强振动实验报告机械制造机械理论及资料_机械制造-机械理论及资料.pdf

《强振动实验报告机械制造机械理论及资料_机械制造-机械理论及资料.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《强振动实验报告机械制造机械理论及资料_机械制造-机械理论及资料.pdf（24页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、.结构强度与振动实验技术报告 学 院：能源与动力学院 姓 名：学 号：SX1 导 师：指导教师：沈 承 同组人员：2015 年 6 月 .实验一 单自由度系统的动力吸振实验 一、实验目的 通过对单自由度系统施加动力吸振器，减小其振动量，观察实验现象，灵活 掌握动力减振实验方法。二、实验内容 基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论，测试单自由度系统的固 有频率，了解动力吸振器的设计过程，采用动力吸振器后单自由度系统的减振效 果。三、实验原理 所谓吸振就是将原系统的振动能量转移到附加 系统，从而使原系统的振动减小。动力吸振器利用联 结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振，即将 原振动系统的

2、振动能量转移到附加的弹簧质量振动 系统上了。单式动力吸振器是一个单自由度振动系统，与单自由度振动主系统一起构成二自由度系统，力学 模型如右图所示。主系统质量 m1，刚度 k1，位移 y1。吸振器质量 m，刚度 k，位移 y。激扰力为 F sin t。系统的运动微分方程如下（无阻尼）：m1 y1 k1 k2 y1 k2 y2 F sin t m1 y2 k2 y2 y1 0 设其稳态响应为 y1 A1 sin t y2 A2 sin t .的动力吸振实验一实验目的通过对单自由度系统施加动力吸振器减小其振动量观察实验现象灵活掌握动力减振实验方法二实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论

3、测试单自由度系统的固有频率了解动力吸振器的设从而使原系统的振动减小动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振即将原振动系统的振动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了单式动力吸振器是一个单自由度振动系统与单自由度振动主系统一起构成二自设其稳态响应为代入得到令主系统的固有角频率动力吸振器的固有角频率主系统的静位移质量比值上式可以改变为无量纲形式当单式动力吸振器的固有角频率等于外力的角频率时外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力此时设备不振.代入得到：F k2 m2 2 A1 k2 m1 2 k2 m2 2 k2 2 k1 A2 Fk 2 k2 m1 2 k2 m2 2 k22 k1 令

4、1 k1/m1 主系统的固有角频率；2 k2/m2 动力吸振器的固有角频率；st F/k1 主系统的静位移；m2 /m1 质量比值；上式可以改变为无量纲形式：A1 1/2 2 1 /2/2/st 2 1 2 1 A2 1 1 /2/2/st 2 1 2 1 2 2 2 2/1 2 2 2 2/1 当单式动力吸振器的固有角频率 2 等于外力的角频率 时，外力正好等于 动力吸振器的弹性恢复力 k2 A2，此时设备不振动，从而达到了减震的目的。因此，可以调节动力吸振器的质量 m 或刚度 k，使其起到减震的目的。设备安装了动力 吸振器后，整个系统变成了两个自由度。共振峰对应的整个系统的固有频率 a，b

5、，当 1 2 时，整个系统的固有频率 为：2 2 a 1 2 4 2 2 2 b 1 2 2 4 动力吸振器主要用在外力角频率不变的场合，或者当外力角频率改变时，能 控制动力吸振器的固有角频率 随外力角频率成正比变化的场合。.的动力吸振实验一实验目的通过对单自由度系统施加动力吸振器减小其振动量观察实验现象灵活掌握动力减振实验方法二实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论测试单自由度系统的固有频率了解动力吸振器的设从而使原系统的振动减小动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振即将原振动系统的振动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了单式动力吸振器是一个单自由度振动系统与

