试验五单自由度系统强迫振动的幅频特性固有频率和阻尼的测量

1、实验五 单白由度系统强迫振动的幅频特性固有频率和阻尼的测量、实验目的1. 学会测量单自由度系统强迫振动的幅频特性曲线。2.学会根据幅频特性曲线确定系统的固有频率f0和阻尼比。3实验装置框图图.5-1表示实验装置的框图实验装置框图图5-1三、实验原理单自由度系统的力学模型如图5-2所示。在正弦激振力的作用下系统作简谐强迫振动,设激振力F的幅值B、圆频率3 o（频率f= 3 /2兀），系统的运动微分方程式为:MX c虫 Kx=Fdt2 dt乌 2n虹 2x = F/Mdt2 dt心 2，虫"x = F/M(5-1)dt2 dt式中：3一系统固有圆频率3 0 =K/Mn -阻尼系数2n=C

2、/ME -阻尼比F激振力E =n/wF = Bsinw0t = Bsin(2：ft)方程的特解，即强迫振动为：x = Asin（ 0 C） = Asin（2二f *'）式中：A强迫振动振幅甲-初相位(5-2)B/MA =22、222(:.-.o ) 4n 0(5-3)式（7-3）叫做系统的幅频特性。将式（7-3）所表示的振动幅值与激振频率的关系用图形表示,称为幅频特性曲线（如图5-3所示）:心EJM5-2单自由度系统力学模型5-3单自由度系统振动的幅频特性曲线图5-3中，Amax为系统共振时的振幅；f0为系统固有频率，*、&为半功率点频率。振幅为Amax时的频率叫共振频率 f0

3、。在有阻尼的情况下，共振频率为：fa =f 1-2 2当阻尼较小时，fa = f°故以固有频率(5-4)f°作为共振频率fa。在小阻尼情况下可得f2 - f12f°f1、f2的确定如图5-3所示:四、实验方法1、激振器安装把激振器安装在支架上，将激振器和支架固定在实验台基座上，并保证激振器顶杆对简支梁有一定的预压力（不要超过激振杆上的红线标识），用专用连接线连接激振器和 DH1301 输出接口。2、将测试系统连接好。将加速度传感器布置在激振器附近，传感将力传感器输出信号接到采集仪的第一通道。 器测得的信号接到数采仪的第二通道。3、仪器设置打开仪器电源，进入控制分析

4、软件，新建一个文件(文件名自定)，设置采样频率、量程范围、工程单位和标定值等参数，在数据显示窗口内点击鼠标右键，选择信号，选择显示时 间波形1-2,开始采集数据，数据同步采集显示在图形窗口内。4、调节DH1301扫频信号源的输出频率，激振信号源显示的频率即为简支梁系统强迫振动的频率fy。5、 改变输出频率，把频率调到零，逐渐增大频率到50Hz。每增加一次2 5Hz,在共振峰附近尽量增加测试点数。并将振动幅值及对应频率填入表5-1。6、验证上述实验结果：分析软件进入到频响函数分析模块。设置信号源频率，起始频率： 5Hz,结束频率：100Hz,线性扫频间隔：1Hz/s。设置分析软件，平均方式：峰值保持；信号显示窗口内，选择显示频响函数曲线；开始采集数据，输出扫频信号给激振器。直到扫频信号达到结束频率，手动停止扫 频。频响函数曲线类似与图 5-3.五、实验结果分析1.实验数据表5-1频率(Hz)振幅2. 根据表5-1中的实验数据绘制系统强迫振动的幅频特性曲线。3. 确定系统固有频率f° (幅频特性曲线共振峰的上最高点对应的频率近似等