強迫振動法測量單自由度系統(tǒng)固有頻率和阻尼比

本文格式為Word版，下載可任意編輯——強迫振動法測量單自由度系統(tǒng)固有頻率和阻尼比試驗大綱

一、試驗目的

1、學會測量單自由度系統(tǒng)強迫振動的幅頻特性曲線。

2、把握根據(jù)幅頻特性曲線確定系統(tǒng)的固有頻率和阻尼比的方法。二、試驗系統(tǒng)框圖

壓電式力傳感器質(zhì)量塊簡支梁電荷放大器激振器掃頻信號源電荷放大器動態(tài)分析儀計算機系統(tǒng)及分析軟件打印機或繪圖儀加速度傳感器

三、試驗原理

單自由度系統(tǒng)的力學模型如圖2-2所示。在簡諧激振力作用下，系統(tǒng)將做同頻率的簡諧強迫振動。設(shè)激振力的力幅為F0，鼓舞頻率為的運動微分方程式為：

??c?x?k?xFm?xM圖2-1試驗系統(tǒng)框圖f??2?，則系統(tǒng)

式中：m振動系統(tǒng)的質(zhì)量；c阻尼系數(shù)

k等效剛度系數(shù)k系統(tǒng)固有圓頻率m圖2-2單自由度系統(tǒng)力學模型KCX2?定義：?0??c系統(tǒng)阻尼比2km則運動方程為

???2??0x???02x?F/mx令F?F0sin?t，則方程的特解為：

x?Asin(???)?Asin(2?f??)

式中：A強迫振動振幅，?初相位且A?F0/m(?0??)?4???222202

2上式稱為系統(tǒng)的幅頻特性，其幅頻特性曲線如圖2-3所示。

圖2-3單自由度系統(tǒng)振動的幅頻特性曲線Amax0.707Amax根據(jù)振動理論定義，振動幅頻特性曲線上幅值極大的頻率稱為共振頻率。當使用不同傳感器進行測量時，其共振頻率與系統(tǒng)固有頻率的關(guān)系分別為：

?x??01?2?2?v??0

?a??01?2?2

由上式可見，在幅頻特性圖上，質(zhì)量塊受力產(chǎn)生的強迫振動共振頻率?x總是小于系統(tǒng)的固有頻率?0，?v在數(shù)值上與?0相等，而?a總是大于系統(tǒng)的固有頻率?0，阻尼越小三者越靠近，因此，在小阻尼狀況下可以采用?x、?v和?a作為

?0的估計值。

系統(tǒng)的阻尼比可以采用半功率點的方法計算。由振動理論可知，0.707Amax所對應的兩個頻率分別為半功率點頻率f1、f2，則阻尼比為

??四、試驗方法

1、激振器安裝

f2?f12f0把激振器安裝在支架上，將激振器和支架固定在試驗臺基座上，并保證激振器頂桿對簡支梁有一定的預壓力（不要超過激振桿上的紅線標識），用專用連接線連接激振器和信號源輸出接口。

2、連接測試系統(tǒng)

將力傳感器輸出信號接到采集儀的1-1通道。點擊采樣控制欄的運行參數(shù)按鈕

，設(shè)置參考通道為1-1，將加速度傳感器放置在質(zhì)量快上，傳感器的輸出信

號接到采集儀的1-2通道。

3、儀器設(shè)置：開啟儀器電源，進入控制分析軟件，新建一個文件（文件名自定），設(shè)置采樣頻率、量程范圍、工程單位和標定值等參數(shù)，開2個顯示窗口，在數(shù)據(jù)顯示窗口內(nèi)點擊鼠標右鍵，選擇信號，分別選擇顯示時間波形1-1和1-2，開始采集數(shù)據(jù)。

4、調(diào)理掃頻信號源的輸出電壓后，以2—5Hz的頻率間隔改變輸出頻率，同時記錄各頻率點的加速度響應幅值，直到系統(tǒng)出現(xiàn)共振。注意在共振峰附近盡量增加測試點數(shù)，并將振動幅值及對應頻率填入表中。五、試驗結(jié)果分析

1、試驗數(shù)據(jù)頻