结构动力特性实验070606-2

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平面两层刚架结构动力特性实验

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平面两层刚架结构动力特性实验

实验目的及内容掌握用实验手段测定结构动力特性的常用方法。 掌握用实验手段测定结构动力特性的常用方法。 常用方法 了解掌握结构动力实验中的相关仪器设备， 了解掌握结构动力实验中的相关仪器设备，熟悉各种仪器 仪器设备 操作方法。 的操作方法。 观察两层刚架结构的共振现象。 观察两层刚架结构的共振现象。 共振现象 通过实验测定两层刚架结构的前二阶频率，振型及阻尼比。 通过实验测定两层刚架结构的前二阶频率，振型及阻尼比。 频率

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平面两层刚架结构动力特性实验

理论回顾横梁为无限刚性的两层刚架可简化为两个集中质量点的双自由度体系。 横梁为无限刚性的两层刚架可简化为两个集中质量点的双自由度体系。 简化为两个集中质量点的双自由度体系 m2

k1k2

m2

2

m1

m11

双自由度系统存在两个频率、振型和阻尼比 结构体系的固有动力特性 双自由度系统存在两个频率、振型和阻尼比——结构体系的固有动力特性。 结构体系的2

Y21

2

Y22

第一主振型

Y11 k12 = Y21 k11 m1ω12

1

Y11ω1

Y12ω2

第二主振型 1

Y12 k12 = Y22 k11 m1ω2 2

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平面两层刚架结构动力特性实验两层刚架振型

第一振型

第二振型

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平面两层刚架结构动力特性实验通常测定结构动力特性的方法有自由振动法和强迫振动法。 通常测定结构动力特性的方法有自由振动法和强迫振动法。 自由振动法 结构在共振情况下，阻尼的影响不能忽略； 结构在共振情况下，阻尼的影响不能忽略；常用测定结构阻尼比的 方法有自由振动衰减法 半功率法。 自由振动衰减法和 方法有自由振动衰减法和半功率法。

y振幅1 y1m ax 2

y1 m a xy 2 m ax

ζi =

1 2ω i

(ω

2

ω 1)

O

ω1 ω1 ω 2

ω2

频率

ω

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平面两层刚架结构动力特性实验

实验原理——强迫振动法 强迫振动法个水平布置在刚架竖杆上的加速度计， 测量频率和加速度， 由 4 个水平布置在刚架竖杆上的加速度计 ， 来 测量频率和加速度 ， 并 通过对加速度积分后得到刚架结构的位移 积分后得到刚架结构的位移。 通过对加速度积分后得到刚架结构的位移。 用激振器对刚架结构施加频率变化的激振力，使结构产生振动，通 激振器对刚架结构施加频率变化的激振力，使结构产生振动， 对刚架结构施加频率变化的激振力 频率和位移做出幅频曲线， 过测量结构的频率和位移做出幅频曲线 并得出结构振动的波形图。 过测量结构的频率和位移做出幅频曲线，并得出结构振动的波形图。 与结构某阶固有频率相等时 结构将产生共振 共振， 当激振力

频率与结构某阶固有频率相等时，结构将产生共振，此时振动 激振力频率与结构某阶固有频率相等 幅值达到极大值；找出幅频曲线中的某个振幅极大值对应的频率， 幅值达到极大值；找出幅频曲线中的某个振幅极大值对应的频率，即为结 构的某阶固有频率 此时的结构振动形式归一化后即为此阶结构振型 频率； 振型。 构的某阶固有频率；此时的结构振动形式归一化后即为此阶结构振型。 阻尼比确定的半功率法 阻尼比确定的半功率法——由固有频率附近的频率值用公式来确 半功率法 由固有频率附近的频率值用公式来确 定系统的阻尼比。 定系统的阻尼比。 1 ζi = (ω 2 ω 1 ) 2ω i

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实验设备低频扫频信号发生器、激振器 低频扫频信号发生器、 加速度计、电荷放大器、数据采集器 计算机、 计算机、打印机

