結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn)

1、結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn)第1頁，共14頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)3分，星期二 通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定兩層剛架結(jié)構(gòu)的前二階頻率，振型及阻尼比。 實(shí)驗(yàn)?zāi)康募皟?nèi)容 觀察兩層剛架結(jié)構(gòu)的共振現(xiàn)象。 了解掌握結(jié)構(gòu)動(dòng)力實(shí)驗(yàn)中的相關(guān)儀器設(shè)備，熟悉各種儀器的操作方法。 掌握用實(shí)驗(yàn)手段測(cè)定結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的常用方法。平面兩層剛架結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn)第2頁，共14頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)3分，星期二 理論回顧 雙自由度系統(tǒng)存在兩個(gè)頻率、振型和阻尼比結(jié)構(gòu)體系的固有動(dòng)力特性。平面兩層剛架結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn) 橫梁為無限剛性的兩層剛架可簡(jiǎn)化為兩個(gè)集中質(zhì)量點(diǎn)的雙自由度體系。121212第一主振型第二主振型第3頁，共14頁，2022年，

2、5月20日，19點(diǎn)3分，星期二第一振型第二振型平面兩層剛架結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn) 兩層剛架振型第4頁，共14頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)3分，星期二 通常測(cè)定結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的方法有自由振動(dòng)法和強(qiáng)迫振動(dòng)法。 結(jié)構(gòu)在共振情況下，阻尼的影響不能忽略；常用測(cè)定結(jié)構(gòu)阻尼比的方法有自由振動(dòng)衰減法和半功率法。平面兩層剛架結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn)頻率振幅第5頁，共14頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)3分，星期二 當(dāng)激振力頻率與結(jié)構(gòu)某階固有頻率相等時(shí)，結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生共振，此時(shí)振動(dòng)幅值達(dá)到極大值；找出幅頻曲線中的某個(gè)振幅極大值對(duì)應(yīng)的頻率，即為結(jié)構(gòu)的某階固有頻率；此時(shí)的結(jié)構(gòu)振動(dòng)形式歸一化后即為此階結(jié)構(gòu)振型。 實(shí)驗(yàn)原理強(qiáng)迫振動(dòng)法

3、 用激振器對(duì)剛架結(jié)構(gòu)施加頻率變化的激振力，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動(dòng)，通過測(cè)量結(jié)構(gòu)的頻率和位移做出幅頻曲線，并得出結(jié)構(gòu)振動(dòng)的波形圖。 阻尼比確定的半功率法由固有頻率附近的頻率值用公式來確定系統(tǒng)的阻尼比。平面兩層剛架結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn) 由4個(gè)水平布置在剛架豎桿上的加速度計(jì)，來測(cè)量頻率和加速度，并通過對(duì)加速度積分后得到剛架結(jié)構(gòu)的位移。第6頁，共14頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)3分，星期二 加速度計(jì)、電荷放大器、數(shù)據(jù)采集器 實(shí)驗(yàn)設(shè)備 低頻掃頻信號(hào)發(fā)生器、激振器 計(jì)算機(jī)、打印機(jī)平面兩層剛架結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn)第7頁，共14頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)3分，星期二 實(shí)驗(yàn)裝置 實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀袡C(jī)玻璃和配重鐵塊制成的雙

4、層剛架，并沿剛架的豎直桿水平布置4個(gè)加速度計(jì)。第8頁，共14頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)3分，星期二 實(shí)驗(yàn)步驟 依此打開低頻掃頻信號(hào)發(fā)生器、電荷放大器、打印機(jī)、計(jì)算機(jī)的電源。 點(diǎn)擊計(jì)算機(jī)桌面上的剛架動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn)圖標(biāo)進(jìn)入該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。 點(diǎn)擊登記,進(jìn)行學(xué)生情況登記 ,登記完成后, 點(diǎn)擊存盤退出 。 。 一總體操作步驟平面兩層剛架結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn)第9頁，共14頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)3分，星期二 實(shí)驗(yàn)步驟 點(diǎn)擊采樣進(jìn)入計(jì)算機(jī)監(jiān)視狀態(tài),在此界面點(diǎn)擊示波進(jìn)入示波狀態(tài) 。 使用信號(hào)發(fā)生器的手動(dòng)及微調(diào)旋扭調(diào)整信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率，同時(shí)觀察顯示器上各測(cè)點(diǎn)波形的幅值及頻率變化現(xiàn)象，并用手輕輕觸摸結(jié)

