單自由度系統(tǒng)自由衰減振動和強迫振動(zu)

1、單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動 和強迫振動的特征參數(shù)測量理論力學振動實驗一力學基礎教學實驗中心1 概 述振動測試有兩種主要技術路線：模擬技術被測對象傳感器調(diào)理電路放大器示波器記錄儀A/D轉(zhuǎn)換CPU分析與顯示數(shù)字技術(虛擬儀器)單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動和強迫振動的特征參數(shù)測量重慶大學力學基礎教學實驗中心振動實驗室2一、實驗目的1、了解常用振動測試系統(tǒng)的組成及儀器使用方法;2、學習利用單自由度振動自由衰減時域波形求取 系統(tǒng)的固有頻率f；3、學習利用正弦激勵法測量單自由度系統(tǒng)的幅頻 特性曲線，并用該曲線來計算系統(tǒng)的固有頻率f 和阻尼比。單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動和強迫振動的特征參數(shù)測量重慶大學力學基礎

2、教學實驗中心振動實驗室3二、實驗儀器設備1、SJF-3型激振信號源、JZ-1型激振器；2、SCZ2-3型測振儀、ZG-1型傳感器、 虛擬測試儀；3、簡支梁（視為無質(zhì)量的彈簧）、 質(zhì)量塊（視為無彈性的集中質(zhì)量）。單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動和強迫振動的特征參數(shù)測量重慶大學力學基礎教學實驗中心振動實驗室4三、實驗原理1、被測對象與力學模型該系統(tǒng)可視為：單自由度彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動和強迫振動的特征參數(shù)測量重慶大學力學基礎教學實驗中心振動實驗室 簡支梁（忽略其質(zhì)量）m 質(zhì)量塊（忽略其彈性）5三、實驗原理2、該系統(tǒng)的運動微分方程：重慶大學力學基礎教學實驗中心振動實驗室上式兩邊除 m，整

3、理可得：或單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動和強迫振動的特征參數(shù)測量62-1、當 且為小阻尼時，微分方程的解為：重慶大學力學基礎教學實驗中心振動實驗室強迫振動和單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動的特征參數(shù)測量 該系統(tǒng)稱為單自由度自由衰減振動三、實驗原理Ae-ntxt0T1t1tat=ta-t1A-A自由衰減振動波形圖如果能夠得到左圖,即可求得系統(tǒng)的固有頻率：f=1/T17四、實驗測試框圖單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動和強迫振動的特征參數(shù)測量重慶大學力學基礎教學實驗中心振動實驗室xAe-ntt0T1t1tat=ta-t1A-A五、實驗數(shù)據(jù)及結果1用手敲擊激勵傳感器8系統(tǒng)微分方程的解為：重慶大學力學基礎教學實驗中心振

4、動實驗室H（）稱為強迫振動的傳遞函數(shù)單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動和強迫振動的特征參數(shù)測量2-2、當 時，該系統(tǒng)為強迫振動9單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動和強迫振動的特征參數(shù)測量重慶大學力學基礎教學實驗中心振動實驗室2-2-1、強迫振動的幅頻特性曲線特點：阻尼越小，固有頻率處幅值越高。通過測試幅頻特性曲線即可測得阻尼特性取不同的值，得不同的幅頻特性曲線。10四、實驗測試框圖1、在不變激勵力的條件下,按照一定的頻率增量，調(diào)節(jié)激振力的頻率，并測量相應的響應值，畫出幅頻特性響應曲線。2、根據(jù)幅頻特性曲線的最大值點Bmax，求系統(tǒng)的固有頻率f。根據(jù)半功率點求阻尼系數(shù)。單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動和強迫振動的特征

5、參數(shù)測量重慶大學力學基礎教學實驗中心振動實驗室11五、實驗數(shù)據(jù)及結果阻尼比：單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動和強迫振動的特征參數(shù)測量重慶大學力學基礎教學實驗中心振動實驗室固有頻率：12六、單自由度自由衰減振動實驗步驟單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動和強迫振動的特征參數(shù)測量重慶大學力學基礎教學實驗中心振動實驗室1、將傳感器置于集中質(zhì)量塊上，輸出端接測振儀。2、在計算機屏幕上點擊左下角“退出系統(tǒng)”處按扭單，進 入FFT頻譜分析儀。3、點擊左下角“數(shù)據(jù)源”處按扭再線，采樣參數(shù)選擇：頻道1024Hz、通道1或2、采樣長度取5。 4、參數(shù)設定好后，點擊確定按扭、同時用手輕敲擊簡支梁（每1-2秒敲擊3次）。5、波形窗

6、口出現(xiàn)后，用頁面控制按扭選擇一段規(guī)則波形來確定分析波峰次數(shù)a，用鼠標點擊選定起始波峰處，從波形圖上方讀出時間值并記錄下來；同理，記錄終止波峰處的時間值，計算a個波峰間的時間差。6、根據(jù)公式計算出簡支梁振動的固有頻率f和周期T1。13七、強迫振動實驗步驟單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動和強迫振動的特征參數(shù)測量重慶大學力學基礎教學實驗中心振動實驗室1、將傳感器置于集中質(zhì)量塊上，輸出端接測振儀。2、將激振器接入激振信號源的輸出端，開啟激振信號源的電源開關，將電流調(diào)到80至100mA之間，使系統(tǒng)產(chǎn)生正弦振動。3、按一定的規(guī)律，調(diào)節(jié)激振信號源輸出信號的頻率，從測振儀上讀出給定的各頻率所對應的振動幅值并記錄下來。4、以頻率為橫坐標，振動幅值為縱坐標，繪出系統(tǒng)的幅頻特性曲線來。5、在幅頻特性曲線上，以幅值等于0.707Bmxa為縱坐標，作一條水平線相交與幅頻特性曲線上的a、b兩點，以a、b兩點向橫坐標作垂線，相交于兩個頻率a和b，再用公式計算出阻尼比。6、在幅頻特性曲線上，找出最大的幅值Bmxa所對應的頻率值，即為簡支梁振動系統(tǒng)的固有頻率f。14八、實驗報告要求1、畫出力學模型圖；2、畫出實驗測試系統(tǒng)框圖；3、用坐標紙繪出幅頻特性曲線。單自由度系統(tǒng)的自由衰減振動和強迫振動的特