6、单自由度振动主系统一起构成二自设其稳态响应为代入得到令主系统的固有角频率动力吸振器的固有角频率主系统的静位移质量比值上式可以改变为无量纲形式当单式动力吸振器的固有角频率等于外力的角频率时外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力此时设备不振.四、实验仪器 本次实验主要采用江苏联能力学教学装置、力锤、位移传感器、YE6251 数 据采集仪、计算机、激振器等。五、实验步骤 1、将系统安装成单自由度无阻尼系统，利用锤击法，得到系统的大致固有 频率。2、将激振器对准单自由度系统，将信号源设置为输出正弦信号。3、在固有频率附近调节信号源的频率，观察输出幅值为最大时的频率为单 自由度系统的共振频率 ,同时记下加速

7、度的幅度。4、将吸振块安装于第二个质量块上，用电涡流传感器对准此质量块，打开 一个 FFT 视图，并调节附加质量块杆的长度使其与上面的单自由度系统的固有频 率一致。5、将吸振块安装于第一个质量块上，打开信号源让其对第一质量块激振，这时记录下加速度的幅度。六、实验数据记录与整理 （1）试件原固有频率由图 1 可知：42.6HZ .的动力吸振实验一实验目的通过对单自由度系统施加动力吸振器减小其振动量观察实验现象灵活掌握动力减振实验方法二实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论测试单自由度系统的固有频率了解动力吸振器的设从而使原系统的振动减小动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力

8、来实现吸振即将原振动系统的振动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了单式动力吸振器是一个单自由度振动系统与单自由度振动主系统一起构成二自设其稳态响应为代入得到令主系统的固有角频率动力吸振器的固有角频率主系统的静位移质量比值上式可以改变为无量纲形式当单式动力吸振器的固有角频率等于外力的角频率时外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力此时设备不振.图 1 (2)吸振器固有频率由图 2 可知：39.7HZ 图 2 .的动力吸振实验一实验目的通过对单自由度系统施加动力吸振器减小其振动量观察实验现象灵活掌握动力减振实验方法二实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论测试单自由度系统的固有频率了解动力吸

9、振器的设从而使原系统的振动减小动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振即将原振动系统的振动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了单式动力吸振器是一个单自由度振动系统与单自由度振动主系统一起构成二自设其稳态响应为代入得到令主系统的固有角频率动力吸振器的固有角频率主系统的静位移质量比值上式可以改变为无量纲形式当单式动力吸振器的固有角频率等于外力的角频率时外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力此时设备不振.（3）无吸振器的试件原始响应，可以发现固有频率时的响应幅值 图 3 （4）加上吸振器后的响应，可以发现固有频率时的响应幅值明显降低。.的动力吸振实验一实验目的通过对单自由度系统施加动力吸

10、振器减小其振动量观察实验现象灵活掌握动力减振实验方法二实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论测试单自由度系统的固有频率了解动力吸振器的设从而使原系统的振动减小动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振即将原振动系统的振动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了单式动力吸振器是一个单自由度振动系统与单自由度振动主系统一起构成二自设其稳态响应为代入得到令主系统的固有角频率动力吸振器的固有角频率主系统的静位移质量比值上式可以改变为无量纲形式当单式动力吸振器的固有角频率等于外力的角频率时外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力此时设备不振.图 4 七、实验分析 单自由度系统在固有频率

11、下发生共振，产生较大的响应幅值。接入吸振器后，系统成为二自由度振动系统，在原固有频率正弦激励信号下，可以发现原系统的 振动幅值几乎为零，达到吸振目的。理论上，当吸振器的固有频率和单自由度系 统的固有频率相等时，原系统振幅为零。.的动力吸振实验一实验目的通过对单自由度系统施加动力吸振器减小其振动量观察实验现象灵活掌握动力减振实验方法二实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论测试单自由度系统的固有频率了解动力吸振器的设从而使原系统的振动减小动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振即将原振动系统的振动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了单式动力吸振器是一个单自由度振动系统

12、与单自由度振动主系统一起构成二自设其稳态响应为代入得到令主系统的固有角频率动力吸振器的固有角频率主系统的静位移质量比值上式可以改变为无量纲形式当单式动力吸振器的固有角频率等于外力的角频率时外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力此时设备不振.实验二 梁模态实验 一、实验目的 分别利用多点激励单点响应方法、单点激励多点响应方法得到梁的模态参数，观测实验现象，理解两种方法的理论依据，理解模态模型验证的必要性。二、实验内容 选取一端简支一端固支结构的梁，利用两种模态测试方法对梁进行模态实验，对比两种方法的测试结果，利用模态理论分析实验结果的差异。三、实验原理 当系统的所有阻尼均为比例阻尼或小阻尼时，阻尼矩

