叶片自振频率.doc

实验二 叶片自振频率与振型的测定 （设计性实验） 实验目的 测定叶片的前几阶自然振动频率，并与理论计算值进行比较，分析其准确程度； 观察叶片的振动现象； 熟悉叶片振动实验装置与实验方法。 实验原理 实验叶片 利用激振器激振叶片，用振动测试传感器感受叶片的振动。当激振器的工作频率不在叶片的自振频率值时，叶片处于强迫振动；调整激振器的工作频率，当其处于叶片的自振频率时，叶片处于共振状态。传感器输出的信号峰值达到最大。 实验装置由以下三部分组成： （1）被测试件部分 被测试件部分由实验叶片和叶片夹具所组成。将被测叶片榫头牢固地夹紧，使叶身悬臂伸出，以便激振和测量。 （2）激振部分 激振叶片的方法很多，如声波激振、振动台激振、压电晶体激振、电涡流激振等。本实验采用电涡流激振方法激振。 激振部分由信号发生器、功率放大器和电涡流激振器所组成。信号发生器能产生0~3MHz的交变信号，该信号经过放大器方大后输入激振器。由于激振器内产生的电磁感应，使叶片内（包括磁性材料与非磁性材料）产生交变电涡流，载流（电涡流）叶片在磁场中受到交变的电磁力而产生振动。 （3）测振部分 加速度共振法：采用加速度传感器感受叶片的振动，输出相应的电荷信号经过电荷放大器的调理，转换成相应的电压信号，对该信号进行显示和识别。进而判断叶片的振动状态。 （4）确定振型：采用撒沙法，根据沙子显示的叶片振动节线确定振型。 常用仪器介绍 电涡流激振器：根据电磁感应原理，载流导体横穿磁场是将受到垂直方向的电磁力的作用，从而产生激振力。 信号发生器：产生频率可调的交变信号，频率范围：0.3Hz~3MHz，信号波形：正弦波，三角波，方波。 功率放大器：将信号发生器的交变信号放大推动激振器工作。 压电式加速度计：利用晶体材料在承受一定方向的应力或变形时，其极化面会产生与应力相应的电荷压电元件表面产生的电荷正比与作用力。 电荷放大器：是一种输出电压与输入电荷量成正比的低噪声电荷放大器，与压电型加速度计和其他压电型电型传感器配合，可测量振动冲击动态力等机械量。 实验方案 仪器框图 1.信号发生器 2.功率放大器 3.激振器 4.加速度传感器 5.电荷放大器 6.毫伏表 7.示波器 8.平板叶片 9.夹具 实验者自行设计实验方案，经实验指导教师认可后，按实验方案进行实验。 有关数据和理论公式： 等截面叶片一阶弯曲振动的固有频率计算公式 式中：fa——叶片弯曲振动的自振频率，Hz； l——叶片的长度，m； E——叶片材料（铝材）的弹性模量，73GPa； J——叶片截面的最小惯性矩，J=bh3/12，m4；其中b、h为叶片宽度与厚度； A——叶片截面面积，A=bh，m2； ρ——叶片材料材料密度，2908kg/m3； a——系数，一弯时为3.515，二弯时为22.03。 等截面叶片一阶扭转振动的固有频率计算公式 式中：f1——叶片一阶扭曲振动频率，Hz； G——剪切模量，，其中μ=0.32； JT——截面抗扭几何刚性系数，，m4； J0——截面极惯性矩，，m4； l，ρ——同前式。 实验结果记录 振动形式 计算值 实验值 沙形 备注 实验报告内容 简述本实验方法的工作原理与理论公式； 设计试验方案及试验步骤； 建立试验测试系统，并给出试验测试系统组成框图； 列出已知数据并进行理论计算； 给出实验结果，并与理论计算值进行对比分析； 给出各阶振型图； 分析误差原因，以及实验中的反常现象； 提出对本试验的收获。 7 X Y 1 2 3 9 5 4 8 6