机械振动实验课件 振动参数的测量整理ppt.ppt

机械振动实验课件 振 动 参 数 的 测 定（固有频率和阻尼比） 二、具体实验 2.1 实验装置与仪器框图 2.2实验原理 2.2.1 系统固有频率的测定 对于单自由度系统，其力学 模型如右图 * * 1.1 实验目的 1、了解单自由度系统自由振动的有关概念 2、了解单自由度系统强迫振动的有关概念 3、会根据自由衰减振动波形确定系统的固有频率和阻尼比会4、根据强迫振动幅频特性曲线确定系统的固有频率和阻尼比 1.2实验重点 1、自由振动的波形特点（周期、频率及振幅） 2、强迫振动幅频特性曲线 1.3实验难点 1、振动实验台的简化（等效质量的概念） 2、信号测试的方法 3、共振的分类（位移共振、速度共振及加速度共振） 一、实验目标 固有频率是振动系统的一项重要参数。它取决于振动系统结构本身的质量、刚度及其分布，是结构本身固有特性之一。确定系统的固有频率的方法很多，比较方便又便于测试的方法有自由振动法和强迫振动法。 1、自由振动法（自由衰减振动法） 用敲击法给系统一初始扰动，使系统产生一个自由振动，同时记录下振动波形，便可求的系统的固有频率。 其中 n----衰减系数 2n=C/m 当 （小阻力）时，上方程的解为： 式中：A ------ 振动振幅 ------ 初相位 ----- 有阻尼衰减振动圆频率 设初始条件：t=0时，初始位移 ，初始速度 此波形有如下特点： A) 有阻尼自由振动周期 ，大于无阻尼自由振动周期 ，即 固有频率： 可见，用自由振动法测出的系统的固有频率，略小于实际的固有频率，当阻尼很小时，两者是很接近的。 周 期： B）振幅按几何级数衰减 减幅系数: 对数减幅 : 2 迫振动法（共振法） 利用激振器对被测系统施以简谐激励力，使系统产生强迫振动，改变激振频率，进行频率扫描，当激振频率与系统的固有频率接近时，系统产生共振。因此，只要逐渐调节激振频率，同时测定系统的响应幅值，绘出幅值和频率的关系曲线（即幅频特性曲线），曲线上各峰值点所对应的频率，就是系统的各阶固有频率。 单自由度系统，在简谐激励力的作用下，系统作简谐强迫振动，系统的微分方程为 式中：n----衰减系数 2n=C/m 式中：B ---强迫振动振幅 式中： ---频率比 幅频特性曲线如右图： 振幅最大时的频率为共振频率 强迫振动的一个特解为： ---初相位 由于存在测量参数的不同，存在位移共振、速度共振及加速度共振三种 加速度共 振频率 速度共振 频率 位移共振 频率 自由振动 频率 有阻尼 无阻尼 阻尼 振动形 式 只有采用速度共振测时，测得的速度共振频率是系统的无阻尼固有频率，本实验采用速度共振。 2.2.2 阻尼比的测定 阻尼在工程上用 表示 1、自由衰减法 利用自由振动法测出结构的自由振动衰减曲线，随时间t而变化的曲线，量出相邻的I个振幅 、 那么： ---减幅系数 ---对数减幅 如果按幂级数展开，并约去高阶无穷小，那么， 又由于 ： 所以： 2、带宽法（0.707法） 记录好幅频特性曲线后，找到两个半功率点 和 带宽法使用于小阻尼情况，既可用于高阶，也可用于低阶，但两个半功率点的频率必须相差较大，否则误差很大。 本实验由于两个点的半功率点相隔较近，所以误差也比较大 2）用强迫振动法测量 和 A）加速度传感器置于简支梁上，其输出端接信号采集分析仪，用来测量简支梁的振动幅值 B）将电动式激振器接入激振信号源输入端，开启激振信号源的电源开关，对简支梁系统施加交变正弦激振力，使系统产生正弦振动。 C）激振频率由低到高逐渐增加，记录各激振频率及其该振动频率下相应的振幅值A。 1）用自由振动法测量 和 A）用榔头敲击简支梁使其产生自由衰减振动。 B）记录单自由度自由衰减振动波形，将加速度传感器所测振动经测振仪转换为位移信号后（标准电信号），送入信号采集分析仪（A/D)，让计算机虚拟示波器以便显示。 C）绘出振动波形图波峰和波谷的两根包络线，然后设定，并读出个波形所经历的时间t,量出相距i个周期的两振幅 ， 。按公式计算 和 2.3 实验的操作步骤 2．4 实验操作注意点