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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1、 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。2、 观察分析梁振动时的各阶主振型。3、 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：l18.5 cm； b1cm； h0.065cm e2106 kg/cm2； p0.0078 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f1f2f3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低频信号发生器光线示波器毫伏表mvv电阻 电阻111112、熟悉光线示波器的面板控制按钮，掌握其操作方法。3、安装调节1)、振动子完好无损，安装前把振动子外壳的透镜擦干净，以免光点模糊。2)、在调节振动子时，应尽量使振动子的顺序与光点的位置相一致。3)、电磁阻尼的振动子阻尼系数=0.7时，工作频率可以使用到固有频率的60%：油阻尼的振动子工作频率可以使用到固有频率的45%。4、振动幅频特性测定1)、启动光线示波器，预热后按下起辉按钮。当无信号输入时，用专用绝磁螺丝刀调节被测振动子，使其在观察屏的中间。2)、测量和记录：从低到高改变信号频率，并用毫伏仪表监视振动子在各频率信号下的电流不变，按下表的频率进行拍摄。频率改变一次，记录一次(注意：为了防止电流冲击，改变频率时，应先将信号发生器输入旋钮旋至零位)。测量出的光点振幅记于下表中fc6-400振动子信号频率