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实验模态分析基础

实验模态分析基础
实验模态分析基础

试验模态分析基础 Experimental Modal Analysis(EMA)

编写:刘馥清

结构动力学三种类型问题

一. 结构动力特性分析及响应分析

已知结构的全部几何参数和物理参数,且已知结构的载荷条件,利用力学原理建立数学模型---微分方程或差分方程.通过求解方程,获得结构的动力特性数据或响应数据,被称为结构动力学正问题.

二. 模态试验及模态参数识别

用试验方法,在结构上人为施加某种激励(或直接利用自然激励),利用测量的激励和响应的数据,采取各种数据处理和数学分析方法,获得表征结构动力特性的模态参数,被称为结构动力学第一类逆问题.

三. 载荷识别

在已知结构动力特性数据或模态模型的基础上,由实测的响应分布数据,推算结构所受载荷的量级和特性.被称为结构力学第二类逆问题.

实例——某车架的模态试验结果

模态参数识别方法分类

●频域法

由激励信号和响应信号,经信号处理,获得一组频响函数或传递函数,再通过曲线拟合方法求得模态参数。

●时域法

由时域冲激响应函数,或工作载荷作用下的自由响应时域信号,直接识别模态参数。

●SISO法

即单输入单输出法,或单点激振法。

●SIMO法

即单输入多输出法。仍属单点激振(用锤击或激振器激振)但利用多个频响函数作整体曲线拟合。

●MIMO法

即多输入多输出法。多点同时激振(宽带随机或正弦扫描),利用多输入多输出系统的数学分析方法,识别频响函数和模态参数。

模态参数及其应用

■ 模态参数

●固有频率

●阻尼比

●模态振型(也称模态向量)

●模态质量

●模态刚度

●模态阻尼

●(此外,也包括中间参数:极点,留数,模态参预因子等。)■ 模态参数的应用

●直接评价结构的动力特性

●与有限元或边界元分析结果比较,进行模型验证或修正

●作为结构修改或动力特性优化的依据

●响应模拟或载荷识别

●由子结构组合法获得复杂结构的动力特性

(参看下页框图)

单自由度系统的振动

质量--弹簧振动系统的运动微分方程:

()t f kx x c x

m =++&&& 一. 自由响应 (()0=t f )

0=++kx x c x

m &&& 或 022=++x x x n ωσ&&&

其中

m

k n /=ω 固有频率

n m c ?ωσ==2/ 衰减系数

mk

c n 2//==ωσ? 阻尼比

当 1

()αωσ+=?t Ae x d t sin

其中 2221?ωσωω?=?=n

n d 为有阻尼固有频率,而 A 、α的值取决于初始条件。

二. 简谐响应

()t j e F t f ω= , ()t j e X t x ω=

()

F X k c j m =++?ωω

2

频响函数:

()()θ

ωωωωj e H c

j m k F X H ?=+?==21 ()()()

()()

2

2

22

2

2

211

1

?λλωωω+?=

+?=

=k

c m k F X

H

2212λ?λ

ωωθ?=?=arctg m k c arctg

( 其中 n ωωλ/= )

频响函数 ()ωH 也称为机械导纳或动柔度。而它的倒数则称为机械阻抗或动刚度。

2n m 21ζωω?= , ()2

m 121?

ζω?=k H , ()°=90n ωθ

0→ω, ()k H 1→

ω ; ω>>n ω,()m

H 21

ωω?→,()°→180ωθ 三. 任意力激励 拉普拉斯变换法

传递函数:

()()[]()[]()()

s F s X t f L t x L s H == ()()s F t f

→()

()s X t x

其中 , ωσj s +=为拉普拉斯变量 ()()[]()∫∞?==0

dt e t f t f L s F st

()()[]()∫

?=

=0

dt e t x t x L s X st

对单自由度系统运动方程做拉氏变换得

()()()[]

()()[]()()s F s kX x s sX c x

sx s X s m =+?+??0002& 若 ()00=x ,且 ()00=x

& ,则有 ()

()()s F s X k cs ms

=++2

传递函数 ()()

()k cs ms s F s X s H ++==21

频响函数

()()()()[]()[]t f F t x F F X H =

=ωωω

一般说 ()()c j m k s H H j s ωωωω

+?=

==21

这与简谐激励结果相同。

四.极点和留数 传递函数

k cs ms s H ++=21

)(

令 02

=++k cs ms 求得s 的一对共轭复根

即 )()2(22m k

m

c m c s r ?±?=

而 ,2σ=m

c 2

n m k ω= , 且一般 n ωσ<,故 d n j j m

k m c ωσω=?=???????222

2 极点(也称为复频率) Pole

d

d

j p j p ωσωσ??=+?=*

当 ∞→=)(*s H p p s

时,或

*))((1)(p s p s m

s H ??=

按极点展开为分部分式

*)(*)()(p s A p s A s H ?+?=

留数 Residue

m

j s H p s A m

j s H p s A d p s d p

s ωω21)(*)(lim *21)()(lim *

?

