结构动力学实验分析.doc

结构动力学实验分析 实验一 结构振动测试系统及基本参数的测量 实验目的与要求 1、了解结构振动测试系统的基本组成、仪器设备的基本原理和操作方法。 2、学习简谐振动中的频率和幅值（位移、速度、加速度）的测量方法。 实验原理 1、结构振动测试系统一般由激振系统、传感器及放大系统、数据采集与处理三部分组成。 2、对于简谐振动： 位移 速度 加速度 实验对象、实验系统框图及实验仪器 实验对象：振动台台面。 实验系统框图：见图1-1。 图1-1 振动基本参数测量实验框图 实验仪器： 信号发生器：用来发生正弦信号，其频率和电压幅值可调。 功率放大器：将来自信号发生器的电压信号进行功率放大输出，用以推动振动台工作。 电磁式振动台：振动台的台面可以按照信号发生器输出的信号的频率和幅值振动。 加速度传感器：将被测系统的机械振动量（加速度）转换成电量。 速度传感器：将被测系统的机械振动量（速度）转换成电量。 位移传感器：将被测系统的机械振动量（位移）转换成电量。 电荷放大器：将加速度传感器输出的较小的电荷信号放大成可供检测的电压信号。 测振放大器：将速度型测振传感器输出的较小的电流信号放大成可供检测的电压信号。 位移放大器：将位移型测振传感器输出的较小的电流信号放大成可供检测的电压信号。 数据采集与分析系统：记录和分析结构振动的各个参数。 实验步骤 按图所示连接实验仪器设备，并仔细检查确认无误。 依此打开信号发生器、功率放大器，预热5分钟。然后打开各放大器、数据采集与分析系统。 将信号发生器置于正弦信号输出，输出频率为10Hz。 缓慢调节信号发生器的电压，使振动台产生振动，在数据采集与分析系统中的示波器上观察到一个较稳定的正弦波形。 记录各仪器的指示值。 根据各仪器的标定系数，确定振动台的振动（加速度、速度、位移）幅值。 改变振动频率（10-100Hz），每隔10Hz，重复4、5、6项的内容。 将各仪器设备的输出旋扭恢复到零，依此关闭信号发生器、功率放大器、各个传感器放大器的开关，并关闭数据采集与分析系统。整理好实验现场。 整理实验报告 表1-1 结构振动基本参数测量 振动频率f= Hz 仪器读数 标定系数 实际幅值 加速度 速度 位移 实验二 单自由度系统自由振动实验 实验目的与要求 1、记录小阻尼情况下衰减振动的时间----位移曲线，了解阻尼对自由振动的影响。 2、测量并计算单自由度系统的固有周期、固有频率、对数递减率δ和阻尼比ξ。 实验原理 单自由度系统在小阻尼下的自由振动是衰减振动，位移随时间的变化规律为：，时间----位移曲线如下图所示： 图2-1 自由振动衰减曲线 利用该曲线可以读出自由振动的固有周期T，进而可计算出自由振动的固有频率f。利用该曲线还可以读出自由振动的两相临幅值Ai和Ai+1，由此可计算出对数递减率δ： 由对数递减率δ可得阻尼比： 为了避免偶然因素产生的误差，可以量测相隔n个周期的两个幅值，同样可以求得单自由度系统自由振动的固有周期、固有频率、对数递减率和阻尼比。 并且实验精度会更高。 实验对象、实验系统框图及实验仪器 实验对象：单自由度系统（质量块+弹性支撑杆）。 实验系统框图：见图2-2。 图2-2 单自由度系统自由振动实验框图 实验仪器： 力锤：用来发生激振信号。 加速度传感器：将被测系统的机械振动量（加速度）转换成电量。 电荷放大器：将加速度传感器输出的较小的电荷信号放大成可供检测的电压信号。 数据采集与分析系统：记录和分析结构振动的各个参数。 实验步骤 1、按图所示连接实验仪器设备，并仔细检查确认无误。 2、依此打开各放大器及数据采集与分析系统。 用力锤敲击质量块，使其产生自由衰减振动。 用数据采集与处理系统记录自由衰减振动时间历程曲线并打印。 根据自由衰减振动时间历程曲线确定和计算单自由度系统自由振动的固有周期、固有频率、对数递减率和阻尼比。 将各仪器设备的输出旋扭恢复到零，依此关闭电荷放大器的开关，关闭数据采集与分析系统。整理好实验现场。 整理实验报告 给出自由衰减振动时间历程曲线。 根据自由衰减振动时间历程曲线计算单自由度系统自由振动的固有周期、固有频率、对数递减率和阻尼比。 表2-1 单自由度系统自由振动实验数据与计算结果 T f Ai Ai+1(m) δ ζ 实验三 单自由度系统受迫振动实验 实验目的与要求 1、测绘受迫振动的幅频特性曲线，了解干扰力频率对振幅的影响。 2、掌握通过受迫振动测试系统固有频率和阻尼的方法。 实验原理 单自由度有阻尼系统在简谐力作用下