单自由度系统自由衰减振动和强迫振动(zu).ppt

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：,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。,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）。,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,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：,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,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,五、实验数据及结果,1,系统微分方程的解为：,H（）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,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,按照一定的频率增量，调节激振力的频率，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。,五、实验数据及结果,阻尼比：,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,1、将传感器置于集中质量块上，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、强迫振动实验步骤,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两点向横坐标作垂线，相交于两个频率a和b，再用公式计算出阻尼比。,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