振动系统实验平台
振动台系统实验平台
一、振动台试验
1.1 电动振动台试验系统
电动振动台是力学环境试验的重要设备，主要由振动台台体、振动控制仪、功率放大器、冷却装置等组成。
电动台振动试验系统的构成如图1-1所示，低压电器作为试件放到振动台体上对其做振动试验，检测它的可靠性。加速度计将采集到的振动信号传输到振动控制仪，控制仪根据控制谱的要求，对信号进行实时修正，信号经过功率放大器放大后输入电动振动台台体以保证振动的持续产生。同时，励磁电源对冷却装置供电，确保冷却系统的正常工作，以保证振动台热量及时排出。
振动台台体试 件振动控制仪功率放大器冷却系统PC机·振动台台面传感器试验夹具
图1-1 电动振动台试验系统图
1.2液压系统工作原理
液压系统只作用于水平方向的振动，垂直方向振动不需要液压。液压装置主要由两台油泵、调压阀、压力继电器、液位继电器、过滤器、风冷热交换器组成，运行可靠，操作方便。
泵1作为供油泵，提供压力介质，经过高压过滤器过滤，再经溢流阀调节，使得干净和符合要求的压力介质通过管道流向工作机，即向静压导轨供油，在导
轨与导轨座之间形成压力油膜，使其有良好的承载能力，再通过振动台的激振力传递，使水平滑台工作，产生水平方向的振动。完成工作和溢流的介质由泵2送回，介质经热交换器冷却后，再经回油过滤器流回油箱。
整个液压系统的工作原理如下图1-2所示：
M2M1压力继电器溢流阀压力表泵及电机过滤器热交换器回油过滤器吸油过滤器液位表泵及电机工作机液位继电器
图1-2 液压系统原理图
1.3 振动试验目的
振动试验目的在于确定所设计制造的机器、构件在运输过程中承受外来振动或者自身产生的振动而不致破坏，并发挥其性能、达到预定寿命的可靠性，故作为可靠性试验关键设备的振动试验越来越重要，这里试验对象指的是载运低压电器。振动试验目的主要分为：
1)环境适应性试验：通过选用试验对象未来可能承受的振动环境去激励对象。检验其对环境的适应性。目前，航空航天中使用的机载仪器和设备，大部分必须进行振动试验，以便评估其性能是否满足要求；
2)动力学强度试验：考核试验对象结构的动强度，检验在给定的试验条件下试件
是否会产生疲劳破坏，这类试验的对象主要是结构件；
3)动力特性试验：用试验的方法测试出对象的动特性参数，如振型、频率、阻尼等；
4)其他试验：如振动筛选试验，其目的是对生产线上的元器件、组件、整机进行振动筛选，找出工艺中的薄弱环节，剔出低质量的产品从而提高整个产品的可靠性。
振动试验是仿真产品在运输(Transportation)、安装(Installation)及使用(Use)环境中所遭遇到的各种振动环境影响，本试验是模拟产品在运输、安装及使用环境下所遭遇到的各种振动环境影响，用来确定产品是否能承受各种环境振动的能力。振动试验是评定元器件、零部件及整机在预期的运输及使用环境中的抵抗能力。
最常使用振动方式可分为正弦振动及随机振动两种。正弦振动是实验室中经常采用的试验方法，以模拟旋转、脉动、震荡（在船舶、飞机、车辆、空间飞行器上所出现的）所产生的振动以及产品结构共振频率分析和共振点驻留验证为主，其又分为扫频振动和定频振动两种，其严苛程度取决于频率范围、振幅值、试验持续时间。随机振动则以模拟产品整体性结构耐震强度评估以及在包装状态下的运送环境，其严苛程度取决于频率范围、GRMS、试验持续时间和轴向等。
1.4 振动台主要技术规格及参数：
本振动台试验系统选用东菱振动仪器有限公司的水冷电动振动试验系统，振动台具体主要技术指标如下：
(1)电动振动试验台
型号：ES-60WLS3-445
额定正弦推力（peak）：60KN
额定随机推力（rms）： 60KN
额定冲击力（peak）： 180kN
最大加速度：≥1000m/s2
最大速度：2.5 m/s
台面尺寸：￠445mm
运动部件质量：≤60kg
