《工程振动测试技术》教学大纲

《工程振动测试技术》教学大纲适用范围：202X版本科人才培养方案课程代码：01150481课程性质：专业选修课学分：2学分学时：32学时（理论24学时，实验8学时）先修课程：线性代数、机械工程测试技术等后续课程：机电综合创新设计适用专业：机械电子工程（专升本）开课单位：机械工程学院一、课程说明《工程振动测试技术》是机械电子工程（专升本）专业的一门专业选修课程。本课程主要传授机械振动与测试技术基本理论与方法，使学生能初步分析机电设备中的振动问题，可以进行实验模态测试，能用相关软件进行数据分析和评价，为学习其他有关课程及以后从事技术工作打下必要的基础。本课程注重基本理论知识的深入学习，强调培养运用基础理论知识解决生产实际中问题的能力，兼顾新技术、新工艺及其发展方向的介绍，培养“厚基础、宽口径、高素质、强能力”的人才。课程目标通过本课程的学习，使学生达到如下目标：课程目标1：掌握机械振动的基本理论，能对机电工程中的振动问题进行参数分析和评价，建立简化的振动方程，用数学工具求解。课程目标2：掌握实验模态测试的原理和方法，会使用模态分析软件。课程目标3：能对实验模态测试的结果进行时域和频谱分析，对机电系统结构的强度做出判断。三、课程目标与毕业要求《工程振动测试技术》课程教学目标对机械电子专业毕业要求的支撑见表1.表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点课程目标支撑强度1.工程知识：1.2能够将数理和工程科学技术基础知识用于对机械电子相关复杂工程问题建立数学模型并进行求解。课程目标1：掌握机械振动的基本理论，能对机电工程中的振动问题进行参数分析和评价，建立简化的振动方程，用数学工具求解。M4.研究：4.3能够根据实验方案构建并开展实验，能够对实验结果进行分析和解释，并通过信息综合得到合理有效的结论。课程目标3：能对实验模态测试的结果进行时域和频谱分析，对机电系统结构的强度做出判断。H5.使用现代工具5.1掌握机电工程领域常用的现代仪器、信息技术工具、工程工具和模拟软件的使用原理和方法课程目标2：掌握实验模态测试的原理和方法，会使用模态分析软件。M注：表中“H（高）、M（中））”表示课程与相关毕业要求的关联度。四、教学内容、基本要求与学时分配1.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。表2教学内容、基本要求与学时分配教学内容教学要求，教学重点难点理论学时实验学时对应的课程目标1振动的基本理论教学要求：使学生掌握单自由度振动系统的建模，无阻尼、过阻尼、欠阻尼解的形式，引出振动模型。了解多自由度振动系统的建模，引出模态、固有频率、振型。重点：单自由度系统振动方程难点：模态、固有频率、振型的概念612工程振动测试系统概述教学要求：工程振动测试原理，工程振动测试方法，测试系统的组成及配置，工程测试系统的技术性能，工程振动测量中参量和仪器的选择重点：测试系统的组成及配置难点：工程振动测量中参量和仪器的选择6413传感器的工作原理教学要求：传感器的机械接收原理，相对式传感器的机电变换原理，惯性式传感器的机电变换原理重点：惯性式传感器的机电变换原理难点：惯性式传感器的机电变换原理614实验模态测试方法教学要求：实验模态分析概述，实验模态分析的几个基本概念，多自由度系统的传递函数矩阵和频响函数矩阵，传递函数的物理意义，多自由度系统的模态参数的识别，模态分析中的几种激振方法，实验模态分析的实验过程，环境激励法的实验模态分析简介，模态分析在工程上的应用重点：多自由度系统的传递函数矩阵和频响函数矩阵难点：多自由度系统的模态参数的识别642、3合计2482.实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实验项目、实验内容与学时实验项目实验内容和要求实验学时对应的课程目标1加速度、速度与位移的测量实验内容：在振动信号采集分析系统安装加速度传感器、1个三向2个单向，在DSA软件中设置加速度参数，测量X向振动的加速度曲线、速度曲线和位移曲线实验要求：掌握振动信号采集分析系统接线方式，IEPE加速度传感器参数，DSA的参数配置422振动控制器的连接与使用实验内容：将振动控制器连接到振动台上，控制振动台做正弦和随机扫频，连接加速度传感器，用振动信号采集系统采集信号验证控制效果。实验要求：掌握振动控制器的使用42合计8五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主，采用启发式、讨论式教学和案例教学等，促进学生积极思考，开发学生的潜能，培养学生思考问题、分析问题和解决问题的能力；以“少而精”为原则，精选教学内容，精讲多练；安排大作业，让学生了解工程振动的应用，培养学生科学实验的能力。