[高等教育]機(jī)械工程測(cè)試技術(shù)課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)要求-資料下載頁(yè)
2025-08-21 16:19本頁(yè)面
【正文】 一階固有頻率和阻尼系數(shù)； ，和理論計(jì)算值對(duì)比，分析兩者差異的原因。三、相關(guān)知識(shí)要點(diǎn) 懸臂梁前三階的振動(dòng)型態(tài)如圖若只按一階振動(dòng)型振動(dòng)，其自由端的橫向振動(dòng)可看成為一單自度振動(dòng)，其型態(tài)也可用控制工程中所述的二階欠阻尼系統(tǒng)來(lái)描述（注意：一階振型和二階欠阻尼系統(tǒng)中的兩個(gè)“階”是不同的概念）。從懸臂梁系統(tǒng)、自由端處的輸入、自由端處的振動(dòng)輸出三者關(guān)系來(lái)看，屬已知（但要測(cè)出來(lái)）輸入、輸出，識(shí)別（分析出）系統(tǒng)的問(wèn)題。因此可通過(guò)頻率特性分析，獲取懸臂梁系統(tǒng)的一些動(dòng)態(tài)特性。頻率特性可用實(shí)、虛頻，或幅、相頻，或Nyquist圖表示。從懸臂梁自由端處的振動(dòng)來(lái)看，若自由端施加一初位移或初速度，梁將作衰減振動(dòng)。在自由端拾取振動(dòng)，其類同一個(gè)二階小阻尼系統(tǒng)在一初位移或初速度下的階躍或脈沖響應(yīng)過(guò)程（見(jiàn)控制工程，二階系統(tǒng)時(shí)域響應(yīng)分析）。自由端拾取的振動(dòng)（時(shí)域響應(yīng)）也含有該懸臂梁一階固有頻率和阻尼系數(shù)的的信息。 以上兩種方法分屬頻域方法和時(shí)域方法。輸入可用多種方式，或力，或位移，或需測(cè)試，或可不測(cè)試；輸出（橫向振動(dòng)）也可由多種方式測(cè)試，送入計(jì)算機(jī)并作分析。因此可設(shè)計(jì)出多種實(shí)驗(yàn)和分析方案來(lái)完成實(shí)驗(yàn)要求。選取傳感器時(shí)請(qǐng)注意其測(cè)量原理，性能指標(biāo)；數(shù)據(jù)采集時(shí)請(qǐng)注意采樣頻率及采樣長(zhǎng)度的選擇及對(duì)分析結(jié)果影響；信號(hào)的頻譜分析原理，頻率分辯率；虛擬儀器及其使用。附：懸臂梁固有頻率的理論計(jì)算可按下式計(jì)算懸臂梁的前三階固有頻率： （rad/s） i =1,2,3 或 （Hz） i=1,2,3 其中：A為等截面懸臂梁的橫截面積，A=截面寬度b *截面高度h；（m）l為等截面懸臂梁的長(zhǎng)度（m）；梁的材料密度＝；材料彈性模量E=206GPa；對(duì)截面中性軸的慣性矩I=；振型常數(shù)：l＝,l=,l= 四、可提供的實(shí)驗(yàn)設(shè)備懸臂梁，加速度傳感器及放大器，電渦流位移傳感器，動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀及應(yīng)變片，力錘， USB6009數(shù)據(jù)采集卡，PC機(jī)，虛擬儀器程序及說(shuō)明。五、實(shí)驗(yàn)報(bào)告要求 實(shí)驗(yàn)?zāi)康暮驮恚?實(shí)驗(yàn)過(guò)程； 整理和分析實(shí)驗(yàn)中得到的振動(dòng)信號(hào)的數(shù)據(jù)，并分析其結(jié)果；機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要?jiǎng)討B(tài)特性識(shí)別方面當(dāng)前科技發(fā)展?fàn)顩r。六、各種可能的方案（18種）（一） 頻域方法 力錘脈沖激振，加速度傳感器拾取輸出，獲得頻率特性（1） 用頻率特性的實(shí)、虛頻來(lái)分析；（2） 用頻率特性的幅、相頻來(lái)分析；（3） 用頻率特性的Nyquist圖來(lái)分析。 力錘脈沖激振，電渦流位移傳感器拾取輸出，獲得頻率特性（1） 用頻率特性的實(shí)、虛頻來(lái)分析；（2） 用頻率特性的幅、相頻來(lái)分析；（3） 用頻率特性的Nyquist圖來(lái)分析。（二）時(shí)域?yàn)橹鞯姆椒ǔ趺}沖，只用加速度傳感器拾取輸出，獲得衰減振動(dòng)的加速度時(shí)域信號(hào)（1） 分析衰減振動(dòng)的加速度時(shí)域信號(hào)；（2） 分析衰減振動(dòng)的加速度時(shí)域信號(hào)，并對(duì)時(shí)域信號(hào)作自功率譜分析。初脈沖，只用電渦流位移傳感器拾取輸出，獲得衰減振動(dòng)的位移時(shí)域信號(hào)（3） 分析衰減振動(dòng)的位移時(shí)域信號(hào)；（4） 分析衰減振動(dòng)的位移時(shí)域信號(hào)，并對(duì)時(shí)域信號(hào)作自功率譜分析。初脈沖，只用應(yīng)變片及動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀及拾取輸出，獲得衰減振動(dòng)的應(yīng)變時(shí)域信號(hào)（5） 分析衰減振動(dòng)的應(yīng)變時(shí)域信號(hào)；（6） 分析衰減振動(dòng)的應(yīng)變時(shí)域信號(hào)，并對(duì)時(shí)域信號(hào)作自功率譜分析。初位移，只用加速度傳感器拾取輸出，獲得衰減振動(dòng)的加速度時(shí)域信號(hào)（7） 分析衰減振動(dòng)的加速度時(shí)域信號(hào)；（8） 分析衰減振動(dòng)的加速度時(shí)域信號(hào)，并對(duì)時(shí)域信號(hào)作自功率譜分析。初位移，只用電渦流位移傳感器拾取輸出，獲得衰減振動(dòng)的位移時(shí)域信號(hào)（9） 分析衰減振動(dòng)的位移時(shí)域信號(hào)；（10） 分析衰減振動(dòng)的位移時(shí)域信號(hào)，并對(duì)時(shí)域信號(hào)作自功率譜分析。初位移，只用應(yīng)變片及動(dòng)態(tài)應(yīng)變儀及拾取輸出，獲得衰減振動(dòng)的應(yīng)變時(shí)域信號(hào)（11） 分析衰減振動(dòng)的應(yīng)變時(shí)域信號(hào)；（12） 分析衰減振動(dòng)的應(yīng)變時(shí)域信號(hào)，并對(duì)時(shí)域信號(hào)作自功率譜分析。17
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