=?==

?=→→

同理,频响函数可表为

*)(*

)()()(p j A p j A s H H j s ?+

?===ωωωω

五.冲激响应函数

系统在冲激函数)(t δ激励下的响应称为冲激响应函数,用)(t h 表示

)(t δ

)(t h

→)()(s F t f )()()()()()(s F s H s X t f t h t x ?=?=→

其中

()???∞=0t δ 0

0=≠t t ()1=∫∞

∞?dt t δ

()()()()()τττd t h f t f t h t x ?=

=∫

?*

或 ()()τττd t f h ?=∫∞

∞? (此关系式在振动理论中称为Duhamel 积分) 而

ds e s H j s H L t h st

)(21)()(1

∫∞

?∞+==?σσπ 或

df e f H f H F t h ft

j π21

)()()(∫∞

?∞

=

=?

对单自由度系统

*)

(*

)()(p s A p s A s H ?+?=

t p pt e A Ae t h **)(+= )*(t

j t

j t

d d e

A Ae

e

ωωσ??+=

因 m j A A d ω21*?

=?=

m

jA R t

sin Re

t h t sin jAe t h d d t

d t ωωωσσ12)(2)(=

===??或

亦即 t sin m

t h σt

d d

e 1)(ωω?=

多自由度系统

运动微分方程(N 维系统)

[]{}[]{}[]{}(){}t f x k x c x

m =++&&& 一. 无阻尼自由振动

设 [][]0=c , (){}{}o t f = 有

[]{}[]{}{}o x k x

m =+&&

[]{}[]{}X m X k 2ω=

此为标准特征值问题,其

特征值 (固有频率) r ω

特征向量 (模态振型) {}r

φ

它们满足方程

[][](){}{}02=?r

r

m k φω r = 1,2,…,N

这种无阻尼系统的固有模态,称为正则模态(Normal Mode ),或纯模态。所谓纯模态振动,是指各质点以频率r

ω作简谐振动,

各质点的振幅比和相位关系则取决于

{}r

φ。一般情况下,无阻尼

系统的自由振动为包含N 个固有频率的多正弦合成振动。

二. 系统的传递函数

对运动微分方程

[]{}[]{}[]{}(){}t f x k x c x

m =++&&& 作拉普拉斯变换,设初值(){}00=x ,(){}00=x

&,可得 [][][]()(){}(){}s F s X k c s m s =++2

记作 ()[](){}(){}s F s X s Z = 或 (){}()[]

(){}s F s H s X = 例: 三自由度系统

()()()()()()()()()()()()()()()???

?????????????????=?????

?????s F s F s F s H s H s H s H s H s H s H s H s H s X s X s X 321333231

232221

131211321 特征矩阵(系统矩阵)

()[][][][]k c s m s s Z ++=2

传递函数矩阵 ()[]()[]()[]()[]s Z det s Z adj s Z s H ==?1

传递函数可定义为(单输入情况):

()()[]()[]

()()s F s X t f L t x L s H j i j i ij ==

* adj - adjoint (伴随的) det – determinant (行列式)

三.复频率和复振型

由 ()[]

o s Z det = 可求得N 对共轭复根

dr

r r j s ωσ±?= N r L ,2,1=

或记作 dr r r j p ωσ+?=

dr r r j p ωσ??=* 共轭复数

r p ,*r p 称为极点或复频率。

有阻尼自由振动情况下,满足方程

()[]

{

}{}o p Z r r =φ ()[]{

}{}o p Z r

r

=**

φ N r L ,2,1= 的N 对共轭复特征向量{

}r φ,{

}r

*

φ称为复振型或复模态向量。

一般情况下,小阻尼(r r r ωσζ/=<1)系统的自由振动可表示为:

()()∑=?+=N

r r dr t

r i t e A t x r 1

sin θωσ 其中 2

2r

r dr σωω?=

r A ,r θ

取决于起始条件。

举例:两端用弹簧和阻尼器支承的刚性杆的平面振动模态—实模态 与复模态比较(见下页图)。

四. 传递函数的几种形式

● 多项式形式

()N N N N ij s

b s b b s a s a a s H 22102

22210++++++=??L L ● 零、极点形式

()()()∏∏=?=??

=

N r r

N k k

ij p s

z s s H

21

2

21

● 分部分式形式(按极点展开)

()∑∑==?=?????????+?=N r r

ijr N

r r ijr

r ijr ij p s A p s A p s A s H 211**

或( HP 公司技术资料采用 )

()()()()

∑∑==?=???