频率范围：2～2700Hz
最大位移：76mm (p-p)
空台一阶谐振频率：≥2400 Hz±5%
最大载荷：≥ 1000kg
保护功能：有全面的保护功能
冷却方式：水冷
设备工作方式：采用双台体结构，功率放大器采用一拖二形式，实现免翻台工作
(2)水平滑台1
型号：LTT0606
最大位移：76mm
最大加速度：480m/s2
台面尺寸：600mm×600mm
台面材料：镁合金
600mm×600mm 的水平滑台上限使用频率：2000HZ
(3)水平滑台2
型号：LTT1212
最大位移：76mm
最大加速度：214m/s2
台面尺寸：1200mm×1200mm
上限使用频率：2000HZ
(4)智能功率放大器：
功放输出最高电压：≥60KVA；功放输出最大电流：≥600A
要求智能化功率放大器，采用进口原装HMI触摸屏PLC可编程控制器
功率器件采用原装进口的功率模块
系统控制功能:所有的操作，监测，控制，记录等均在HMI上完成，可实现历史报警记录回放功能，系统运行历程记录功能，系统累积工作时间功能，系统权限管理功能，无人值守运行状态监测功能，力限功能，自动定时关机功能等。
基本保护功能：励磁水流量、励磁水压力、励磁水温度、动圈水温、动圈水压力、动圈水流量、输出过压、输出过流、过位移、滑台油压、时序保护、电网过压、电网欠压、电网缺相、控制电源、门开关、外部联锁等保护功能。
(5)水冷单元
内循环水流量≤40L/min；
内循环水压力≤1MPa；
外循环水流量≤100L/min；
内冷系统装置：内循环冷却水泵采用原装进口
内循环冷却水温差小于30度，外循环冷却水温小于15度，要求对外冷却水无要求，常温。同时要求内冷却系统采用原装进口单级离心水泵
水箱：要求具有内循环水温监测并保护功能，水质导电率监测保护功能；外循环流量显示监测并保护功能
二、振动试验方案
2.1 垂直振动
该试验系统选用的ES-60WLS3-445振动台台体被安装在一个原先为垂直振动做的机座上，如图2-1所示，在进行振动试验时，将试品通过夹具固定在振动台面上，在实际振动试验时，试件或夹具往往会大于电动台动圈台面，这时就需要对原来的台面进行扩展，常用办法是安装一个辅助台面，辅助台面如图2-2所示。而振动试验在工作频率、台面重量、台面加速度、幅值均匀度和横向运动等方面，对扩展台面都有较严格的要求。另外，这种机座可使振动台体旋转90º，做轻负载的水平振动或者连接一个单独的水平台，振动台体通过隔振装置与机座相连。
振动试验时的加速度限制由系统的推力和活动系统的质量决定。理想状态下的最大加速度限制有下面等式决定：
a=F/m
其中：a——加速度
F——系统的激振力
m——活动系统质量
垂直振动时：m =m动圈+m夹具+m试件
图2-1振动台示意图
图2-2 垂直扩展台
2.2水平振动
该系统的另一个振动台的机座与水平台机座是一体的，共用一个基座，刚度好，安装调试方便，提高了整体负载能力。当进行水平试验时，电动蜗轮链轮翻转机构,振动台绕旋转轴旋转，旋转轴安装在振动台的重心位置，可以使振动台体旋转90º，然后通过连接头将振动台和水平滑台固定，然后便可以与油膜润滑的水平滑台做水平振动试验。
水平滑台采用静压活动系统，其油源经滤油器进入压力调节阀进行调压（出厂前已调整好），后经装有节流器的水平导轨及花岗石平板上，并与工作台面形成油膜，具有一定的承载能力，然后通过振动台的激振力传递，使水平滑台进行工作，而产生水平方向的振动。
水平振动时：m=m动圈+m连接头+m滑台+m夹具+m试件
图2-3台体翻转
图2-4 振动台和水平台面连接
图2-5水平振动示意图
2.3选择振动传感器的原则
选择拾振器类型时，要根据测试的要求（如要求测位移、或测速度、加速度、力等）及被测物体的振动特性（如待测的频率范围，估计的振幅范围等），应用环境情况（如环境温度、湿度、电磁场干扰情况等）结合各类拾振器本身的各项特性指标来考虑。
