cqu2.理論力學(xué)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)一09.12

1、（綜合性實(shí)驗(yàn)）振動(dòng)實(shí)驗(yàn)單自由度系統(tǒng)自由衰減振動(dòng)和實(shí)驗(yàn)理論力學(xué)、第二次實(shí)驗(yàn)1振動(dòng)實(shí)驗(yàn)振動(dòng)概念機(jī)械振動(dòng)是物體在平衡位置（物體靜止時(shí)的位置）附近作周期性的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，簡稱振動(dòng)?？煞譃?自由振動(dòng)、 強(qiáng)迫振動(dòng)。又可分為無阻尼振動(dòng)與阻尼振動(dòng)。1.自由振動(dòng)作振動(dòng)的系統(tǒng)在外力的作用下物體離開平衡位置以后就能自行按其固有頻率振動(dòng)，而不再需要外力的作用，這種不在外力的作用下的振動(dòng)稱為自由振動(dòng)。理想情況下的自由振動(dòng)叫無阻尼自由振動(dòng)。自由振動(dòng)時(shí)的周期叫固有周期，自由振動(dòng)時(shí)的頻率叫固有頻率。它們由振動(dòng)系統(tǒng)自身?xiàng)l件所決定，與振幅無關(guān)。 2.強(qiáng)迫振動(dòng)（也稱受迫振動(dòng)）振動(dòng)系統(tǒng)在周期性的外力持續(xù)作用下，所發(fā)生的振動(dòng)稱為強(qiáng)迫振動(dòng)，

2、這個(gè)周期性的外力稱為驅(qū)動(dòng)力(或強(qiáng)迫力)。物體的強(qiáng)迫振動(dòng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，其振動(dòng)的頻率與驅(qū)動(dòng)力頻率相同，而與物體的固有頻率無關(guān)。物體作強(qiáng)迫振動(dòng)的振幅保持不變，作等幅振動(dòng)。它的大小不僅和驅(qū)動(dòng)力的大小，還與驅(qū)動(dòng)力的頻率以及作振動(dòng)的物體自身的固有頻率有關(guān)當(dāng)周期性驅(qū)動(dòng)力的頻率和物體的固有頻率相等時(shí)振幅達(dá)到最大,即共振。2一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、了解常用振動(dòng)測試系統(tǒng)的組成及儀器使用方法;2、學(xué)習(xí)利用單自由度振動(dòng)自由衰減時(shí)域波形求取 系統(tǒng)的固有頻率f；3、學(xué)習(xí)利用正弦激勵(lì)法測量單自由度系統(tǒng)的幅頻 特性曲線，并用該曲線來計(jì)算系統(tǒng)的固有頻率f。振動(dòng)實(shí)驗(yàn)3二、實(shí)驗(yàn)儀器設(shè)備1、SJF-3型激振信號(hào)源、JZ-1型激振器；2、S

3、CZ2-3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）。振動(dòng)實(shí)驗(yàn)4三、實(shí)驗(yàn)原理1、被測對象與力學(xué)模型該系統(tǒng)可視為：單自由度彈簧-質(zhì)量系統(tǒng)振動(dòng)實(shí)驗(yàn) 簡支梁m質(zhì)量塊52、該系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程：上式兩邊除 m，整理可得：或振動(dòng)實(shí)驗(yàn)62-1.當(dāng) 且為小阻尼時(shí)，微分方程的解為：系統(tǒng)為單自由度自由衰減振動(dòng)-AxAe-ntt0T1t1tat=ta-t1A自由衰減振動(dòng)波形圖如果能夠得到右圖,即可求得系統(tǒng)的固有頻率：f=1/T1振動(dòng)實(shí)驗(yàn)7實(shí)驗(yàn)測試框圖振動(dòng)實(shí)驗(yàn)用手敲擊激勵(lì)傳感器簡支梁質(zhì)量測振儀計(jì)算機(jī)txAe-nt0T1t1tat=ta-t1A-A自由衰

4、減振動(dòng)波形圖8系統(tǒng)微分方程的解為：H（）稱為強(qiáng)迫振動(dòng)的傳遞函數(shù)2-2.當(dāng) 時(shí),系統(tǒng)為強(qiáng)迫振動(dòng)振動(dòng)實(shí)驗(yàn)9強(qiáng)迫振動(dòng)的幅頻特性曲線特點(diǎn) 阻尼越小，固有頻率處幅值越大。 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。振動(dòng)實(shí)驗(yàn)10實(shí)驗(yàn)測試框圖振動(dòng)實(shí)驗(yàn)固有頻率B11四、實(shí)測數(shù)據(jù)及結(jié)果振動(dòng)實(shí)驗(yàn)1自由衰減振動(dòng)記錄強(qiáng)迫振動(dòng)記錄12五、 1.自由衰減振動(dòng)實(shí)驗(yàn)步驟(1)將傳感器置于集中質(zhì)量塊上，輸出端接測振儀。(2)在計(jì)算機(jī)屏幕上點(diǎn)擊左下角“退出系統(tǒng)”處按單， 進(jìn)入FFT頻譜分析儀。(3)點(diǎn)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

5、數(shù)設(shè)定好后，點(diǎn)擊確定按扭、同時(shí)用手輕敲擊簡支梁。 (5)波形窗口出現(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(biāo)點(diǎn)擊選定起始波峰處，從波形圖上方讀出時(shí)間值并記錄下來；同理，記錄終止波峰處的時(shí)間值，計(jì)算a個(gè)波峰間的時(shí)間差。 (6)根據(jù)公式計(jì)算出簡支梁振動(dòng)的固有頻率f和周期T1。振動(dòng)實(shí)驗(yàn)13 2. 強(qiáng)迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)步驟(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(hào)源的輸出端，開啟激振信號(hào)源的電源開關(guān)，將電流調(diào)到80至100mA之間，使系統(tǒng)產(chǎn)生正弦振動(dòng)。(3)按一定的規(guī)律，調(diào)節(jié)激振信號(hào)源輸出信號(hào)的頻率，從測振儀上讀出給定的各頻率所對應(yīng)的振動(dòng)幅值并記錄下來。(4)以頻率為橫坐標(biāo)，振動(dòng)幅值為縱坐標(biāo)，繪出系統(tǒng)的幅頻特性曲線。(5)在幅頻特性曲線上，找出最大的幅值Bmxa所對應(yīng)的頻率值， 即為簡支梁振動(dòng)系統(tǒng)的固有頻率f。振動(dòng)實(shí)驗(yàn)14六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求1、畫出力學(xué)模型圖,并寫出微分方程。分別繪出單自由度系統(tǒng)自由衰減振動(dòng)和強(qiáng)迫振動(dòng)實(shí)驗(yàn)測試框圖。2、根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù),用坐標(biāo)紙真實(shí)繪出幅頻特性曲線，并利用曲線求固有頻率f。七、問題討論(必答題) 1、單