理论力学实验报告指导答案
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理论力学实验报告指导答案
实验一
振动测试系统组成及基本仪器使用方法
1—底座;
2—支座;
3—二(三)自由度系统;
4—薄壁圆板支承螺杆;
5—固定铰;6—非接触式激振器;
7—薄壁圆板;8—电动式激振器;
9—电机压板;
10—偏心电机;11—加速度传感器;
12—简支梁;13—活动铰;14—悬臂梁;15—圆支柱;16—质量;17—调压器;
18—电动式激振器支座;
19—ZK-4JCZ型激振测振仪;
20—信号源;
21—计算机及虚拟仪器库;
22—打印机
图1
实验装置与结构框图
传感器1输入
传感器2输入
一道振动幅值
二道振动幅值
频率/功率显示值
频率,周期,灵敏度调节
及步进,锁定旋钮
一道,二道增益及测试方式状态
设置选择及参数选择旋钮
扫频
选择
方式
选择
灵敏度选择
显示选择
功率输出选择
功率幅度调节
信号源调节
功率输出B道
功率输出A道
信号源
波形输出
ZK—4JCZ型激振测振仪功能分布图
ZK-4JCZ型激振测振仪是一种多功能测量仪器。它包括信号源、功率放大器及两个配接加速度计的测量通道,可对振动的加速度、加速度或位移进行测量。
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实验二
简谐振动幅值测量
一、实验目的
1.
了解振动信号位移、速度、加速度的关系。
2.
学会用压电式加速度传感器测量简谐振动的位移、速度、加速度幅度。
二、实验装置与仪器框图
实验装置与仪器框图见图(1)
图(1)
实验装置与仪器框图
四、实验方法
1.
激振信号源输出端接电动式激振器,用电动式激振器对简支梁激振。
2.
用加速度传感器拾振,加速度传感器的输出接测振仪。
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,调整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。
4.
分别用测振仪的位移X、速度V、加速度A各档进行测量和读数。
五、实验报告
1.
实验数据表1
频率f
位移X(um)
速度V(cm/s)
加速度A(cm/s2)
30
47
50
56
60
68
2.
根据位移X,按公式(2)计算速度V、加速度A。
根据速度V,按公式(2)计算位移X、加速度A。
4.
根据加速度A,按公式(2)计算位移X、速度V。
5.
位移、加速度、加速度幅值的实测值与计算值有无差距?为什麽?
实验三
单自由度系统强迫振动的幅频特性、固有频率和阻尼的测定
一、实验目的
1.
学会用测量单自由度系统强迫振动的幅频特性曲线。
2.
学会根据幅频特性曲线确定系统的固有频率f0和阻尼比。
二、实验装置与仪器框图
实验装置与仪器框图如图(1)所示。
图(1)实验装置与结构框图
式(3)叫做系统的幅频特性。将式(3)所表示的振动幅值与激振频率的关系用图形表示,称为幅频特性曲线,如图(2)b所示。
a
单自由度系统的力学模型
幅频特性曲线
图(2)
单自由度系统的力学模型与幅频特性曲线
在图(2)b中,Bmax
为系统共振时的振幅,f0为系统的固有频率,f1、f2为半功率点频率。
振幅最大时的频率叫共振频fa。有阻尼时,共振频率为:
fa=f0
(4)
当阻尼较小时,fa≈f0,故以固有频率f0作为共振频率fa。
在小阻尼情况下可得:
ζ=
(5)
f1、f2的确定如图(2)
所示。
四、实验方法
1.
将加速度传感器置于简支梁上,其输出端接测振仪,用来测量简支梁的振动幅值。
2.将电动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,对简支梁系统施加交变正弦激振力,使系统产生正
弦振动。3在激振力不变的情况下,调整激振信号源输出信号的频率,并从测振仪上读出各频率及其对应的幅值,填入表(1)。
五、实验报告
1.
实验数据
表(1)
频率
f(Hz)
yy
振幅
B(um)
hh
2.
根据表(1)中的实验数据,用计算机Microsoft
offices
Excel
(电子表格)绘制出实验中系统强拍振动的幅频特性曲线图。
3.
确定系统固有频率f0。
(幅频特性曲线共振峰上最高点对应的频率近似等于系统的固有频率)。
4.确定阻尼比ζ。按图(2)b计算0.707Amax,,然后在幅频特性曲线上确定f1、f2,利用式(5)计算阻尼比。
实验四
二自由度系统各阶固有频率及主振型测定
一、实验目的
1.
学会用共振法确定二自由度系统的各阶固有频率。
2.
观察二自由度系统的各阶振型。
3.
将实验所测得的各阶固有频率、振型与理论计算值相比较。
二、实验装置与仪器框图
实验装置与仪器框图见图(1)
图(1)
实验装置与仪器框图
这样一个二自由度系统具有两个固有频率。当给系统一个激振力时,系统发生振动,该振动是两个主振型的迭加。当激振频率等于某一阶固有频率时,系统的振动就是这一阶固有频率的主振型,而另一阶振型的影响可忽略不计。在测定系统的固有频率时,需要连续调整激振频率,使系统出现某阶振型且振幅达到最大,此时的激振频率即是该阶固有频率。
图(2)