????????=N r r ijr

N

r r ijr r ijr ij p s j R p s j R p s j R s H 211**

222 ● 复留数(Residue )

()()s H p s A ij r p s ijr r

?=→lim

()

()s H p s A ij r p s ijr r

*

**lim ?=→

ijr ijr ijr ijr jv u jA R +==2

ijr ijr ijr ijr

jv u jA R

?=?=*

*

2

五、留数矩阵与模态向量的关系

()[][]()[]

(

)

∑=???

?

?????+?=N

r r r r r p s A p s A s H 1**

或 ()[][]()[]()∑=???

?

???

????=N

r r r

r r p s j R p s j R s H 1**

22

可以证明(从略)

机械结构实验模态分析实验报告书

《机械结构实验模态分析》实验报告 开课实验室:汽车结构实验室 2019年月日 学院 姓名 成绩 课程 名称 机械结构实验模态分析 实验项目 名 称 机械结构实验模态分析 指导教师 教师评语 教师签名: 年 月 日 机械结构实验模态分析实验报告 一、实验目的和意义 模态分析技术是近年来在国内外得到迅速发展的一门新兴科学技术,广泛应用于航空、航天、机械制造、建筑、汽车等许多领域,在识别系统的动力学参数、动态优化设计、设备故障诊断等许多方面发挥了日益重要的作用。 本实验采用CCDS-1模态分析微机系统,对图1所示的框架结构进行分析。通过该实验达到如下目的: 212019 1817 16 1514 13121110 987 6 5 4 3 222120 20 202090 9090 90 90909090113 113 113 113 113 113 115 115 115 115 图1 框架结构图 详细了解CCDAS-1模态分析微机系统,并熟练掌握使用本系统的全过程,包括 了解测量点和激振点的选择。 了解模态分析实验采用的仪器,实验的连接、安装和调整。 1、 激励振时各测点力信号和响应信号的测量及利用这些测量信号求取传递函数,并分析影响传递 函数精度的因素。 2、 SSDAS-1系统由各测点识别出系统的模态参数的步骤。 3、 动画显示。 4、 灵敏度分析及含义。 通过CCDAS-1模态分析的全部过程及有关学习,能祥述实验模态的一般步骤。 通过实验和分析,大大提高综合分析能力和动手能力。

CCDAS-1系统模态分析的优缺点讨论并提出改进实验的意见。 二、测试及数据处理框图 加速度传感器 力传感器 脉冲锤 四个点由橡胶绳悬挂 1724 打印机 IBM PC 微型计算机 含AD板 CCMAS-1模态分析软件 双通道低 通滤波器 电荷放大器 电荷放大器 图2 测量及数据处理系统框图 三、实验模态分析的基本原理 对于一个机构系统,其动态特性可用系统的固有频率、阻尼和振型来描述,与模态质量和模态刚度一起通称为机械系统的模态参数。模态参数既可以用有限元的方法对结构进行简化得到,也可以通过激振实验对采集的振动数据进行处理识别得到。通过实验数据求取模态参数的方法就是实验模态分析。只要保证测试仪器的精度、实验条件和数据分析处理的精度就能获得高质量的模态参数。 一个线性系统,若在某一点j 施加激振力j F ,系统各点的振动响应为i X 1,2,...,i n =,系统任意两点的传递函数ij h 之间的关系可用矩阵表示如下: 11112122122212()... 0()...()...()...0n n j n n n nn x h h h x h h h F x h h h ωωωω?????? ???????????? =??? ??????????????? ??????M M M O M (1-1) 可记为:{}{}[]X H F = []H 称为传递函数矩阵。其中的任意元素ij h 可以通过激振实验得到 () () i ij j X h F ωω= ()i X ω,()j F ω分别表示响应i X 与激振力j F 的傅立叶变换。 测量方法是给系统施加一有限带宽频率的激振力(冲击也是一有限带宽激振力),同时测量系统的响应,将力和响应信号进行滤波,A/D 转换并离散采样,进行双通道FFT 变换,计算出激振力j F 与响应i X 之间的传递函数ij h 。 对测量的传递函数进行曲线拟和得到模态参数,一个多自由度系统曲线拟和传递函数的解析式为:* * 1 ()[]n ijk ijk ij k k k r r h S S P S P == - --∑ (1-3)

模态分析实验指导书1

模态分析实验指导书 实验名称振动结构的实验模态分析 附录1 QL-108数据采集箱使用说明书 附录2 QL-021二通道电荷电压放大及十六通道接口使用说明书附录3 随机信号与振动分析系统CRAS V5.1