实验教学着重讲授如何用科学的手段来完成理论的验证；如何组织实验、处理数据和分析实验现象；介绍常用设备和仪器的原理、构造和使用维护方法以及综合实验内容的思路和方案设计等。采用教师讲授和学生动手操作的方法；在实验前学生应复习和掌握与本实验有关的教学内容、认真阅读实验指导书；在实验中要严格遵守实验纪律，按操作规程使用仪器；实验结束后，按规定对仪器进行维护保养；每完成一项实验，要认真完成一份实验报告。六、课程资源1.教材：作者（译者）.书名.出版社.出版时间．（1）刘习军,张素侠.工程振动测试技术[M].机械工业出版社.2016（2）刘习军,贾启芬,张素侠.振动理论及工程应用.机械工业出版社.20172.参考书：作者（译者）.书名.出版社.出版时间．(1)胡海岩.机械振动基础[M].北京航空航天大学出版社.2005(2)闻邦椿.机械振动学[M].冶金工业出版社.2011(3)孔德仁，徐春冬，商飞，王芳.工程测试技术[M].北京航空航天大学出版社.20213.期刊：(1)振动工程学报，中国振动工程学会(2)噪声与振动控制，中国声学学会(3)振动与冲击，中国振动工程学会，上海交通大学(4)振动.测试与诊断,南京航空航天大学,全国高校机械工程测试技术研究会(5)SOUNDANDVIBRATION，ACOUSTICALPUBLINC4.网络资源：(1)刘习军，《工程振动测试技术》.天津：中国大学MOOC开放课程，2023./course/TJU-1002767018?%20appId=null&outVendor=zw_mooc_pcsslx_(2)李鹤，《机械振动基础》.沈阳：中国大学MOOC开放课程，2023./course/NEU-1207424805?%20appId=null&outVendor=zw_mooc_pcsslx_七、课程考核对课程目标的支撑课程成绩为由课堂表现、作业、实验组成的过程性考核成绩，具体考核/评价细则及对课程目标的支撑关系见表4见表4。表4课程考核对课程目标的支撑考核环节占比(%)考核/评价细则课程目标123过程性考核课堂表现30（1）根据课堂出勤情况和课堂回答问题情况进行考核，满分100分。（2）以平时考核成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√101010作业40（1）主要考核学生对各章节知识点的复习、理解和掌握程度，满分100分；（2）每次作业单独评分，取各次成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以作业成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√√20155实验30（1）根据每个实验的实验操作完成情况和实验报告质量单独评分，满分100分；（2）每次实验单独评分，取各次实验成绩的平均值作为此环节的最终成绩。（3）以实验成绩乘以其在总评成绩中所占的比例计入课程总评成绩。√√1515合计：100分304030八、考核与成绩评定1.考核方式及成绩评定考核方式：本课程主要以课堂表现、作业、实验等方式对学生进行考核评价。考核基本要求：考核总成绩由课堂表现（占比30%）、作业（占比40%）、实验（占比30%）等过程性考核成绩（满分100分）组成；过程性考核分值分配应与教学大纲各章节的学时基本成比例。2.过程性考核成绩的标准过程性考核方式重点考核内容、评价标准、所占比重见表5。表5过程性考核方式评价标准考核方式所占比重(%)100>x≥9090>x≥8080>x≥7070>x≥60x<60课堂表现30参与教学平台随堂发布的各项教学活动，平台统计分数大于等于90分。参与教学平台随堂发布的各项教学活动，平台统计分数大于等于80分。参与教学平台随堂发布的各项教学活动，平台统计分数大于等于70分。上课不认真，偶尔参与教学平台随堂发布的各项教学活动，平台统计分数大于等于60分。上课不认真，几乎不参与参与教学平台随堂发布的各项教学活动，平台统计分数低于60分。作业40完成教学平台发布的作业，各次成绩的平均值大于等于90分。完成教学平台发布的作业，各次成绩的平均值大于等于80分。完成教学平台发布的作业，各次成绩的平均值大于等于70分。完成教学平台发布的作业，各次成绩的平均值大于等于60分。完成教学平台发布的作业，各次成绩的平均值低于60分。实验30实验预习认真，能够熟练掌握方法与步骤，实验操作过程熟练、规范，遵规守纪、团结协作，