振動實驗報告二

姓名：李永能學(xué)號：0812407實驗二、單自由度系統(tǒng)衰減振動及固有頻率、阻尼比的測定實驗?zāi)康?、了解單自由度系統(tǒng)模型的自由衰減振動的相關(guān)概念；2、學(xué)習(xí)用頻譜分析信號的頻率；3、學(xué)習(xí)測試單自由度系統(tǒng)模型阻尼比的方法。實驗儀器ZJY-601A型振動教學(xué)試驗儀、計算機、DASP2005標準版軟件、質(zhì)量塊實驗原理單自由度系統(tǒng)的阻尼計算，是結(jié)構(gòu)和側(cè)真儀器的分析中是很重要的。阻尼的計算常常通過衰減振動的過程曲線振幅的衰減比例來進行計算的。用衰減波形求阻尼可以通過半個周期的相鄰兩個振幅絕對值之比，或經(jīng)過一個周期的兩個同方向相鄰振幅之比來計算。兩個相鄰振幅絕對值之比，稱為波形衰減系數(shù)。衰減振動波形圖而實際阻尼波形振幅讀數(shù)時，由于基線甚難處理，阻尼較大時，極限差一點，就相差河大，所以往往讀取相鄰兩個波形的峰峰值之比。這樣讀取數(shù)值就大為方便，求得阻尼比也更加正確，響應(yīng)x1=x(t1)，x1=x(t1+Td)，衰減系數(shù)ψ=eq\f(|AK|+|AK+1|,|AK+2|+|AK+3|)。為表示振幅衰減的方便性，先用自然對數(shù)來表示δ=lnψ=，得到阻尼比D=。實驗步驟1、正確安裝儀器，加裝砝碼，增加集中質(zhì)量，使結(jié)構(gòu)更接近單自由度模型。2、設(shè)置好采樣參數(shù)，并調(diào)節(jié)加窗函數(shù)旋鈕，使波形顯示區(qū)出現(xiàn)一紅色指數(shù)曲線。3、用手敲擊簡支梁，即能看到響應(yīng)衰減信號。4、記錄相鄰波峰值，并在頻譜圖中讀取對應(yīng)波形的頻率值，記錄數(shù)據(jù)。5、增加砝碼質(zhì)量（m1=2.5kg，m2=3.0kg，m3=3.5kg），重復(fù)上述步驟。實驗結(jié)果記錄整理與分析實驗次數(shù)第一峰峰值第二峰峰值一階固有頻率(Hz)阻尼比(%)波峰值波谷值峰峰值波峰值波谷值峰峰值2.5kg61.19-67.75128.9457.18-61.23118.4121.04.2783.0kg2.05-1.753.801.55-1.703.2520.04.1543.5kg4.26-4.628.884.08-3.217.2919.04.300實驗分析：⑴、固有頻率理論值已知45#鋼簡支梁尺寸為：700*50*8，兩支點距離：L=680mm鋼的彈性慣量E=200GPa；慣性矩I==2133mm4；，密度ρ=7.85×103kg/m3由此：簡支梁質(zhì)量m=ρ*V=7.85×103×（700×50×8）×10-9＝2.由于簡支梁的質(zhì)量不能忽略，因此在計算固有頻率時，需考慮簡支梁質(zhì)量的影響①、砝碼質(zhì)量M1=2.5kg時的系統(tǒng)固有頻率f1=÷2π＝÷2π＝21.08Hz；②、砝碼質(zhì)量M2=3.0kg時的系統(tǒng)固有頻率f2=÷2π＝÷2π=20.09Hz③、砝碼質(zhì)量M3=3.5kg時的系統(tǒng)固有頻率f3=÷2π＝÷2π=18.97Hz由此可見，固有頻率的計算值與實驗測量值基本一致，符合預(yù)期結(jié)果。⑵、系統(tǒng)阻尼比根據(jù)阻尼比D==可知，當系統(tǒng)阻尼c與彈性剛度k一定時，系統(tǒng)阻尼比D與系統(tǒng)質(zhì)量m成反比，即系統(tǒng)質(zhì)量越大，阻尼比越小。而實驗數(shù)據(jù)中，砝碼質(zhì)量M=3.5kg時所測得的系統(tǒng)阻尼比不符合實驗預(yù)期結(jié)果。原因可能如下：=1\*GB3①砝碼安裝過程中，出現(xiàn)碰撞等情況影響系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)=2\*GB3②在敲擊簡支梁時，引入了其他信號，影響了原有波形的穩(wěn)定輸出=3\*GB3③由于波形不穩(wěn)定且測量振幅較少的情況下，可能會出現(xiàn)較大的的測量誤差，另外的人為讀數(shù)等因素，最終影響對系統(tǒng)阻尼比的測量精確。實驗心得該實驗，使我對單自由度系統(tǒng)自由衰減振動的相關(guān)認識有了進一步的了解，通過測出系統(tǒng)的固有頻率與阻尼比等參數(shù)，鞏固了書上的知識并進行了運用，加深了解阻尼自由振動，使理論的知識實踐化。雖然實驗中由于實驗儀器的敏感性等原因，需要花費比較多的