机械振动实验指导书（页）

《机械振动实验指导书（页）》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、机械振动课程实验指导书王克明编沈阳航空工业学院2006年6月实验1三自由度简支梁的弯曲振动实验11实验目的12实验原理13实验仪器设备34实验步骤45实验报告要求56思考题5实验2悬臂梁振动实验61实验目的62实验原理62实验仪器设备64实验步骤75实验报告要求7实验1三自由度简支梁的弯曲振动实验1实验目的（1）使学生加深对多自由度系统的固有频率和主振型概念的理解；（2）使学生掌握多自由度系统固冇频率和主振型的两种测量方法；（3）使学生掌握相关仪器的使用方法，在振动测量和分析方面得到一定的综合性训练。2实验原理2.1固冇频率和主振型的实验测量原理多121由度振动系统有几个

2、21由度，就

3、有几个固有频率，每个固有频率都有一个与Z对应的主振型。振动系统的同有频率和主振型可以用正弦扫描激励和冲击激励两种方法测出。系统在止弦激励下的稳态响应是与激励同频率的止弦振动，而稳态响应的振型则是各阶主振型按一定比例的叠加。在阻尼很小的情况下，当激励频率等于某阶固有频率时，系统的振动响应达到最大，而这时的响应振型中对应该阶固有频率的主振型占绝对主导地位。所以，当保持正弦激励的大小不变，而缓慢改变频率时，使响应振幅达到峰值的激励频率即是某阶固有频率，这时的响应振型即是与该阶固有频率对应的主振型。冲击激励包含很多激励频率，能够同时激起多fi由度系统的若干阶自由振动，而振动系统的口由振动是按固

4、有频率振动的。所以，通过对冲击激励激起的口由振动进行频谱分析，即可根据频率、振幅和相位信息确定系统的各阶固有频率和主振型。如果只需要测量振动系统的固有频率，以上两种方法都只需要一个测振传感器即可；如果需要同时测出主振型，则需要与系统自由度数相同个数的测振传感器。2.2固有频率和主振型的理论计算方法木实验的振动系统为带有三个等间隔分布集中质量的简支梁（见图1）。严格地说，梁两端的支承性质既不是简支也不是固支，而是介于两种理想化支承模型之间的某种状态，固有频率的计算可取两种理想状态下计算结果的平均值。计算所需数据包括梁的总长度人梁的抗弯刚度內、以及每个盘的质量。以下给出这两种计算所需的系统

5、刚度矩阵和质量矩阵。（1）按固支边界条件计算（给出频率计算结果，不要求学生计算）根据材料力学中梁的弯曲变形理论，可求得系统的柔度矩阵：273213326432133227由此得系统的刚度矩阵:44-2812768EJ28/3[k]M-281235-28-2844「100_[M]=m010（刃为一个盘的质量）001求频率方程^K]-co2m=0的近似解，得到fnX=71Hz9fn2=188Hz,fn3=307Hz（结果精确到1Hz,九二字）（2）按简支边界条件让算（要求学生让算，结果精确到1也）_23-229_衣卜更?_2232-22l」28/39-2223要求：（1）写出频率方程,

6、求出£1，九2和力3的近似解;（2）求出按以上两种支承边界条件计算出的各阶固有频率的平均值；（3）按简支边界条件计算各阶主振型。3实验仪器设备木实验使用的振动系统及仪器设备如图1所示。(1)振动系统木实验使用的振动系统由底座和为带有三个等间隔分布集中质量的简支梁组成。梁的横截面为圆形，三个集屮质量为等间隔固定在梁上的圆盘，组成一个三门由度弯曲振动系统。梁和盘的材料都是钢，系统的几何和材料参数如K：梁的长度:/=840mm；梁的直径：d二20mm；盘的厚度:h二20mm；盘的直径：D二120mm；弹性模量:〃二2.lX10nN/m2;质量密度：Q二7800kg/m3o(2)仪器设备本实验

7、使用的仪器设备包括三个压电晶体加速度计、DLF-4电荷放大器、INV306D(M)智能信号采集处理分析仪、DASP信号处理软件及计算机、JDF-1型电涡流激振器、YE1312低频扫频信号发生器和FDS-3功率放大器。电涡流激振器根据电磁感应原理工作。电涡流激振器工作时产生交变磁场,通过交变磁场在金屈表而感应出电涡流，使得载流试件产生振动。加速度计根据压电效应原理将被测机械振动转换为电荷信号，再通过电荷放大器转换成适当大小的电压信号输出。4实验步骤4.1用正弦扫描激励方法测量系统的三个固有频率和主振型（1）安装JDF-1型电涡流激振器，并与FDS-3功率放大器和YE1312低频扫频信号发

8、生器相连接；（2）安装三个加速度计，并与DLF-4电荷放大器、INV306D（M）智能信号采集处理分析仪和计算机相连接；（3）检杳各仪器Z间的连线，确认无误后，经教师同意再接通齐仪器电源;（4）从小到大缓慢调节FDS-3功率放大器的放大倍数，通过初步试测确定适当的激振力幅度；（5）保持激振力幅度不变，从低到高慢慢调节YE1312低频扫频信号发生器的输出信号频率，边调节边观察计算机示波器波形峰值的变化情况，记下波形峰值达到最大时的激励频率和三个加