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实验装置实验模型——有机玻璃和配重铁块制成的双层刚架，并沿 有机玻璃和配重铁块制成的双层刚架 实验模型 有机玻璃和配重铁块制成的双层刚架， 刚架的竖直杆水平布置4个加速度计。 刚架的竖直杆水平布置4个加速度计。

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平面两层刚架结构动力特性实验

实验步骤一.总体操作步骤依此打开低频扫频信号发生器 电荷放大器、打印机、 低频扫频信号发生器、 ① 依此打开低频扫频信号发生器、电荷放大器、打印机、计算 机的电源 电源。 机的电源。 点击计算机桌面上的刚架动力特性实验图标进入该实验系统。 实验图标进入该实验系统 ② 点击计算机桌面上的刚架动力特性实验图标进入该实验系统。 ③ 点击登记,进行学生情况登记 ,登记完成后 点击存盘退出 。 。 点击登记 登记, 登记完成后, 点击存盘退出

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实验步骤二.频率测试及振型观测① 点击采样进入计算机监视状态,在此界面点击示波进入示波状态 。 点击采样进入计算机监视状态,在此界面点击示波进入示波状态 采样进入计算机监视状态 示波 手动及 旋扭调整信号发生器的输出频率， 使用信号发生器的手动 微调旋扭调整信号发生器的输出频率 ② 使用信号发生器的手动及微调旋扭调整信号发生器的输出频率， 同时观察显示器上各测点波形的幅值及频率变化现象， 波形的幅值及频率变化现象 同时观察显示器上各测点 波形 的幅值及 频率 变化现象 ， 并用手 轻轻触摸结构进行体验 体验。 轻轻触摸结构进行体验。 绘制出幅频曲线( 由测量数据可以绘制出幅频曲线 计算机自动绘制) ③ 由测量数据可以绘制出幅频曲线(计算机自动绘制) 。 根据幅频曲线 幅频曲线确定两阶固有频率 ④ 根据幅频曲线确

定两阶固有频率 。 在某一固有频率点处观察振动波形 点击停止 采样， 波形, 停止及 ⑤ 在某一固有频率点处观察振动 波形 , 点击 停止 及 采样 ， 自动进入 计算机仿真状态 。 观看两层刚架对应的振型规律， 在仿真状态下观看两层刚架对应的振型规律 ⑥ 在仿真状态下观看两层刚架对应的振型规律，并将结果打印 。 的过程进行另一振型的测试 另一振型的测试。 ⑦ 重复上述⑤ - ⑥的过程进行另一振型的测试。

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实验步骤三.阻尼比测试根据幅频曲线 ① 根据幅频曲线记录两阶固有频率 。 分别在两个固有频率附近 在两个固有频率附近， ② 分别 在两个固有频率附近 ， 使用信号发生器的手动及微调 调整信号发生器的输出频率， 10- 组激振频率 旋扭调整信号发生器的输出频率 记录10 20组激振频率及 旋扭调整信号发生器的输出频率，记录10-20组激振频率及 相应的刚架结构振幅 振幅测量数据 相应的刚架结构振幅测量数据 。 使用插值方法得出对应 ③ 使用插值方法得出对应 倍振幅极大值处对应的频率值。 倍振幅极大值处对应的频率值。 处对应的频率值

计算出各阶振型的 使用公式计算出各阶振型的阻尼比 ④ 使用公式计算出各阶振型的阻尼比 。

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实验步骤四.与理论进行对比① 点击菜单中的理论模拟，随即弹出一个窗口。 点击菜单中的理论模拟，随即弹出一个窗口。 理论模拟 出现一个下拉菜单。 在弹出窗口中点击菜单中的2 ② 在弹出窗口中点击菜单中的2个自由度 ，出现一个下拉菜单。 根据测量的振型图选取 选取下拉菜单中对应的振型 ③ 根据测量的振型图选取下拉菜单中对应的振型 。 调整好理论振型窗口的位置 仔细观察理论与实测结果的异同 好理论振型窗口的位置， 观察理论与实测结果 …… 此处隐藏：2499字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……