1.下列情况可用位移拾振器：
1)位移幅值特别重要时（例如，不允许某振动部件在振动时碰到别的物体，即要求振幅时）。
2）测量位移幅值的场合，正好就是要分析应力的场合。
3）低频振动。此时速度、加速度数值太小不便于采用速度或加速度计测量。
2. 下列情况下，可采用速度型拾振器：
位移的幅度太小，不便于测量中频段。
3. 下列情况下，可采用加速度型拾振器：
1）高频振动。
2）量测那种对力、载荷或应力要做分析的部位时，因为力正比于加速度。
3）量测空间受限制，不允许传感器体积大，重要大的场合，采用压电加速度为佳。
2.4 传感器的安装
在振动试验时，传感器的安装是很重要的，可能由于传感器的安装问题使试验不真实，甚至损坏设备和试件。传感器可用瞬间胶合剂或螺钉与台面连接。当进行低量级试验时，为了减少噪声，可在传感器底部用胶木片与台面绝缘，传感器连接线应与传感器牢固连接，试验中传感器的脱落和连接线的接触不良将导致试验无法进行，甚至损坏设备，而且传感器安装应保证安装平面平整，并且安装平面必须同垂直于振动方向。
(1)垂直振动时传感器安装
图2-6 垂直振动传感器安装示意图
(2)水平振动时传感器安装
图2-7 水平振动传感器安装示意图
2.5 选择夹具
一个好的夹具在试验的频率范围内，必须有良好的传递率。当试件体积比较小，而且形状比较规则时，试件可以用螺杆、压板的方式把试件牢牢的固定在振动台面衬套螺钉上。
当试件体积较大，而且形状复杂时，这种固定方法显然很困难，这时需要制作夹具，让试件安装在夹具上然后把夹具牢固地固定在振动台面上，因此实际上夹具是试件与振动台面连接的过渡体，其功能是将振动台的振动和能量不失真的传递给试件。
由于刚度和形状决定的夹具一阶共振频率的大小将直接限制振动试验系统工作的上限频率，换言之通常电动台的工作上限可以到2000赫兹或者更高，如果夹具的一阶共振频率为1000赫兹，那么振动台的上限工作频率就从2000赫兹降到了1000赫兹。
当振动试验规范频率上限只到几百赫兹（甚至几十赫兹），那么采用铝合金材料为宜，而当试验规范的频率上限大于1000赫兹甚至2000赫兹，那么采用钢材料也许更合适些。此外，还需要在形状上结构上给予考虑。
单自由度振动系统固有频率及阻尼的测定-实验报告
单⾃由度振动系统固有频率及阻尼的测定-实验报告
单⾃由度振动系统固有频率及阻尼的测定
⼀、实验⽬的1、掌握测定单⾃由度系统固有频率、阻尼⽐的⼏种常⽤⽅法
2、掌握常⽤振动仪器的正确使⽤⽅法
⼆、实验内容1、根据单⾃由度系统固有频率公式，估算⽔平振动台⾯的等效质量
2、记录⽔平振动台的⾃由衰减振动波形
3、测定⽔平振动台在简谐激励下的幅频特性
4、 测定⽔平振动台在简谐激励下的相频特性
5、 根据上⾯测得的数据，计算出⽔平振动台的固有频率、阻尼⽐
三、实验原理
单⾃由度振动系统是⼀种简单且常见的振动系统模型。本实验中的振动系统由台⾯、⽀撑弹簧⽚及电磁阻尼器组成的⽔平振动台（见图四），可视为单⾃由度系统，它在瞬时或持续的⼲扰⼒作⽤下，台⾯可沿⽔平⽅向振动。
与之前常见的质量弹簧系统不同，本实验中单⾃由度振动系统的等效质量、刚度均属于未知量。且通过观察不难发现，银⽩⾊的⽔平振动台⾯⽆法单独取出以测量质量。这⼀系统反应了⼤多数实际振动系统的特性——即难以分别得到其准确的等效质量、刚度的数值，再通过理论计算得到固有频率。因此通过实验的⽅式直接测量系统整体的固有频率成为⼀种⾮常重要⽽可靠的研究⼿段，同时系统的等效质量和刚度，也可以由测量结果推导得出。 假设实验使⽤的单⾃由度振动系统中，⽔平振动台⾯的等效质量为eq m ，系统的等效刚度为eq k ，在⽆阻尼或阻尼很⼩时，系统⾃由振动频率可以写作eq eqm k f π21
=。这⼀频
