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《《阻尼振動(dòng)與受迫振動(dòng)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告材料》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在工程資料-天天文庫(kù)。
1、實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案《阻尼振動(dòng)與受迫振動(dòng)》實(shí)驗(yàn)報(bào)告工程物理系核41崔迎歡2014011787一．實(shí)驗(yàn)名稱：阻尼振動(dòng)與受迫振動(dòng)二．實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．觀測(cè)阻尼振動(dòng)，學(xué)習(xí)測(cè)量振動(dòng)系統(tǒng)基本參數(shù)的方法；2．研究受迫振動(dòng)的幅頻特性和相頻特性，觀察共振現(xiàn)象；3．觀測(cè)不同阻尼對(duì)受迫振動(dòng)的影響。三．.實(shí)驗(yàn)原理1．有粘滯阻尼的阻尼振動(dòng)彈簧和擺輪組成一振動(dòng)系統(tǒng)，設(shè)擺輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J，粘滯阻尼的阻尼力矩大小定義為角速度dθ/dt與阻尼力矩系數(shù)γ的乘積，彈簧勁度系數(shù)為k，彈簧的反抗力矩為-kθ。忽略彈簧的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可得轉(zhuǎn)角θ的運(yùn)動(dòng)方程為記ω0為無
2、阻尼時(shí)自由振動(dòng)的固有角頻率，其值為ω0=，定義阻尼系數(shù)β=γ/（2J），則上式可以化為：小阻尼即時(shí)，阻尼振動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程的解為（*）由上式可知，阻尼振動(dòng)角頻率為，阻尼振動(dòng)周期為2．周期外力矩作用下受迫振動(dòng)的解在周期外力矩Mcosωt激勵(lì)下的運(yùn)動(dòng)方程和方程的通解分別為這可以看作是狀態(tài)（*）式的阻尼振動(dòng)和頻率同激勵(lì)源頻率的簡(jiǎn)諧振動(dòng)的疊加。一般t>>τ后，就有穩(wěn)態(tài)解穩(wěn)態(tài)解的振幅和相位差分別為精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案其中，φ的取值范圍為（0，π），反映擺輪振動(dòng)總是滯后于激勵(lì)源支座的振動(dòng)。1．電機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)的受迫振動(dòng)運(yùn)動(dòng)方程和解彈
3、簧支座的偏轉(zhuǎn)角的一階近似式可以寫成式中αm是搖桿擺幅。由于彈簧的支座在運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)支座是激勵(lì)源。彈簧總轉(zhuǎn)角為。于是在固定坐標(biāo)系中擺輪轉(zhuǎn)角θ的運(yùn)動(dòng)方程為也可以寫成于是得到由θm的極大值條件可知，當(dāng)外激勵(lì)角頻率時(shí)，系統(tǒng)發(fā)生共振，θm有極大值。引入?yún)?shù)，稱為阻尼比。于是，我們得到四．實(shí)驗(yàn)儀器：波耳振動(dòng)儀精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案五．實(shí)驗(yàn)步驟。1．打開電源開關(guān)，關(guān)斷電機(jī)和閃光燈開關(guān)，阻尼開關(guān)置于“0”檔，光電門H、I可以手動(dòng)微調(diào)，避免和擺輪或者相位差盤接觸。手動(dòng)調(diào)整電機(jī)偏心輪使有機(jī)玻璃轉(zhuǎn)盤F上的0位標(biāo)志線指示0度，亦即通過連
4、桿E和搖桿M使擺輪處于平衡位置。染貨撥動(dòng)擺輪使偏離平衡位置150至200度，松開手后，檢查擺輪的自由擺動(dòng)情況。正常情況下，振動(dòng)衰減應(yīng)該很慢。2．開關(guān)置于“擺輪”，撥動(dòng)擺輪使偏離平衡位置150至200度后擺動(dòng)，由大到小依次讀取顯示窗中的振幅值θj；周期選擇置于“10”位置，按復(fù)位鈕啟動(dòng)周期測(cè)量，體制時(shí)讀取數(shù)據(jù)。并立即再次啟動(dòng)周期測(cè)量，記錄每次過程中的的值。（1）逐差法計(jì)算阻尼比ζ；（2）用阻尼比和振動(dòng)周期Td計(jì)算固有角頻率ω0。3.依照上法分別測(cè)量阻尼（1、2）兩種阻尼狀態(tài)的振幅。求出ζ、τ、Q。4.開啟電機(jī)開
5、關(guān)，置于“強(qiáng)迫力”，周期選擇置于“1”，調(diào)節(jié)強(qiáng)迫激勵(lì)周期旋鈕以改變電機(jī)運(yùn)動(dòng)角頻率ω，選擇2和4兩種阻尼比，測(cè)定幅頻和相頻特性曲線；每次調(diào)節(jié)電機(jī)狀態(tài)后，擺輪要經(jīng)過多次擺動(dòng)后振幅和周期才能穩(wěn)定，這時(shí)再記錄數(shù)據(jù)。要求每條曲線至少有12個(gè)數(shù)據(jù)點(diǎn)，其中要包括共振點(diǎn)，即φ=π/2的點(diǎn)。六．實(shí)驗(yàn)結(jié)果1．測(cè)量最小阻尼時(shí)的阻尼比ζ和固有角頻率ω0。擬合直線得b=-0.0096,Sb=3.1*10^(-5)由得到：精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案ξ=（1.5279±0.0011）*10^(-5)Td=1.44524s,τ=1/β=-Td/b
6、=151.02sQ=1/2ξ=327.21．測(cè)量其他2種阻尼狀態(tài)的振幅，求出ζ、τ、Q。阻尼檔為3：b=-0.097884619Sb=0.000657603ξ=1.558*10^(-2),ξ=(15.5800±0.0016)*10^(-3)Td=1.444sω0=4.352/sτ=1/β=-Td/b=14.75sQ=1/2ξ=32.1阻尼檔為4時(shí)：b=-0.128536508Sb=0.000738915ξ=0.02045精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案ξ=(20.4500±0.0024)*10^(-3)Td=1.444s
7、ω0=4.352/sτ=1/β=-Td/b=11.23sQ=1/2ξ=24.451．測(cè)定受迫振動(dòng)的幅頻特性和相頻特性曲線。阻尼檔為3時(shí)β=1/τ=0.068，阻尼檔為4時(shí)β=1/τ=0.089精彩文檔實(shí)用標(biāo)準(zhǔn)文案利用穩(wěn)態(tài)解時(shí)相位差的表達(dá)式實(shí)測(cè)相位差ψ與理論求出值得相對(duì)偏差?φ/φ=ψ(o-ψ)/ψo(hù)阻尼檔為3時(shí)ω/ωo0.9190.9470.9720.9810.9850.9961.0001.0011.0041.0071.0111.0181.0251.0301.0501.0711.094?φ/φ18.32%13
8、.94%5.06%0.95%-0.93%2.62%2.19%2.06%5.05%2.38%-0.15%0.96%1.61%1.33%1.79%2.05%2.60%阻尼檔為4時(shí)ω/ωo0.9300.9530.9680.9760.9900.9970.9991.0011.0031.0151.0241.0411.0551.104?φ/φ-7.21%-17.18%-19.21%-21.70%-9.53%-1.
