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学 生 实 验 报 告 课程名称： 实验项目： 学生姓名： 学生学号： 专业班级： 指导教师： 实验日期： 学 院： 年 季学期 悬臂梁各阶固有频率及主振型的测量 一、实验目的 用共振确定连续弹性体悬臂梁横向振动时的各阶固有频率。 观察分析梁振动时的各阶主振型。 将实测得到的各阶固有频率、振型与固有频率理论值、理论振型比较。 二、实验装置框图 三、实验原理 悬臂梁是一连续弹性体，它有无限多个自由度，即有无限多个固有频率和主振型。在一般情况下，梁的振动是无限多个主振型的叠加。如果给梁施加一个合适大小的激扰力，且该力的频率正好等于梁的某阶固有频率，就会产生共振，对应于这一阶固有频率的确定的振动形态叫做一阶振型，这时其它各阶振型的影响小得可以忽略不计。用共振法确定梁的各阶固有频率及振型，我们只要连续调节激扰力，当梁出现某阶振型且振动幅值最大即产生共振时，就认为这时的激扰力频率是梁的这一阶固有频率。实际上，我们关心的通常是最低的几阶固有频率及主振型，本实验是用共振法来测定悬臂梁的一、二、三阶固有频率和振型。 本实验是一矩截面梁 (如图所示)，由弹性体振动理论可知，对于如图所示的悬臂梁，横向振动时的固有频率的理论解为： 式中：L——悬臂梁长度（cm） E——材料长度（kg/cm2） A——梁横截面积（cm2） P——材料比重（kg/cm3） J——梁截面弯曲惯性矩（cm4） 对矩形截面，弯曲惯性矩： 式中：b——梁横截面宽度（cm） h——梁横截面高度（cm） 本实验取：L＝18.5 cm； b＝1cm； h＝0.065cm E＝2×106 kg/cm2； p＝0.0078 kg/cm3 各阶固有频率之比： 进一步可计算出悬臂梁的一、二、三阶固有频率和振型： f1=( )Hz f2=( )Hz f3=( )Hz 四、实验方法 1、选距定端L/4之处为激振点，将激振器端面对准悬臂梁上的激振点，保持初始间隙。 2、将非接触式激振器接入激振信号源输出端。开启激振信号源的电源开关，对系统施加交变正弦激振力，使系统产生振动，调节信号源的输出调节开关便可改变振幅大小。调整信号源的输出调节开关时注意不要过载。 3、调整信号源，使激振频率由低到高逐渐增加，当系统出现明显的一阶主振型且振幅最大时，信号源显示的频率就是梁的第一阶固有频率。找到一阶固有频率后，不再调整激振频率，只改变激振源输出功率的大小（即改变激扰力幅值大小），并观察振型随激扰力大小变化的情况。用上述同样的方法可确定梁的二、三阶固有频率及振型。 五、实验结果与分析 1、各阶固有频率的理论计算值与实测值。 固 有 频 率 f1 f2 f3 理 论 值 实 测 值 2、绘出观察到的悬臂梁振型曲线。 3、将理论计算出的各阶固有频率、理论振型与实测固有频率、实测振型相比较，是否一致？产生误差的原因在哪里？ 光线示波器振动子幅频特性测定 一、实验目的 1、了解光线示波器的基本结构、工作原理，学习光线示波器安全、正确的使用方法。 2、以光线示波器振动子为例，掌握动态测量系统的幅频特性，以及如何在不失真条件下选择振动子固有频率和调整阻尼比。 二、实验原理及装置 1、实验装置 1)SC-16型光线示波器 2)低频信号发生器 3)晶体管毫伏表 4)示波器 2、实验原理 光线示波器利用细光束在感光纸上记录被测信号，它可以记录KHz以下的信号，是一种广泛应用的记录仪器。 光线示波器是由机械系统、光学系统、电气系统、磁系统组成的复杂仪器，必须正确掌握使用方法。 光线示波器的振动子是一个二阶扭振系统，当振动子输入电流I时，它的线圈就会产生一定的转角。其幅频特性为： 三、实验步骤、方法和注意事项 1、幅频特性实验连接图 2、熟悉光线示波器的面板控制按钮