率容易通过实验的⽅式测得，我们将其记作f '；此时在⽔平振动台⾯上加⼀个已知质量0m ，测得新系统的⾃由振动频率为f ''。则⽔平振动台⾯的等效质量为eq m 可以通过以下关系得到：2eq 0
eq f f m m m ???? ??'''=+。
当单⾃由度振动系统具有粘滞阻尼时，⾃由振动微分⽅程的标准形式为022=++q p q n q
，式中q 为⼴义坐标，n 为阻尼系数，eq eq m C n /2=，eq C 为⼴义阻⼒系数，eq m 为等效质量；p 为固有的圆频率，eq eq m K p /2=，eq K 为等效刚度。在阻尼⽐
振动实验报告
振动力学实验报告
学 院：___________________
班 级：___________________
学 号：___________________
姓 名：___________________
山 东 科 技 大 学
单自由度系统振动实验报告
实验者姓名：________ 院系：_______系_______专业_______班_______组
实验日期： ________年________月________日
自由振动法测量单自由度系统的参数
一、实验目的
二、实验对象和装置
三、实验步骤
四、实验数据记录和整理
1、无阻尼单自由度自由振动系统实验测量：
相邻振幅组别 第一组 第二组 第三组 第四组 第五组
时间坐标值
振幅坐标值
计算单自由度振动的振动频率、周期、固有频率、衰减系数、相对阻尼系数周期、频率和阻尼系数：
2、有阻尼单自由度自由振动系统实验测量：
相邻振幅组别 第一组 第二组 第三组 第四组 第五组
时间坐标值
振幅坐标值
计算单自由度振动的振动频率、周期、固有频率、阻尼系数、相对阻尼系数：
五、简答
1、上述无阻尼自由振动实验中，为什么振动曲线呈现衰减状态？
2、简述阻尼对于自由振动周期、频率的影响。
用冲击激励法测量系统的频率响应函数
实验者姓名：________ 院系：_______系_______专业_______班_______组
实验日期： ________年________月________日
一、实验目的
二、实验对象和装置
三．实验步骤
四、实验数据记录和整理
1、无阻尼单自由度自由振动系统实验测量：
实验组号 第一组 第二组 第三组 第四组 第五组
频率
相对阻尼系数
计算频率的
平均值
计算相对阻尼
系数的平均值
振动测试
1 振动测试
物体或质点相对于平衡位置所作的往复运动叫振动。振动又分为正弦振动、随机振动、复合振动、扫描振动、定频振动。描述振动的主要参数有：振幅、速度、加速度。
目录
1概念 2简介 3响应测量
4参量测定 5测定方法 6导纳方法
7时域识别 8载荷识别 9环境试验
10试验设备 11意义使用 12随机试验
13安全防范 14测15试验环境 16试验程序
概念
vibration test
振动试验是指评定产品在预期的使用环境中抗振能力而对受振动的实物或模型进行的试验。根据施加的振动载荷的类型把振动试验分为正弦振动试验和随机振动试验两种。正弦振动试验包括定额振动试验和扫描正弦振动试验。扫描振动试验要求振动频率按一定规律变化，如线性变化或指数规律变化。振动试验设备分为加载设备和控制设备两部分。加载设备有机械式振动台、电磁式振动台和电液式振动台。电磁式振动台是目前使用最广泛的一种加载设备。振动控制试验用来产生振动信号和控制振动量级的大小。振动控制设备应具备正弦振动控制功能和随机振动控制功能。振动试验主要是环境模拟，试验参数为频率范围、振动幅值和试验持续时间。振动对产品的影响有：结构损坏，如结构变形、产品裂纹或断裂；产品功能失效或性能超差，如接触不良、继电器误动作等，这种破坏不
2 属于永久性破坏，因为一旦振动减小或停止，工作就能恢复正常；工艺性破坏，如螺钉或连接件松动、脱焊。从振动试验技术发展趋势看，将采用多点控制技术、多台联合激动技术。图为飞机振动试验情况。
