振動(dòng)實(shí)驗(yàn)報(bào)告二

姓名：李永能學(xué)號(hào)：0812407實(shí)驗(yàn)二、單自由度系統(tǒng)衰減振動(dòng)及固有頻率、阻尼比的測(cè)定實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解單自由度系統(tǒng)模型的自由衰減振動(dòng)的相關(guān)概念；2、學(xué)習(xí)用頻譜分析信號(hào)的頻率；3、學(xué)習(xí)測(cè)試單自由度系統(tǒng)模型阻尼比的方法。實(shí)驗(yàn)儀器ZJY-601A型振動(dòng)教學(xué)試驗(yàn)儀、計(jì)算機(jī)、DASP2005標(biāo)準(zhǔn)版軟件、質(zhì)量塊實(shí)驗(yàn)原理單自由度系統(tǒng)的阻尼計(jì)算，是結(jié)構(gòu)和側(cè)真儀器的分析中是很重要的。阻尼的計(jì)算常常通過衰減振動(dòng)的過程曲線振幅的衰減比例來進(jìn)行計(jì)算的。用衰減波形求阻尼可以通過半個(gè)周期的相鄰兩個(gè)振幅絕對(duì)值之比，或經(jīng)過一個(gè)周期的兩個(gè)同方向相鄰振幅之比來計(jì)算。兩個(gè)相鄰振幅絕對(duì)值之比，稱為波形衰減系數(shù)。衰減振動(dòng)波形圖而實(shí)際阻尼波形振幅讀數(shù)時(shí)，由于基線甚難處理，阻尼較大時(shí)，極限差一點(diǎn)，就相差河大，所以往往讀取相鄰兩個(gè)波形的峰峰值之比。這樣讀取數(shù)值就大為方便，求得阻尼比也更加正確，響應(yīng)x1=x(t1)，x1=x(t1+Td)，衰減系數(shù)ψ=eq\f(|AK|+|AK+1|,|AK+2|+|AK+3|)。為表示振幅衰減的方便性，先用自然對(duì)數(shù)來表示δ=lnψ=，得到阻尼比D=。實(shí)驗(yàn)步驟1、正確安裝儀器，加裝砝碼，增加集中質(zhì)量，使結(jié)構(gòu)更接近單自由度模型。2、設(shè)置好采樣參數(shù)，并調(diào)節(jié)加窗函數(shù)旋鈕，使波形顯示區(qū)出現(xiàn)一紅色指數(shù)曲線。3、用手敲擊簡(jiǎn)支梁，即能看到響應(yīng)衰減信號(hào)。4、記錄相鄰波峰值，并在頻譜圖中讀取對(duì)應(yīng)波形的頻率值，記錄數(shù)據(jù)。5、增加砝碼質(zhì)量（m1=2.5kg，m2=3.0kg，m3=3.5kg），重復(fù)上述步驟。實(shí)驗(yàn)結(jié)果記錄整理與分析實(shí)驗(yàn)次數(shù)第一峰峰值第二峰峰值一階固有頻率(Hz)阻尼比(%)波峰值波谷值峰峰值波峰值波谷值峰峰值2.5kg61.19-67.75128.9457.18-61.23118.4121.04.2783.0kg2.05-1.753.801.55-1.703.2520.04.1543.5kg4.26-4.628.884.08-3.217.2919.04.300實(shí)驗(yàn)分析：⑴、固有頻率理論值已知45#鋼簡(jiǎn)支梁尺寸為：700*50*8，兩支點(diǎn)距離：L=680mm鋼的彈性慣量E=200GPa；慣性矩I==2133mm4；，密度ρ=7.85×103kg/m3由此：簡(jiǎn)支梁質(zhì)量m=ρ*V=7.85×103×（700×50×8）×10-9＝2.由于簡(jiǎn)支梁的質(zhì)量不能忽略，因此在計(jì)算固有頻率時(shí)，需考慮簡(jiǎn)支梁質(zhì)量的影響①、砝碼質(zhì)量M1=2.5kg時(shí)的系統(tǒng)固有頻率f1=÷2π＝÷2π＝21.08Hz；②、砝碼質(zhì)量M2=3.0kg時(shí)的系統(tǒng)固有頻率f2=÷2π＝÷2π=20.09Hz③、砝碼質(zhì)量M3=3.5kg時(shí)的系統(tǒng)固有頻率f3=÷2π＝÷2π=18.97Hz由此可見，固有頻率的計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)測(cè)量值基本一致，符合預(yù)期結(jié)果。⑵、系統(tǒng)阻尼比根據(jù)阻尼比D==可知，當(dāng)系統(tǒng)阻尼c與彈性剛度k一定時(shí)，系統(tǒng)阻尼比D與系統(tǒng)質(zhì)量m成反比，即系統(tǒng)質(zhì)量越大，阻尼比越小。而實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中，砝碼質(zhì)量M=3.5kg時(shí)所測(cè)得的系統(tǒng)阻尼比不符合實(shí)驗(yàn)預(yù)期結(jié)果。原因可能如下：=1\*GB3①砝碼安裝過程中，出現(xiàn)碰撞等情況影響系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)=2\*GB3②在敲擊簡(jiǎn)支梁時(shí)，引入了其他信號(hào)，影響了原有波形的穩(wěn)定輸出=3\*GB3③由于波形不穩(wěn)定且測(cè)量振幅較少的情況下，可能會(huì)出現(xiàn)較大的的測(cè)量誤差，另外的人為讀數(shù)等因素，最終影響對(duì)系統(tǒng)阻尼比的測(cè)量精確。實(shí)驗(yàn)心得該實(shí)驗(yàn)，使我對(duì)單自由度系統(tǒng)自由衰減振動(dòng)的相關(guān)認(rèn)識(shí)有了進(jìn)一步的了解，通過測(cè)出系統(tǒng)的固有頻率與阻尼比等參數(shù)，鞏固了書上的知識(shí)并進(jìn)行了運(yùn)用，加深了解阻尼自由振動(dòng)，使理論的知識(shí)實(shí)踐化。雖然實(shí)驗(yàn)中由于實(shí)驗(yàn)儀器的敏感性等原因，需要花費(fèi)比較多的