13、阵为对称实数矩阵，可 经模态坐标变换后解耦变成对角阵，系统频响函数可按实模态展开。若在 p 点激 励，在 l 点测量，则对于粘性阻尼频响函数可表示为：n 1 li pi H lp()ki 2 i 1 2 j i 1 i i 其中，ki 为第 i 阶模态刚度，li 为第 i 阶主振型向量中第 l 个元素，而 pi 为 第 i 阶主振型向量中第 p 个元素。当激励频率在系统某阶固有频率 i 附近时，该 阶模态导纳便起主导作用，其余各阶模态导纳的影响可忽略不计，即 H lp(i)H lpi(i)亦即：1 li pi H lp(i)ki 2 j i 从而有：li pi H lp(i)2ki i .的动

14、力吸振实验一实验目的通过对单自由度系统施加动力吸振器减小其振动量观察实验现象灵活掌握动力减振实验方法二实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论测试单自由度系统的固有频率了解动力吸振器的设从而使原系统的振动减小动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振即将原振动系统的振动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了单式动力吸振器是一个单自由度振动系统与单自由度振动主系统一起构成二自设其稳态响应为代入得到令主系统的固有角频率动力吸振器的固有角频率主系统的静位移质量比值上式可以改变为无量纲形式当单式动力吸振器的固有角频率等于外力的角频率时外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力此时设备不

15、振.由响应的幅频曲线的峰值位置，便可近似确定 i 阶固有频率 i。由 i 两侧半 功率带宽，可以确定 i 阶模态阻尼比 i/2 r 。本次实验采用一端简支一端固支梁，当采取多点激励单点响应方式时，将梁 等分 18 份，测量中间的 17 个测点，进而获得前四阶模态参数。取第 5 点作为响 应点，依次敲击 1 至 17 号测点，可以得到：H 51(1)51 11 2k1 1 H 52(1)51 21 2k1 1 51 17,1 H 5,17(1)2k1 1 显然可得，1 阶振型为：11 H 51(1)21 H52(1)r 17,1 H5,17(1)按照上述原理，可以依次测得 2 至 4 阶振型向量

16、。由于缺少响应的相频特性，故不能直接确定各分量的正负号，我们参照软件 自动绘制的振型图，将各自分量的正负号确定出来。对于简支梁的一点激励多点响应法，与上述原理相同，只是我们使用该方法，测得的是频响函数矩阵的某一列，同样可以得到近似的各阶模态向量。四、实验仪器 本次实验主要采用力锤、加速度传感器、YE6251 数据采集仪、计算机等。五、实验步骤 1、在教学装置选择 中，选择结构类型为 一端简支一端固支梁 ，选择等 份数为 18，测量 17 个测点。.的动力吸振实验一实验目的通过对单自由度系统施加动力吸振器减小其振动量观察实验现象灵活掌握动力减振实验方法二实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振

17、的基本理论测试单自由度系统的固有频率了解动力吸振器的设从而使原系统的振动减小动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振即将原振动系统的振动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了单式动力吸振器是一个单自由度振动系统与单自由度振动主系统一起构成二自设其稳态响应为代入得到令主系统的固有角频率动力吸振器的固有角频率主系统的静位移质量比值上式可以改变为无量纲形式当单式动力吸振器的固有角频率等于外力的角频率时外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力此时设备不振.2、采用多点激励单点响应方式时，将拾振点放在第 5 点。采用单点激励多 点响应方式时，对第 5 点进行锤击激励。3、将力通道的低通滤波器设置