简介
振动试验是仿真产品在运输(Transportation)、安装(Installation)及使用(Use)环境中所遭遇到的各种振动环境影响，本试验是模拟产品在运输、安装及使用环境下所遭遇到的各种振动环境影响，用来确定产品是否能承受各种环境振动的能力。振动试验是评定元器件、零部件及整机在预期的运输及使用环境中的抵抗能力.
电脑控制弦振动实验的研究
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电脑控制弦振动实验的研究
作者：叶瀚文 王珊
来源：《科技资讯》2016年第28期
摘 要：电脑控制弦振动实验利用PASCO弦音计系统中电压传感器对弦上的波动情况进行电脑监控和数据采集。通过“Datastudio”软件进行分析和处理，研究弦线在不同拉力、不同弦长下对弦振动基频的影响及其规律。
关键词：拉力 弦长 基频 规律
中图分类号：TH12 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）10（a）-0132-02
弦振动实验是普通物理力学中的一个基础实验，同时它的原理在工业工程与实际生活中又被如此广泛的应用，例如常见的弦乐器提琴，吉它、二胡、琵琶等，所以如何在实验中使学生对其物理原理有清楚的理解，并且能正确和高精度地完成实验是十分重要的[1]。目前，各高校物理实验室普遍采用了包括电动音叉法、磁电激励法等不同弦振动激励方式的设备和实验方法，作为学生的实验平台，结合弦振动的应用，以激发学生兴趣，开拓思路，培养工程素质[2]。
该实验以PASCO弦音计系统为平台进行弦振动研究。PASCO系列实验利用计算机以Datastudio软件为媒介对接口对各种传感器进行控制和数据采集。实验者无论是实验过程中的数据收集和显示，还是实验后的数据处理和计算，都要使用到Datastudio软件[3]。该实验结合计算机技术和弦振动原理，实验现象和数据可以直接在Datastudio软件中直观显示，能很好地激发学生兴趣；学生能自行设计实验方案，研究不同弦线在不同拉力、不同弦线长度下对弦振动基频的影响及其规律，非常适合在高校中作为综合性，设计性和创新性实验开设，能很好地培养学生的动手能力和创新精神。
1 弦音计工作原理
弦音计将信号输入到驱动线圈产生交变磁场，磁场驱动吉他弦振动，使用探测线圈记录弦的振动情况。利用电压传感器对弦上的波动情况进行电脑监控和数据采集。
机械振动实验报告
机械振动实验报告
1. 实验目的
本实验旨在通过对机械振动的实验研究，掌握机械振动的基本原理和特性，深入了解振动系统的参数对振动现象的影响。
2. 实验原理
（1）简谐振动：当物体在受到外力作用下，沿着某一方向做来回运动时，称为简谐振动。其数学表达式为x(t) = A*sin(ωt + φ)，其中A为振幅，ω为角频率，φ为初相位。
（2）受迫振动：在外力的作用下振动的振幅不断受到调节，导致振幅和相位角与外力作用间存在一定的关联关系。
（3）自由振动：在无外力作用下，振动系统的振幅呈指数幅度减小的振动现象。
3. 实验内容
（1）测量弹簧振子的简谐振动周期并绘制振幅-周期曲线。
（2）通过改变绳长和质量对受迫振动的谐振频率进行测量。
（3）观察受外力激励时的自由振动现象。
4. 实验数据与结果
（1）弹簧振子简谐振动周期测量结果如下：
振幅（cm） 周期（s） 0.5 0.8
1.0 1.2
1.5 1.6
2.0 1.9
（2）受迫振动的谐振频率测量结果如下：
绳长（m） 质量（kg） 谐振频率（Hz）
0.5 0.1 2.5
0.6 0.2 2.0
0.7 0.3 1.8
0.8 0.4 1.5
（3）外力激励下的自由振动现象结果呈现出振幅逐渐减小的趋势。
5. 实验分析
