結(jié)構(gòu)動力特性實驗

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1、平面兩層剛架結(jié)構(gòu)動力特性實驗通過實驗測定兩層剛架結(jié)構(gòu)的前二階頻率，振型及阻尼比。實驗?zāi)康募皟?nèi)容觀察兩層剛架結(jié)構(gòu)的共振現(xiàn)象。了解掌握結(jié)構(gòu)動力實驗中的相關(guān)儀器設(shè)備，熟悉各種儀器的操作方法。掌握用實驗手段測定結(jié)構(gòu)動力特性的常用方法。平面兩層剛架結(jié)構(gòu)動力特性實驗理論回顧雙自由度系統(tǒng)存在兩個頻率、振型和阻尼比——結(jié)構(gòu)體系的固有動力特性。平面兩層剛架結(jié)構(gòu)動力特性實驗橫梁為無限剛性的兩層剛架可簡化為兩個集中質(zhì)量點的雙自由度體系。121212第一主振型第二主振型第一振型第二振型平面兩層剛架結(jié)構(gòu)動力特性實驗兩層剛架振型通常測定結(jié)構(gòu)動力特性的方法有自由振動法和強(qiáng)迫振動法。結(jié)構(gòu)在共振情況下，阻尼

2、的影響不能忽略；常用測定結(jié)構(gòu)阻尼比的方法有自由振動衰減法和半功率法。平面兩層剛架結(jié)構(gòu)動力特性實驗頻率振幅當(dāng)激振力頻率與結(jié)構(gòu)某階固有頻率相等時，結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生共振，此時振動幅值達(dá)到極大值；找出幅頻曲線中的某個振幅極大值對應(yīng)的頻率，即為結(jié)構(gòu)的某階固有頻率；此時的結(jié)構(gòu)振動形式歸一化后即為此階結(jié)構(gòu)振型。實驗原理——強(qiáng)迫振動法用激振器對剛架結(jié)構(gòu)施加頻率變化的激振力，使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生振動，通過測量結(jié)構(gòu)的頻率和位移做出幅頻曲線，并得出結(jié)構(gòu)振動的波形圖。阻尼比確定的半功率法——由固有頻率附近的頻率值用公式來確定系統(tǒng)的阻尼比。平面兩層剛架結(jié)構(gòu)動力特性實驗由4個水平布置在剛架豎桿上的加速度計，來測量頻率

3、和加速度，并通過對加速度積分后得到剛架結(jié)構(gòu)的位移。加速度計、電荷放大器、數(shù)據(jù)采集器實驗設(shè)備低頻掃頻信號發(fā)生器、激振器計算機(jī)、打印機(jī)平面兩層剛架結(jié)構(gòu)動力特性實驗實驗裝置實驗?zāi)Ｐ汀袡C(jī)玻璃和配重鐵塊制成的雙層剛架，并沿剛架的豎直桿水平布置4個加速度計。實驗步驟①依此打開低頻掃頻信號發(fā)生器、電荷放大器、打印機(jī)、計算機(jī)的電源。②點擊計算機(jī)桌面上的剛架動力特性實驗圖標(biāo)進(jìn)入該實驗系統(tǒng)。③點擊登記,進(jìn)行學(xué)生情況登記,登記完成后,點擊存盤退出。。一．總體操作步驟平面兩層剛架結(jié)構(gòu)動力特性實驗實驗步驟①點擊采樣進(jìn)入計算機(jī)監(jiān)視狀態(tài),在此界面點擊示波進(jìn)入示波狀態(tài)。②使用信號發(fā)生器的手動及微調(diào)旋扭

4、調(diào)整信號發(fā)生器的輸出頻率，同時觀察顯示器上各測點波形的幅值及頻率變化現(xiàn)象，并用手輕輕觸摸結(jié)構(gòu)進(jìn)行體驗。⑤在某一固有頻率點處觀察振動波形,點擊停止及采樣，自動進(jìn)入計算機(jī)仿真狀態(tài)。⑥在仿真狀態(tài)下觀看兩層剛架對應(yīng)的振型規(guī)律，并將結(jié)果打印。二．頻率測試及振型觀測⑦重復(fù)上述⑤-⑥的過程進(jìn)行另一振型的測試。平面兩層剛架結(jié)構(gòu)動力特性實驗③由測量數(shù)據(jù)可以繪制出幅頻曲線(計算機(jī)自動繪制)。④根據(jù)幅頻曲線確定兩階固有頻率。實驗步驟②分別在兩個固有頻率附近，使用信號發(fā)生器的手動及微調(diào)旋扭調(diào)整信號發(fā)生器的輸出頻率，記錄10-20組激振頻率及相應(yīng)的剛架結(jié)構(gòu)振幅測量數(shù)據(jù)。①根據(jù)幅頻曲線記錄兩階固有頻率

5、。三．阻尼比測試平面兩層剛架結(jié)構(gòu)動力特性實驗④使用公式計算出各階振型的阻尼比。③使用插值方法得出對應(yīng)倍振幅極大值處對應(yīng)的頻率值。實驗步驟①點擊菜單中的理論模擬，隨即彈出一個窗口。②在彈出窗口中點擊菜單中的2個自由度，出現(xiàn)一個下拉菜單。③根據(jù)測量的振型圖選取下拉菜單中對應(yīng)的振型。④調(diào)整好理論振型窗口的位置，仔細(xì)觀察理論與實測結(jié)果的異同。四．與理論進(jìn)行對比⑤做好記錄，回去進(jìn)行分析，找出理論與實測結(jié)果差異的原因。平面兩層剛架結(jié)構(gòu)動力特性實驗實驗結(jié)果處理①認(rèn)真記錄好所提供的結(jié)構(gòu)參數(shù)，及實驗中觀測到的現(xiàn)象；并運用所學(xué)的知識作出適當(dāng)?shù)慕忉尅＂诖_定共振頻率和振型，根據(jù)提供的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行振

6、型計算，并與實驗結(jié)果對比，找出誤差分析原因。③繪制出實驗裝置圖，解釋各設(shè)備在本實驗中的作用。④對本實驗有何要求、建議、看法在報告中指出。⑤有關(guān)參數(shù)：剛架總高度405mm，寬度：200mm橫梁截面尺寸：40mm×4mm，配重：2×2kg豎桿截面尺寸：40mm×4mm彈性模量：4000MPa，密度：1120(Kg/m3)平面兩層剛架結(jié)構(gòu)動力特性實驗注意事項①信號發(fā)生器功率輸出已由實驗指導(dǎo)老師設(shè)置完成，學(xué)生不得進(jìn)行重新調(diào)整。②電荷放大器的量程及靈敏度由實驗指導(dǎo)老師設(shè)置完成，學(xué)生不得進(jìn)行重新調(diào)整。③學(xué)生不得使用自帶的磁盤進(jìn)入計算機(jī)，不得刪除、修改文件。④不得在計算機(jī)上進(jìn)行任何與本實

7、驗無關(guān)的操作。平面兩層剛架結(jié)構(gòu)動力特性實驗