18、为 1KHz,将拾振的加速度通道的低通滤波器 设置为 2KHz。4、用力锤对第 1 点激振，对应的激励为 f1,响应为 1，平均 3 次，对应的数 据为第 1 批数据，以此类推，测量完全部测点。5、选择 教学装置模态分析和振型动画显示 ，调入测量数据进行分析。六、实验数据记录与整理 （1）多点激励单点响应（此处选择 5 号点响应）频响函数和相位图，可以分析出前 4 阶频率：图 5 （2）多点激励单点响应（5 号点）前 4 阶振型：.的动力吸振实验一实验目的通过对单自由度系统施加动力吸振器减小其振动量观察实验现象灵活掌握动力减振实验方法二实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论测试单

19、自由度系统的固有频率了解动力吸振器的设从而使原系统的振动减小动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振即将原振动系统的振动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了单式动力吸振器是一个单自由度振动系统与单自由度振动主系统一起构成二自设其稳态响应为代入得到令主系统的固有角频率动力吸振器的固有角频率主系统的静位移质量比值上式可以改变为无量纲形式当单式动力吸振器的固有角频率等于外力的角频率时外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力此时设备不振.图 6 （3）单点激励多点响应（激励 5 号点）频响函数和相位图，可以分析前 4 阶频 率：图 7 （4）单点激励多点响应（激励 5 号点）前 4 阶振型：

20、.的动力吸振实验一实验目的通过对单自由度系统施加动力吸振器减小其振动量观察实验现象灵活掌握动力减振实验方法二实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论测试单自由度系统的固有频率了解动力吸振器的设从而使原系统的振动减小动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振即将原振动系统的振动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了单式动力吸振器是一个单自由度振动系统与单自由度振动主系统一起构成二自设其稳态响应为代入得到令主系统的固有角频率动力吸振器的固有角频率主系统的静位移质量比值上式可以改变为无量纲形式当单式动力吸振器的固有角频率等于外力的角频率时外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力此时

21、设备不振.图 8 （5）两种方法结果对比 本次实验中，试件梁的结构尺寸：长 l 610mm,宽 b 49mm,厚度 h 8.8mm。材料参数：45钢，弹性模量 E 210GPa,密度 7800Kg m3 横截面积：A 49 8.8 4.32 10 4 2 49 8.8 3 10 9 4。m 截面惯性矩：I 12 2.8 m 据此可求出一端固支一端简支梁的理论固有频率。下表为利用多点激励单点 响应和单点激励多点响应两种方式测得的实验值和理论值的比较。表 1 两种方式实验值与理论值的比较 固有频率(Hz)一阶 二阶 三阶 四阶 理论值 87.3 283.2 590.73 998.57 多激单响 6

22、3.48 205.48 439.45 729.98 实验值 单激多响 63.48 207.52 441.89 715.33 .的动力吸振实验一实验目的通过对单自由度系统施加动力吸振器减小其振动量观察实验现象灵活掌握动力减振实验方法二实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论测试单自由度系统的固有频率了解动力吸振器的设从而使原系统的振动减小动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振即将原振动系统的振动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了单式动力吸振器是一个单自由度振动系统与单自由度振动主系统一起构成二自设其稳态响应为代入得到令主系统的固有角频率动力吸振器的固有角频率主系统

23、的静位移质量比值上式可以改变为无量纲形式当单式动力吸振器的固有角频率等于外力的角频率时外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力此时设备不振.多激单响 27.3%27.44%25.6%26.89%误差 单激多响 27.3%26.7%25.2%28.36%七、实验分析 由上表可以看出，利用多点激励单点响应方法以及单点激励多点响应方法得 到的梁模态参数差别不大，除了第四阶相差稍多之外，其余阶差别可以忽略。这 说明，用两种方法测模态在本质上是一致的，都可以得到准确的试验模态。从实 验测得的频率与理论频率对比，可以发现各阶实验值均比理论值小，原因可能是 未考虑转动惯量与剪切变形对频率的影响。由于共振法略去了相

24、邻模态的影响，因此得到的模态不纯，其精度较差，特别在识别模态阻尼比和振型时，可能引起 很大的误差。.的动力吸振实验一实验目的通过对单自由度系统施加动力吸振器减小其振动量观察实验现象灵活掌握动力减振实验方法二实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论测试单自由度系统的固有频率了解动力吸振器的设从而使原系统的振动减小动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振即将原振动系统的振动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了单式动力吸振器是一个单自由度振动系统与单自由度振动主系统一起构成二自设其稳态响应为代入得到令主系统的固有角频率动力吸振器的固有角频率主系统的静位移质量比值上式可以改

