单自由度系统自由衰减振动和强迫振动(zu)

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1、单自由度系统的自由衰减振动和强迫振动的特征参数测量理论力学振动实验一力学基础教学实验中心概述振动测试有两种主要技术路线：模拟技术被测对象传感器调理电路放大器示波器记录仪A/D转换CPU分析与显示数字技术(虚拟仪器)单自由度系统的自由衰减振动和强迫振动的特征参数测量重庆大学力学基础教学实验中心振动实验室一、实验目的1、了解常用振动测试系统的组成及仪器使用方法;2、学习利用单自由度振动自由衰减时域波形求取系统的固有频率f；3、学习利用正弦激励法测量单自由度系统的幅频特性曲线，并用该曲线来计算系统的固有频率f和阻尼比ξ。单自由度系统的自由衰减

2、振动和强迫振动的特征参数测量重庆大学力学基础教学实验中心振动实验室二、实验仪器设备1、SJF-3型激振信号源、JZ-1型激振器；2、SCZ2-3型测振仪、ZG-1型传感器、虚拟测试仪；3、简支梁（视为无质量的弹簧）、质量块（视为无弹性的集中质量）。单自由度系统的自由衰减振动和强迫振动的特征参数测量重庆大学力学基础教学实验中心振动实验室三、实验原理1、被测对象与力学模型该系统可视为：单自由度弹簧---质量系统单自由度系统的自由衰减振动和强迫振动的特征参数测量重庆大学力学基础教学实验中心振动实验室▲●简支梁（忽略其质量）m质量块（忽略其弹性

3、）三、实验原理2、该系统的运动微分方程：重庆大学力学基础教学实验中心振动实验室上式两边除m，整理可得：或单自由度系统的自由衰减振动和强迫振动的特征参数测量2-1、当且为小阻尼时，微分方程的解为：重庆大学力学基础教学实验中心振动实验室强迫振动和单自由度系统的自由衰减振动的特征参数测量该系统称为单自由度自由衰减振动三、实验原理Ae-ntxt0T1t1ta△t=ta-t1A-A自由衰减振动波形图如果能够得到左图,即可求得系统的固有频率：f=1/T1四、实验测试框图单自由度系统的自由衰减振动和强迫振动的特征参数测量重庆大学力学基础教学实验中心振

4、动实验室xAe-ntt0T1t1ta△t=ta-t1A-A五、实验数据及结果1用手敲击激励传感器系统微分方程的解为：重庆大学力学基础教学实验中心振动实验室H（ω）称为强迫振动的传递函数单自由度系统的自由衰减振动和强迫振动的特征参数测量2-2、当时，该系统为强迫振动单自由度系统的自由衰减振动和强迫振动的特征参数测量重庆大学力学基础教学实验中心振动实验室2-2-1、强迫振动的幅频特性曲线特点：阻尼越小，固有频率处幅值越高。通过测试幅频特性曲线即可测得阻尼特性取不同的ξ值，得不同的幅频特性曲线。四、实验测试框图1、在不变激励力的条件下,按照一

5、定的频率增量，调节激振力的频率ρ，并测量相应的响应值，画出幅—频特性响应曲线。2、根据幅—频特性曲线的最大值点Bmax，求系统的固有频率f。根据半功率点求阻尼系数ξ。单自由度系统的自由衰减振动和强迫振动的特征参数测量重庆大学力学基础教学实验中心振动实验室五、实验数据及结果阻尼比：固有频率fρaρb阻尼比ξ单自由度系统的自由衰减振动和强迫振动的特征参数测量重庆大学力学基础教学实验中心振动实验室固有频率：六、单自由度自由衰减振动实验步骤单自由度系统的自由衰减振动和强迫振动的特征参数测量重庆大学力学基础教学实验中心振动实验室1、将传感器置于集

6、中质量块上，输出端接测振仪。2、在计算机屏幕上点击左下角“退出系统”处按扭［单］，进入FFT频谱分析仪。3、点击左下角“数据源”处按扭［再线］，采样参数选择：频道1024Hz、通道1或2、采样长度取5。4、参数设定好后，点击［确定］按扭、同时用手轻敲击简支梁（每1-2秒敲击3次）。5、波形窗口出现后，用［页面控制］按扭选择一段规则波形来确定分析波峰次数a，用鼠标点击选定起始波峰处，从波形图上方读出时间值并记录下来；同理，记录终止波峰处的时间值，计算a个波峰间的时间差。6、根据公式计算出简支梁振动的固有频率f和周期T1。七、强迫振动实验步

7、骤单自由度系统的自由衰减振动和强迫振动的特征参数测量重庆大学力学基础教学实验中心振动实验室1、将传感器置于集中质量块上，输出端接测振仪。2、将激振器接入激振信号源的输出端，开启激振信号源的电源开关，将电流调到80至100mA之间，使系统产生正弦振动。3、按一定的规律，调节激振信号源输出信号的频率，从测振仪上读出给定的各频率所对应的振动幅值并记录下来。4、以频率为横坐标，振动幅值为纵坐标，绘出系统的幅频特性曲线来。5、在幅频特性曲线上，以幅值等于0.707Bmxa为纵坐标，作一条水平线相交与幅频特性曲线上的a、b两点，以a、b两点向横坐标

8、作垂线，相交于两个频率ρa和ρb，再用公式计算出阻尼比ξ。6、在幅频特性曲线上，找出最大的幅值Bmxa所对应的频率值，即为简支梁振动系统的固有频率f。八、实验报告要求1、画出力学模型图；2、画出实验测试系统