cqu2.理论力学振动实验一09.12

1、（综合性实验）振动实验单自由度系统自由衰减振动和实验理论力学、第二次实验1振动实验振动概念机械振动是物体在平衡位置（物体静止时的位置）附近作周期性的往复运动，简称振动。可分为 自由振动、 强迫振动。又可分为无阻尼振动与阻尼振动。1.自由振动作振动的系统在外力的作用下物体离开平衡位置以后就能自行按其固有频率振动，而不再需要外力的作用，这种不在外力的作用下的振动称为自由振动。理想情况下的自由振动叫无阻尼自由振动。自由振动时的周期叫固有周期，自由振动时的频率叫固有频率。它们由振动系统自身条件所决定，与振幅无关。 2.强迫振动（也称受迫振动）振动系统在周期性的外力持续作用下，所发生的振动称为强迫振动，

2、这个周期性的外力称为驱动力(或强迫力)。物体的强迫振动达到稳定状态时，其振动的频率与驱动力频率相同，而与物体的固有频率无关。物体作强迫振动的振幅保持不变，作等幅振动。它的大小不仅和驱动力的大小，还与驱动力的频率以及作振动的物体自身的固有频率有关当周期性驱动力的频率和物体的固有频率相等时振幅达到最大,即共振。2一、实验目的1、了解常用振动测试系统的组成及仪器使用方法;2、学习利用单自由度振动自由衰减时域波形求取 系统的固有频率f；3、学习利用正弦激励法测量单自由度系统的幅频 特性曲线，并用该曲线来计算系统的固有频率f。振动实验3二、实验仪器设备1、SJF-3型激振信号源、JZ-1型激振器；2、S

3、CZ2-3型测振仪、ZG-1型传感器、 虚拟测试仪；3、简支梁（视为无质量的弹簧）、 质量块（视为无弹性的集中质量）。振动实验4三、实验原理1、被测对象与力学模型该系统可视为：单自由度弹簧-质量系统振动实验 简支梁m质量块52、该系统的运动微分方程：上式两边除 m，整理可得：或振动实验62-1.当 且为小阻尼时，微分方程的解为：系统为单自由度自由衰减振动-AxAe-ntt0T1t1tat=ta-t1A自由衰减振动波形图如果能够得到右图,即可求得系统的固有频率：f=1/T1振动实验7实验测试框图振动实验用手敲击激励传感器简支梁质量测振仪计算机txAe-nt0T1t1tat=ta-t1A-A自由衰

4、减振动波形图8系统微分方程的解为：H（）称为强迫振动的传递函数2-2.当 时,系统为强迫振动振动实验9强迫振动的幅频特性曲线特点 阻尼越小，固有频率处幅值越大。 通过测试幅频特性曲线，即可测得阻尼特性。取不同的值，得不同的幅频特性曲线。振动实验10实验测试框图振动实验固有频率B11四、实测数据及结果振动实验1自由衰减振动记录强迫振动记录12五、 1.自由衰减振动实验步骤(1)将传感器置于集中质量块上，输出端接测振仪。(2)在计算机屏幕上点击左下角“退出系统”处按单， 进入FFT频谱分析仪。(3)点击左下角“数据源”处按扭再线，采样参数选择：频道1024Hz、通道1或2、采样长度取5。 (4)参

5、数设定好后，点击确定按扭、同时用手轻敲击简支梁。 (5)波形窗口出现后，用页面控制按扭选择一段规则波形来确定分析波峰次数a，用鼠标点击选定起始波峰处，从波形图上方读出时间值并记录下来；同理，记录终止波峰处的时间值，计算a个波峰间的时间差。 (6)根据公式计算出简支梁振动的固有频率f和周期T1。振动实验13 2. 强迫振动实验步骤(1)将传感器置于集中质量块上，输出端接测振仪。(2)将激振器接入激振信号源的输出端，开启激振信号源的电源开关，将电流调到80至100mA之间，使系统产生正弦振动。(3)按一定的规律，调节激振信号源输出信号的频率，从测振仪上读出给定的各频率所对应的振动幅值并记录下来。(4)以频率为横坐标，振动幅值为纵坐标，绘出系统的幅频特性曲线。(5)在幅频特性曲线上，找出最大的幅值Bmxa所对应的频率值， 即为简支梁振动系统的固有频率f。振动实验14六、实验报告要求1、画出力学模型图,并写出微分方程。分别绘出单自由度系统自由衰减振动和强迫振动实验测试框图。2、根据实测数据,用坐标纸真实绘出幅频特性曲线，并利用曲线求固有频率f。七、问题讨论(必答题) 1、单