25、变为无量纲形式当单式动力吸振器的固有角频率等于外力的角频率时外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力此时设备不振.实验三 转子临界转速测量实验 一、实验目的 1、观察转子在亚临界、临界及超临界的工作状况 2、计算转子的理论临界转速，并与实测值作比较 3、分析研究在实验中产生的各种物理现象，了解影响转子临界转速的各种 因素。4、熟悉实验设备及其操作方法；熟悉软件应用。二、实验内容 通过对电动机转速的无级变速，得到转子的实际临界转速，并与理论计算值 进行比较。三、实验原理 电涡流位移传感器 光电转速传感器 电动机 底座 支承 盘 轴 支承 联轴器 图 9 图 9 为临界转速实验装置示意图，其结构为单盘转

26、子以简支形式支承在滑动 轴承上。实验圆盘安装在轴的跨度中间。整个转子由变速电动机带动旋转，电动 机的转速通过调压变压器控制，可无级变速。转速测量：本实验系统采用的是光电转速传感器，在转轴上贴有反光条，转 轴每转动一周光电转速传感器感应一个脉冲。此脉冲就是键相位，反光条所在的 .的动力吸振实验一实验目的通过对单自由度系统施加动力吸振器减小其振动量观察实验现象灵活掌握动力减振实验方法二实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论测试单自由度系统的固有频率了解动力吸振器的设从而使原系统的振动减小动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振即将原振动系统的振动能量转移到附加的弹簧质

27、量振动系统上了单式动力吸振器是一个单自由度振动系统与单自由度振动主系统一起构成二自设其稳态响应为代入得到令主系统的固有角频率动力吸振器的固有角频率主系统的静位移质量比值上式可以改变为无量纲形式当单式动力吸振器的固有角频率等于外力的角频率时外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力此时设备不振.位置就是振动相位零角度对应的实际位置。同时，转速脉冲信号输入测量系统的 转速输入通道用于转速测量。转速的测量可以通过计数器测量单位时间内键相位 脉冲的个数得到（计数法），可以测量 2 个键相位脉冲之间的时间 T 得到（测周 期法）。振动传感器：旋转机械的振动测量有多种传感器，其中电涡流传感器为非接 触式，用于直接

28、测量旋转轴的振动位移。振动测量模块可以给电涡流振动位移传感器提供工作电源、对反馈的振动信 号进行测量、分析。等角度数据采集：不同于一般数据采集系统的是旋转机械的振动数据采集必 须保证等角度，即：在转子的每个转动周期 T 内采集 Kph 个数据，称之为等角度 采样或称整周期采样。轴心轨迹：旋转机械振动实验的一个突出特点。在旋转轴的水平、垂直两个 方向分别安装两只互相垂直 的位移传感器，两路信号分别 输入示波器的 X、Y 轴，可以 合成显示转轴轴心的运转轨 迹。实验中采用软件中的重采 样时间波形，即可看到转子轴心轨迹。四、实验步骤 1测量参数设置 分析模式：瞬态 阶次上限：64X .的动力吸振实验

29、一实验目的通过对单自由度系统施加动力吸振器减小其振动量观察实验现象灵活掌握动力减振实验方法二实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论测试单自由度系统的固有频率了解动力吸振器的设从而使原系统的振动减小动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振即将原振动系统的振动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了单式动力吸振器是一个单自由度振动系统与单自由度振动主系统一起构成二自设其稳态响应为代入得到令主系统的固有角频率动力吸振器的固有角频率主系统的静位移质量比值上式可以改变为无量纲形式当单式动力吸振器的固有角频率等于外力的角频率时外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力此时设备不振.阶次分