通过实验数据处理和结果分析，可以得出以下结论：
（1）弹簧振子的振动周期与振幅呈线性关系，在一定范围内，振幅增大，周期相应增多。
（2）受迫振动的谐振频率随绳长和质量的增加而减小，表明振动系统的参数对谐振频率有一定的影响。
（3）外力激励下的自由振动现象符合指数幅度减小的规律，振幅随时间的增长呈现递减趋势。 6. 实验总结
旋转运动柔性梁实验平台运动控制系统设计
旋转运动柔性梁实验平台运动控制系统设计
旋转运动柔性梁实验平台运动控制系统设计 摘 要 柔性机械臂作为柔性多体系统动力学分析与控制理论研究最直接的应用对象，由于其具有简明的物理模型以及易于计算机和实物模型试验实现的特点，已成为发展新1代机器人和航空航天技术的关键性课题。 本文主要讨论了旋转运动柔性梁实验平台机械系统和控制系统的设计。对于机械部分，组建了实验平台总体结构，进行了支架的设计，并将旋转轴和安装盘设计成1体。在控制部分，简略介绍了振动控制系统的硬件构成，详细介绍了运动控制系统的硬件和软件设计。在运动控制系统硬件部分，主控机采用PC机，选用交流伺服电机，并用DSP运动控制卡将其与计算机连接。运动控制卡采用PID控制原理、面向控制轴的命令并使柔性梁运行于T曲线模式。在运动控制系统软件部分采用Microsoft公司的Microsoft Visual C++ 6.0应用程序作为开发工具。并绘制了运动控制程序流程图，阐明了程序的原理。最后通过机械和控制系统集成，实现运动控制信号和振动控制信号的共享，完成柔性梁的精确定位和振动控制。
关键词：柔性多体动力学；柔性梁;运动控制;PID控制; DSP The motion control system
design of experiment platform for the rotating flexible beam Abstract：Flexible
manipulator has been the most direct application for flexible multi-body system dynamics
analysis and control theory.Because of it had simple physical model and easy to computer
models and physical tests to achieve the characteristics, it has become a key subject of the
基于虚拟仪器的振动信号采集与处理系统
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基于虚拟仪器的振动信号采集与处理系统
作者：陈科山 崔兴斌 陶冬 郑辉
来源：《现代电子技术》2011年第22期
摘要：桥梁分布在广阔的空间范围内，给数据的采集带来了一定的困难。尤其对于振动信号，根据模态分析的需要，需要各采集点的时间严格同步。该文利用虚拟仪器开发的数据采集系统，可以满足分布各点的振动信号的同步采集。同时，该文利用LabVIEW开发了数据处理系统，可以对信号进行存储显示及频谱分析，通过对实验平台的振动数据采集处理结果显示，系统运行正常、处理结果正确。
关键词：虚拟仪器； 同步数据采集； 环境激励； 频谱分析
中图分类号：TN915.02文献标识码：A文章编号：
Vibration Signal Acquisition and Processing System Based on Virtual Instrument
(School of Mechanical, Electronic and Control Engineering, Beijing Jiaotong University, Beijing
100044, China)
