单自由度系统强迫振动(悬臂梁)
单自由度系统强迫振动(悬臂梁)
一、实验目的
1、 测定带有集中荷重的悬臂梁系统,在自由端部位移激励下引起的强迫振动的振幅频率特性曲线;借助幅频特性曲线,求出系统的固有频率及阻尼常数; 2、 初步了解振动测试的一些仪器设备及测试方法。
二、实验装置及原理 1、 实验装置
一个单层框架结构的悬臂梁系统,固定端固定在底板上,自由端与激振器连接,其简图如图1所示。这个系统可看作如图2所示的,有阻尼的单自由度弹簧质量系统。 其中:
激振器
m:为悬臂梁系统的等效质量;
k:为悬臂梁系统的等效弹簧常数; c:为悬臂梁系统的阻尼常数;
x(t):为激振器激振器(谐振动)位移,x(t)=Asinωt。 2、 实验原理
测试系统的框图如图3所示。信号发生器可调节激振器的激振频率,激振器的激振频率由计数器读得,悬臂梁自由端的幅值由传感器经电荷放大器转换并放大,由电压表读得。
三、实验步骤 1、 开机,注意开机顺序依次为:信号发生器、功率放大器、频率计数器和测振仪。 2、 调节信号发生器(其振幅一般保持不变)和功率放大器,使激振器以较小的振幅激振;
图3
然后调节信号发生器的频率,从10-40Hz扫频,使振幅达到最大,即找到系统的共振频率,再轻微调节功率放大器的振幅峰F0,使共振时的位移达到所需振幅。 3、 然后从低频段各点扫描,找出各点频率下对应的位移振幅,频率间隔根据不同情况选取
(最好以位移振幅选取),并把各点数据记录表中和填入方格纸中,完成幅频曲线的绘制。 4、 检查幅频曲线的正确与否,偏差较大时,重新找取相应点的数据。根据图示幅频曲线,
由如下关系式计算系统的固有频率和阻尼常数。 5、 关机,把功率放大器的振幅调至最小,然后关闭仪器的电源,关机顺序正好与开机顺序
相反。
四、实验数据记录及计算结果
序号 1 2 ….
按照幅频曲线,运用半功率原理得到:
1
频率
振幅
A /Amax
10 36
f (Hz)
Frequency Response Function Curve
固有频率:f n =f m , 带宽:∆f =f 2−f 1 相对阻尼系数:ζ=
∆f
2f n
五、实验要求
1、 实验前必须带好方格纸,在实验过程中,将所测数据填入方格纸中,画出曲线的草图,并让老师检查方可离开。
2、 实验报告中必须达到实验报告基本要求,具备基本的数据表格和曲线图,认真做好实验报告。
3、 认真完成实验,注意实验安全事项。