30、辨率：0.125X 转速控制：通过转速控制数据采集的进行 起始转速：1000rpm 结束转速：6000rpm（应大于临界转速）转速间隔：50rpm 显示阶次：1X(显示工频振动)2.测量通道参数设置测量通道各参数见下图 图 10 3.信号选择 对照图 11 的信号选择对话框，选择需要显示的信号类型 .的动力吸振实验一实验目的通过对单自由度系统施加动力吸振器减小其振动量观察实验现象灵活掌握动力减振实验方法二实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论测试单自由度系统的固有频率了解动力吸振器的设从而使原系统的振动减小动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振即将原振动系统的振

31、动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了单式动力吸振器是一个单自由度振动系统与单自由度振动主系统一起构成二自设其稳态响应为代入得到令主系统的固有角频率动力吸振器的固有角频率主系统的静位移质量比值上式可以改变为无量纲形式当单式动力吸振器的固有角频率等于外力的角频率时外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力此时设备不振.图 11 4.调出 Bode 图的相频曲线 （1）首先建立显示 Bode 图的幅频曲线窗口；（2）在 Bode 图窗口中点击鼠标右键，选择“图形属性”弹出右边的对话框；（3）进入“坐标”，在右下“Y 轴”选项下拉菜单中选择“相频”，如图 12 .的动力吸振实验一实验目的通过对单自由度系统施

32、加动力吸振器减小其振动量观察实验现象灵活掌握动力减振实验方法二实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论测试单自由度系统的固有频率了解动力吸振器的设从而使原系统的振动减小动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振即将原振动系统的振动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了单式动力吸振器是一个单自由度振动系统与单自由度振动主系统一起构成二自设其稳态响应为代入得到令主系统的固有角频率动力吸振器的固有角频率主系统的静位移质量比值上式可以改变为无量纲形式当单式动力吸振器的固有角频率等于外力的角频率时外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力此时设备不振.图 12 （4）显示转速 由主菜单“

33、显示”中选择“转速显示”，调出转速显示框，显示框大小、位置可调整。（5）测试 由主菜单“控制”中选择“启动采样”，进入数据采集。图 13 所示的测试界面分别显示了重采样波形、阶次谱、Bode 相频曲线、Bode幅频曲线。图 13 .的动力吸振实验一实验目的通过对单自由度系统施加动力吸振器减小其振动量观察实验现象灵活掌握动力减振实验方法二实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论测试单自由度系统的固有频率了解动力吸振器的设从而使原系统的振动减小动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振即将原振动系统的振动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了单式动力吸振器是一个单自由度振动

34、系统与单自由度振动主系统一起构成二自设其稳态响应为代入得到令主系统的固有角频率动力吸振器的固有角频率主系统的静位移质量比值上式可以改变为无量纲形式当单式动力吸振器的固有角频率等于外力的角频率时外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力此时设备不振.五、相关材料数据及理论公式 该实验轴径 d 9.5mm,跨度 l 24cm，质量 m 800 g。1.无盘有重轴的临界转速 cr 轴 2 EJ cr 轴 2 A l 式中：J 截面的惯性矩，J d 4，其中 d 为转轴的直径，m；64 E 弹性模量，210 Gpa；转子材料密度：7800kg/m3；A 转轴的截面积，A d 2 4,m2 2 EJ 2 210

35、 109 9.5 10 3 4 因此 cr 轴 2 2 2 64 2 2109 A24 24 1010 9.5 10 l 3 7800 4 2.单盘无重轴的临界转速 cr 盘 48 210 9 3.14 9.5 10 3 4 10 64 48EJ 3 24 102 cr 盘 c l 3 603 m盘 m盘 800 10 3 式中：c 装盘处的刚性系数，c 48EJ，N m2；其中 E、J、l 同前式；l 3 m盘 盘的质量，kg 3.单盘均质轴转子的临界转速 cr 1 1 1 2 2 2 cr cr 轴 cr 盘 30 ncr cr 式中:ncr 理论计算临界转速，rpm .的动力吸振实验一实