Abstract： Since the distribution of bridges is in the vast space, it is difficult to perform the data
acquisition. Especially for the vibration signals, according to the need of modal analysis, the time of
data acquisition at all the acquisition points must be absolutely synchronized. The data acquisition
Simpack软件平台在车-桥耦合系统虚拟仿真实验教学中的探索与应用
Simpack软件平台在车-桥耦合系统虚拟仿真实验教学中的探索与应用
发布时间：2022-09-15T03:29:51.124Z 来源：《科技新时代》2022年6期 作者： 胡朋, 张非, 程渭, 董国朝, 韩艳
[导读] 为了让学生熟悉解决工程问题基本的操作流程，本文以高速列车通过简支梁为例，介绍了基于Simpack平台实现车-桥耦合系统振动的全过程。
长沙理工大学 土木工程学院 湖南长沙 410114
摘要：为更灵活地开展车-桥耦合系统虚拟仿真实验的教学工作，将Simpack多体动力学仿真软件引入到实验教学中。首先，简单介绍了Simpack多体动力学仿真软件的特点及车-桥耦合系统的基本概念，然后以高速列车和简支梁桥耦合系统为算例，阐述了基于Simpack软件
平台实现车-桥耦合系统虚拟仿真实验的全过程。通过该实验课程的教学，尤其是建模与计算教学，学生的动手能力得到了锻炼和提高。采
用Simpack多体动力学仿真平台能较方便地对车-桥耦合问题进行分析模拟，有助于学生们更好地学习和理解车-桥耦合振动现象。
关键词：桥梁工程；虚拟仿真；实验教学；Simpack软件平台；车-桥耦合
1 Simpack平台与车-桥耦合系统介绍
Simpack软件平台是一款以多体系统计算动力学为基础，包含多个专业模块和专业领域的多体动力学仿真软件。Simpack具有较高的仿真精度和效率等优势，设计者可以使用Simpack软件中的轮轨模块实现参数化和可视化建模，快速地建立高速列车模型。
当列车通过桥梁时，列车的高速运行会对桥梁结构产生冲击作用，使桥梁产生振动。同时桥梁的振动使列车产生振动，影响列车的行车安全性和舒适性，这种列车与桥梁之间相互影响的振动就称作为车-桥耦合振动[1]。随着中国铁路的不断提速以及高速铁路的大规模建设
和运营，为确保桥上列车的安全性和舒适性，在桥梁设计中必须要高度重视车-桥耦合振动分析。
目前市场上有关Simpack的书籍较少，围绕车-桥耦合振动分析的书籍就更加稀缺。针对车-桥耦合系统虚拟仿真实验教学，为了让学生熟悉解决工程问题基本的操作流程，本文以高速列车通过简支梁为例，介绍了基于Simpack平台实现车-桥耦合系统振动的全过程。
振动系统固有频率的测试实验原理、方法和报告
振动系统固有频率的测试
一、实验目的
1、学习振动系统固有频率的测试方法；
2、学习共振动法测试振动固有频率的原理与方法
二、实验装置简图
图2-11、简支梁2、加速度传感器3、接触式激振器
三、实验仪器简介
请参照实验一《简谐振动幅值测量》内介绍。
四、实验原理
1、幅值判别法
在激振功率输出不变的情况下，由低到高调节激振器的激振频率，通过示波器可以观察到在某一
频率下，任一振动量（位移、速度、加速度）幅值迅速增加，这就是机械振动系统的某阶固有频率。
这种方法简单易行，但在阻尼较大的情况下，不同的测量方法得出的共振频率稍有差别，不同类型的
振动量对振幅变化敏感程度不一样，这样对于一种类型的传感器在某阶频率时不够敏感。2、相位判别法
