将上式代入则有由材料力学知梁中点的静变形为5st=mgL748EI则系统的固存频率为r1I48E/f=W了简支梁中点处的刚度为748£/k=~iT2、简支梁等效质量的计算对于中部附有集中质量块m'的简支梁系统，若梁的均布质量为mQ,线密度为P=mQ/L，假定梁在自由振动时的动扰度曲线与简支梁中间有集中载荷mg作用下的静绕度曲线一样。由材料力学在距离端点为I处的梁截面的静绕度曲线为：.3£2Z-4/3式中，sst为梁中点的静绕度，其值为ssl=mgL3/48EI动绕度曲线方程可以认为与上式相似：3Z?/-4/3-L3~其中,x（t）为中点处的振动位移，振动为简谐

7、振动即右^nax=X.^nax=XCOn对于距端点/处长度为的微段梁，质量为/由曲线方程可知其速度•M=./x3L2/-4/3为^C，所以整段梁的动能为：1^^/=^£'2（3£2/-4/3）2^—pL35x2=-235m0=—nvc22均布质量梁的质量m。折合到梁中部的等效集中质量171m=一-—tn（｝352根据所测得频率，可计算出等效刚度k=4n2f2m变时基锤击法简支梁模态测试：模态分析方法：模态分析方法是把复杂的实际结构简化成模态模型，来进行系统的参数识别（系统识别），从而大大地简化了系统的数学运算。通过实验测得实际响应来寻示相应的模型或调整预想的模型