36、验目的通过对单自由度系统施加动力吸振器减小其振动量观察实验现象灵活掌握动力减振实验方法二实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论测试单自由度系统的固有频率了解动力吸振器的设从而使原系统的振动减小动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振即将原振动系统的振动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了单式动力吸振器是一个单自由度振动系统与单自由度振动主系统一起构成二自设其稳态响应为代入得到令主系统的固有角频率动力吸振器的固有角频率主系统的静位移质量比值上式可以改变为无量纲形式当单式动力吸振器的固有角频率等于外力的角频率时外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力此时设备不振.wcr 轴

37、 wcr 盘=2109 603=579.77 因此，wcr 2 2 603 2+2109 2 wcr 盘 +wcr 轴 ncr 30 579.77=5539.2rpm 即理论临界转速为 5539.2rpm，由图 13 可知，实测临界转速为 4096rpm，实测值 比理论值小。六、实验数据记录与整理 表 2 实验记录数据 转 3500 4000 4500 4700 4900 5000 5100 5300 5500 5700 5900 6000 速 挠 16（um）20.8 19.4 19.5 17.3 16.6 14.9 10.9 7.2 24 8.2 13.7 度 24 22 20 18 16

38、 14 12 10 8 6 4000 4500 5000 5500 6000 3500 图 14 实测转速-挠度曲线 轴心轨迹如图 15，.的动力吸振实验一实验目的通过对单自由度系统施加动力吸振器减小其振动量观察实验现象灵活掌握动力减振实验方法二实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论测试单自由度系统的固有频率了解动力吸振器的设从而使原系统的振动减小动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振即将原振动系统的振动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了单式动力吸振器是一个单自由度振动系统与单自由度振动主系统一起构成二自设其稳态响应为代入得到令主系统的固有角频率动力吸振器的固

39、有角频率主系统的静位移质量比值上式可以改变为无量纲形式当单式动力吸振器的固有角频率等于外力的角频率时外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力此时设备不振.图 15 轴心轨迹 七、实验中的异常现象及误差分析 1、在转速达到 5700rpm 时，挠度突然增大,初步分析为实验设备的问题；2、理论临界转速比实测转速大，是因为系统的阻尼较大，阻尼系数越大，则两 者相差越大；八、改进意见 1、在实验过程中，发现实验设备在多年的操作中，出现了损坏，导致实验数据 不准确，软件系统存在一部分 bug,因此建议更新设备及系统；2、通过数学力学分析，建立模型对理论值与实测值之间的差异进行修正，以便 两者更好的吻合。.的动

40、力吸振实验一实验目的通过对单自由度系统施加动力吸振器减小其振动量观察实验现象灵活掌握动力减振实验方法二实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论测试单自由度系统的固有频率了解动力吸振器的设从而使原系统的振动减小动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振即将原振动系统的振动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了单式动力吸振器是一个单自由度振动系统与单自由度振动主系统一起构成二自设其稳态响应为代入得到令主系统的固有角频率动力吸振器的固有角频率主系统的静位移质量比值上式可以改变为无量纲形式当单式动力吸振器的固有角频率等于外力的角频率时外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力此时设备不

41、振.实验四 材料疲劳实验 一、实验目的 通过材料试验机对某一材料进行疲劳动强度测试，观察实验现象，掌握动强 度实验中试件设计和试验设计的过程。二、实验内容 对某一材料（金属或复合材料）进行疲劳实验的试件设计，说明试件设计的 力学原理，对不同的试验设计方法（如力、位移、应变控制下的加载方式）进行 分析，对实验现象和实验结果进行分析。三、试件设计 将 2.5 维机织复合材料板切割成试验件所需的形状和尺寸，静载拉伸和拉-拉疲劳试件的几何形状和尺寸如图 16 所示。加强片采用 2mm 厚的铝片，使用 AB 胶将其与试件粘结。试件制作完成后，对每根试件按 GB-1446 进行外观目视检查，然后按国标 G

42、B/T 16779-1997 进行试件厚度和宽度初始尺寸的测定。图 16 四、实验观摩 本次观摩的实验为疲劳裂纹预制实验，掌握复合材料的裂纹扩展抗力，即断 裂韧度。只要满足小范围屈服和平面应变条件，断裂韧度就不再与试样或结构的 几何尺寸形状有关，而仅为材料的常数。它表征材料所固有的平面应变裂纹扩展 .的动力吸振实验一实验目的通过对单自由度系统施加动力吸振器减小其振动量观察实验现象灵活掌握动力减振实验方法二实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论测试单自由度系统的固有频率了解动力吸振器的设从而使原系统的振动减小动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振即将原振动系统的振

