理论力学振动实验一(079)改

1、单自由度系统自由衰减振动、强迫振动及动力吸振实验理论力学振动实验一力学实验教学中心1 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)理论力学振动实验一2一、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。理论力学振动实验一4、了解单式动力吸振器的吸振原理、观察吸振 现象并绘出幅频特性曲线( )。3二、实验仪器设备1、SJF-3型激振信号源、JZ-

2、1型激振器；2、SCZ2-3型测振仪、ZG-1型传感器、吸振器、 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）。理论力学振动实验一4三、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-质量系统理论力学振动实验一 简支梁m质量块52、该系统的运动微分方程：上式两边除 m，整理可得：或理论力学振动实验一62-1.当 且为小阻尼时，微分方程的解为：系统为单自由度自由衰减振动-AxAe-ntt0T1t1tat=ta-t1A自由衰减振动波形图 如果能够得到右图,即可求得系统的固有频率：f=1/T1理论力学振动实验一7实验测试框图理论力学振动实验一用手敲击激励传感

3、器简支梁质量测振仪计算机txAe-nt0T1t1tat=ta-t1A-A自由衰减振动波形图8系统微分方程的解为：H（）称为强迫振动的传递函数2-2.当 时,系统为强迫振动理论力学振动实验一9强迫振动的幅频特性曲线特点 阻尼越小，固有频率处幅值越大。 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。理论力学振动实验一10实验测试框图理论力学振动实验一固有频率阻尼系数B113 吸振实验31 实验装置及测试框图 吸振就是在振动主系统上附加特殊的子系统，以转移或消耗主系统的振动能量，从而抑制主系统的振动。理论力学振动实验二动力吸振器m1传感器激振器m测振仪激振信号源简支梁12

4、32 被测对象及力学模型m1简支梁单式动力吸振器被测对象m设备单式动力吸振力学模型m1mmm1理论力学振动实验二13由振动理论知，该二自由度系统的运动方程为： 方程的稳态解为：33 系统的运动微分方程理论力学振动实验二14系统稳态响应的振幅为：=其中（）是系统的特征多项式当 时，主系统的振幅 。这时 ，吸振器的振幅为 ，可见质量 上受到的激振力恰好被来自吸振器弹簧的弹性恢复力 所平衡。理论力学振动实验二15四、实测数据及结果理论力学振动实验一1单自由度振动自由衰减振动记录强迫振动记录16吸振实验数据记录表绘出幅频特性曲线（ ）。理论力学振动实验二17五、 1.单自由度自由衰减振动实验步骤(1)

5、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。理论力学振动实验一18 2. 强迫振动实验步骤（吸振实验步骤）

6、(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。理论力学振动实验一19六、实验报告要求1、画出力学模型图,并写出微分方程。分别绘出单自由度系统自由衰减振动和强迫振动实验测试框图。2、根据实测数据,用坐标纸真实绘出幅频特性曲线，并利用曲线求固有频率