5、構(gòu)進(jìn)行體驗(yàn)。 在某一固有頻率點(diǎn)處觀察振動(dòng)波形,點(diǎn)擊停止及采樣，自動(dòng)進(jìn)入計(jì)算機(jī)仿真狀態(tài) 。 在仿真狀態(tài)下觀看兩層剛架對(duì)應(yīng)的振型規(guī)律，并將結(jié)果打印 。二頻率測(cè)試及振型觀測(cè) 重復(fù)上述 - 的過程進(jìn)行另一振型的測(cè)試。 平面兩層剛架結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn) 由測(cè)量數(shù)據(jù)可以繪制出幅頻曲線(計(jì)算機(jī)自動(dòng)繪制) 。 根據(jù)幅頻曲線確定兩階固有頻率 。第10頁，共14頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)3分，星期二 實(shí)驗(yàn)步驟 分別在兩個(gè)固有頻率附近，使用信號(hào)發(fā)生器的手動(dòng)及微調(diào)旋扭調(diào)整信號(hào)發(fā)生器的輸出頻率，記錄10-20組激振頻率及相應(yīng)的剛架結(jié)構(gòu)振幅測(cè)量數(shù)據(jù) 。 根據(jù)幅頻曲線記錄兩階固有頻率 。 三阻尼比測(cè)試 平面兩層剛架結(jié)構(gòu)

6、動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn) 使用公式計(jì)算出各階振型的阻尼比 。 使用插值方法得出對(duì)應(yīng) 倍振幅極大值處對(duì)應(yīng)的頻率值。 第11頁，共14頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)3分，星期二 實(shí)驗(yàn)步驟 點(diǎn)擊菜單中的理論模擬，隨即彈出一個(gè)窗口。 在彈出窗口中點(diǎn)擊菜單中的2個(gè)自由度 ，出現(xiàn)一個(gè)下拉菜單。 根據(jù)測(cè)量的振型圖選取下拉菜單中對(duì)應(yīng)的振型 。 調(diào)整好理論振型窗口的位置，仔細(xì)觀察理論與實(shí)測(cè)結(jié)果的異同 。四與理論進(jìn)行對(duì)比 做好記錄，回去進(jìn)行分析，找出理論與實(shí)測(cè)結(jié)果差異的原因 。 平面兩層剛架結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn)第12頁，共14頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)3分，星期二 實(shí)驗(yàn)結(jié)果處理 認(rèn)真記錄好所提供的結(jié)構(gòu)參數(shù)，及實(shí)驗(yàn)中觀

7、測(cè)到的現(xiàn)象；并運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)作出適當(dāng)?shù)慕忉尅?確定共振頻率和振型，根據(jù)提供的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行振型計(jì)算，并與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，找出誤差分析原因。 繪制出實(shí)驗(yàn)裝置圖，解釋各設(shè)備在本實(shí)驗(yàn)中的作用。 對(duì)本實(shí)驗(yàn)有何要求、建議、看法在報(bào)告中指出。 有關(guān)參數(shù)： 剛架總高度 405mm，寬度：200mm 橫梁截面尺寸：40mm 4mm ，配重 ： 2 2 kg 豎桿截面尺寸： 40mm 4mm 彈性模量：4000 MPa，密度：1120( Kg/m3)平面兩層剛架結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性實(shí)驗(yàn)第13頁，共14頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)3分，星期二 注意事項(xiàng) 信號(hào)發(fā)生器功率輸出已由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師設(shè)置完成，學(xué)生不得進(jìn)行重新調(diào)整。 電荷放大器的量程及靈敏度由實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)老師設(shè)