43、动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了单式动力吸振器是一个单自由度振动系统与单自由度振动主系统一起构成二自设其稳态响应为代入得到令主系统的固有角频率动力吸振器的固有角频率主系统的静位移质量比值上式可以改变为无量纲形式当单式动力吸振器的固有角频率等于外力的角频率时外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力此时设备不振.抗力。由于它代表了实际结构中最常见和最危险的裂纹顶端约束情况，所以平面 应变断裂韧度在安全设计中有重要地位。五、实验仪器及试样图 SDS50 型电液伺服动静万能实验机 图 17 实验仪器及试样 六、实验步骤 1.打开计算机，运行“动态试验机试验软件”。进入读取条件模块，选择试验方式（静拉伸

44、试验选择静态，疲劳试验选择动态）。2.将控制方式选择为“位移”，状态（拉、保持、压）选择为“保持”。3.将应变仪电源打开并运行 DHDAS.exe软件。4.打开滤油器，然后开启油泵和冷却装置，将 SDS50 横梁调至适当位置（根据试件装夹要求）。5.在 DHDAS 软件中选择应变片的通道（本实验选择了 1、2、5、6 四个通道），将 测量类型选为“应变”，应变片连接方式选为“方式 2”（半桥连接）。进入“图 形设计区”模块，打开 4 个记录仪，分别对应 4 个应变片的输出。6.在“动态试验机试验软件”中通过拉压按钮调节，使得位移回到“0”，然后选 .的动力吸振实验一实验目的通过对单自由度系统施

45、加动力吸振器减小其振动量观察实验现象灵活掌握动力减振实验方法二实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论测试单自由度系统的固有频率了解动力吸振器的设从而使原系统的振动减小动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振即将原振动系统的振动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了单式动力吸振器是一个单自由度振动系统与单自由度振动主系统一起构成二自设其稳态响应为代入得到令主系统的固有角频率动力吸振器的固有角频率主系统的静位移质量比值上式可以改变为无量纲形式当单式动力吸振器的固有角频率等于外力的角频率时外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力此时设备不振.择“保持”状态，切换到“负荷”调零，

46、再切回“位移”控制。7.装夹试件，先位移控制夹试件的上端，将应变片连接到应变仪（记得接补偿片）。再负荷控制夹试件下端，最后在调回“位移”控制。8.为了试验安全，一定要设置“限定条件”（位移、负荷、变形）。9.调节应变记录仪，先平衡（F1），再清零（F2），点击“采集”。10.在“动态试验机试验软件”中点击“开始画线”，选择“拉”，开始试验。11.试件断后，“位移”控制，状态选为“保持”，关闭采集。拆卸试件，关闭油源，关闭计算机。七、实验结果 疲劳试验件为 2.5 维机织并带有预制孔，经过对实验数据的处理，可以得到相关图。由于此次实验是观摩实验，时间很短，对于疲劳实验，时间不够，故没有得到完整的

47、实验数据，因而无法做出图像，也无法做出相应的实验分析。.的动力吸振实验一实验目的通过对单自由度系统施加动力吸振器减小其振动量观察实验现象灵活掌握动力减振实验方法二实验内容基于二自由度反共振原理设计动力吸振的基本理论测试单自由度系统的固有频率了解动力吸振器的设从而使原系统的振动减小动力吸振器利用联结在振动系统上的附加质量的动力来实现吸振即将原振动系统的振动能量转移到附加的弹簧质量振动系统上了单式动力吸振器是一个单自由度振动系统与单自由度振动主系统一起构成二自设其稳态响应为代入得到令主系统的固有角频率动力吸振器的固有角频率主系统的静位移质量比值上式可以改变为无量纲形式当单式动力吸振器的固有角频率等于外力的角频率时外力正好等于动力吸振器的弹性恢复力此时设备不振