C021006机械振动学-实验指导书-罗贵火 .pdf

南京航空航天大学研究生课程实验指导书 课程编号：C021006 课程名称：机械振动学 开课单位：021（动力工程系） 开课学期：秋 课程总学时：54 课程总学分：3 实验总学时：4 适用专业：航空宇航推进理论与工程、机械设计及理论、动力机械及工程 预修课程：材料力学、弹性力学、机械振动基础、矩阵论 一、实验目的 机械振动是一门工程运用极强的课程，根据教学内容，课程安排了与课程相关的弦的振动、梁振动、 平板振动、圆盘振动特性测试实验内容，学生可以选择其中1~2 项进行实验，加深对机械振动的理解。 弦的振动实验目的：根据弦振动的微分方程和边界条件，计算弦振动的固有频率和振型，与实验结果 对比，研究弦振动与结构参数关系； 梁的振动试验目的：改变梁的边界条件，对比分析不同边界条件，梁的振动特性（频率、振型等）。 对比理论计算结果与实际测量结果。正确理解边界条件对振动特性的影响； 平板振动特性实验目的：通过平板振动测试，观察结构可能出现的非单构（重根）现象，理解结构对 称可能带来的重频； 圆盘振动特性实验目的：通过圆盘振动测试，观察结构可能出现的节圆与节径振动现象，理解圆盘振 动节圆与节径。 二、实验项目与内容： 1、弦的振动特性测试及分析：弦振动的固有频率与边界条件及弦的预紧力的关系，观察弦的节点及波峰 波谷的形状。 2 、梁振动特性分析(频率、振型、阻尼、相位) ：悬臂梁、简支梁等振动特性对比，利用自由衰减振动测试 振动阻尼比等。 3 、平板振动特性分析(频率、振型、阻尼、相位) ：选取适当的矩形板，通过实验，观察结构出现同频振动， 理解特征值求解得到的重根，完成实验验证。 4 、圆盘振动特性测试及分析：选取适当的圆盘，通过实验，观察结构在特定条件下出现的节径和节圆振 动，理解特征值求解得到的重根及其与振型的关系，并完成实验验证。 三、实验原理 1、弦的振动特性测试及分析：实验原理如图 1所示，弦为一端固定，另一端悬挂重物 （砝码），弦上固 南京航空航天大学研究生课程实验指导书 定有几种质量块，通过对弦上质量块激励，可以获得弦振动的共振频率；改变重物的质量，可以改变弦的 预紧力，从而改变弦的共振频率。通过观察可以了解弦的振型。 图1实验装置简图 2、梁的振动特性测试：悬臂梁作为连续体的固有振动，其固有频率为： EI   2 ( l) ,其中r 1,2, ， r r Al 4 其一、二、三、四阶时，l 1.8751、4.6941、7.8548 、10.9955 r 简支梁的固有频率为： EI   2 ( l) ,其中r 1,2, r r Al 4 其一、二、三、四阶时，l 4.7300 、7.8532 、10.9956、14.1372 r 其中E 为材料的弹性模量，I 为梁截面的最小惯性矩，ρ 为材料密度，A 为梁截面积，l 为梁的长度。 通过计算可以得到悬臂梁的振动频率和振型；如果改变边界条件，相应可以得到简支梁、自由—自由梁等 南京航空航天大学研究生课程实验指导书 的振动频率及振型。实验装置见图2、图3 所示。利用图示装置可以进行梁的振动特性测试，