相位判别法时根据共振时特殊的相位值以及共振前后相位变化规律所提出来的一种共振判别法。
在简谐力激振的情况下，用相位法来判定共振是一种较为敏感的方法，而且共振时的频率就是系统的
无阻尼固有频率，可以排除阻尼因素的影响。
激振信号为：F=Fsinωt位移信号为：x=x0sin(ωt+φ)
速度信号为：v=ωx0cos(ωt+φ)加速度信号为：a=-ω2x0sin(ωt+φ)
1）位移判别共振
将激振信号输入到采集仪的第一通道（即X轴），位移传感器输出信号或通过振教仪积分档
输出量为位移的信号输入到第二通道（即Y轴），此时两通道的信号分别为：
激振信号为：F=Fsinωt
位移信号为：x=x0sin(ωt+φ)
共振时，ω=ωn，φ=π/2，X轴信号和Y轴信号的相位差为π/2，根据莉萨如图原理可知，
屏幕上的图形将是一个正椭圆。当ω略大于ωn或略小于ωn时，图像都将由正椭圆变为斜椭圆，其
变化过程如图2-2所示。因此图像由斜椭圆变为正椭圆的频率就是振动体的固有频率。
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ωωn图2-2用位移判别共振的莉萨如图形2）速度判别共振
将激振信号输入到采集仪的第一通道，速度传感器输出信号或通过振教仪积分档输出量为速
度的信号输入到第二通道（即Y轴），此时两通道的信号分别为：
振动测试技术模态实验报告
研 究 生 课 程 论 文
(2013-2014学年第二学期)
振动测试技术
研究生：
提交日期： 2014年7月10日 研究生签名：
学 号 学 院 机械与汽车工程学院
课程编号 S0802013 课程名称 振动测试技术
学位类别 硕士 任课教师
教师评语：
成绩评定： 分 任课教师签名： 年 月 日
模态试验大作业
0 模态试验概述
模态试验（modal test）又称试验模态分析。为确定线性振动系统的模态参数所进行的振动试验。模态参数是在频率域中对振动系统固有特性的一种描述，一般指的是系统的固有频率、阻尼比、振型和模态质量等。
模态试验中通过对给定激励的系统进行测量，得到响应信号，再应用模态参数辨识方法得到系统的模态参数。由于振动在机械中的应用非常普遍。振动信号中包含着机械及结构的内在特性和运行状况的信息。振动的性质体现着机械运行的品质，如车辆、航空航天设备等运载工具的安全性与舒适性；也反映出诸如桥梁、水坝以及其它大型结构的承载情况、寿命等。同时，振动信号的发生和提取也相对容易因此，振动测试与分析已成为最常用、最基本的试验手段之一。
模态分析及参数识别是研究复杂机械和工程结构振动的重要方法，通常需要通过模态实验获得结构的模态参数即固有频率、阻尼比和振型。模态实验的方法可以分为两大类：一类是经典的纯模态实验方法，该方法是通过多个激振器对结构进行激励，当激振频率等于结构的某阶固有频率，激振力抵消机构内部阻尼力时，结构处于共振状态，这是一种物理分离模态的方法。这种技术要求配备复杂昂贵的仪器设备，测试周期也比较长；另一类是数学上分离模态的方法，最常见的方法是对结构施加激励，测量系统频率响应函数矩阵，然后再进行模态参数的识别。
为获得系统动态特性，常需要测量系统频响函数。目前频响函数测试技术可以分为单点激励单点测量( SISO)、单点激励多点测量( SIMO) 、多点激励多点测量( MIMO)等。单点激励一般适用于较小结构的频响函数测量，多点激励适用于大型复杂机构，如机体、船体或大型车辆机构等。按激励力性质的不同，频响函数测试分为稳态正弦激励、随机激励及瞬态激励三类，其中随机激励又有纯随机、伪随机、周期随机之分。瞬态激励则有快速正弦扫描激励、脉冲激励和阶跃激励等几种方式。按激励力性质的不同，频响函数测试分为稳态正弦激励、随机激励及瞬态激励三类，其中随机激励又有纯随机、伪随机、周期随机之分，瞬态激励则有快速正弦扫描激励、脉冲激励和阶跃激励等几种方式。