实验名称振动结构的实验模态分析 一、实验内容 用锤击激振法测量振动结构的模态参数。 二、实验目的 1、通过实验模态分析实验的全过程,了解实验模态分析的基本方法。 2、了解模态分析软件的使用方法。 三、实验原理 3.1模态试验基本过程 二十年来,由于计算机技术、FFT分析仪、高速数据采集系统以及振动传感器激励器等技术的发展,试验模态分析得到了很快的发展,受到了机械、电力、建筑、水利、航空、航天等许多产业部门的高度重视。已有多种档次、各种原理的模态分析硬件与软件问世。在各种各样的模态分析方法中,大致均可分为四个基本过程: 1.动态数据的采集及频响函数或脉冲响应函数分析。 (1) 激励方法:试验模态分析是在试验室内人为地对结构物施加一定动态激励,采集各点的振动响应信号及激振力信号,根据力及响应信号用各种参数识别方法获取模态参数。激励方法不同,相应识别方法也不同。目前主要由单输入单输出(SISO)、单输入多输出(SIMO)、多输入多输出(MIMO)三种方法。以输入力的信号特征还可分为正弦慢扫描、正弦快扫描、稳态随机(包括白噪声、宽带噪声或伪随机)、瞬态激励(包括随机脉冲激励)等。 (2) 数据采集:SISO方法要求同时高速采集输入与输出两个点的信号,用不断移动激励点位置或响应点位置的办法取得振型数据。SIMO及MIMO的方法则要求大量通道数据的高速并行采集,因此要求大量的振动测量传感器或激振器,试验成本极高。 (3) 时域或频域信号处理。例如谱分析、传递函数估计、脉冲响应测量以及滤波、相关分析等。 2.建立结构数学模型。根据已知条件,建立一种描述结构状态及

模态分析实验报告

篇一:模态分析实验报告 模态分析实验报告 姓名:学号:任课教师:实验时间:指导老师:实验地点: 实验1传递函数的测量 一、实验内容 用锤击激振法测量传递函数。 二、实验目的 1) 掌握锤击激振法测量传递函数的方法; 2) 测量激励力和加速度响应的时间记录曲线、力的自功率谱和传递函数; 3) 分析传递函数的各种显示形式(实部、虚部、幅值、对数、相位)及相干函 数; 4) 比较原点传递函数和跨点传递函数的特征; 5) 考察激励点和响应点互换对传递函数的影响; 6) 比较不同材料的力锤锤帽对激励信号的影响; 三、实验仪器和测试系统 1、实验仪器 主要用到的实验仪器有:冲击力锤、加速度传感器,lms lms-scadas ⅲ测试系统,具体型号和参数见表1-1。 仪器名称 型号 序列号 3164 灵敏度 2.25 mv/n 100 mv/g 备注比利时 丹麦 b&k 数据采集和分析系统 lms-scadas ⅲ 2302-10 力锤 加速度传感器 表1-1 实验仪器 2 、测试系统 利用试验测量的激励信号(力锤激励信号)和响应的时间历程信号,运用数字 信号处理技术获得频率响应函数(frequency response function, frf),得到系统的非参数模型。然后利用参数识别方法得到系统的模态参数。测试系统主要完成力锤激励信号及各点响应信号时间历程的同步采集,完成数字信号的处理和参数的识别。 测量分析系统的框图如图1-1所示。测量系统由振动加速度传感器、力锤和比利时lms公司scadas采集前端及modal impact测量分析软件组成。力锤及加速度传感器通过信号线与scadas采集前端相连,振动传感器及力锤为icp型传感器,需要scadas采集前端对其供电。scadas采集相应的信号和进行信号处理(如抗混滤波,a/d转换等),所测信号通过电缆与电脑完成数据通讯。图1-1 测试分析系统框图 四、实验数据采集 1、振动测试实验台架 实验测量的是一段轴,在轴上安装了3个加速度传感器,如图1-2所示,轴由四根弹簧悬挂起来,使得整个测试统的频率很低,基本上不会影响到最终的测试结果。整个测试系统如下图所示:a1 a 测点2测点3测点4 图1-2 测试系统图

太原理工机械系统设计实验报告

《机械系统设计》 实验报告 姓名:马睿聪 班级:机械Z1317 学号:2013000384

实验一:采煤机的主功能及辅助功能 采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统,工作环境恶劣,如果出现故障将会导致整个采煤工作的中断,造成巨大的经济损失. 采煤机是实现煤矿生产机械化和现代化的重要设备之一.机械化采煤可以减轻体力劳动、提高安全性,达到高产量、高效率、低消耗的目的. 采煤机分锯削式、刨削式、钻削式和铣削式四种:采煤机是一个集机械、电气和液压为一体的大型复杂系统,工作环境恶劣,如果出现故障将会导致整个采煤工作的中断,造成巨大的经济损失.随着煤炭工业的发展,采煤机的功能越来越多,其自身的结构、组成愈加复杂,因而发生故障的原因也随之复杂.双滚筒采煤机综合了国内外薄煤层采煤机的成功经验,是针对我国具体国情而设计的新型大功率薄煤层采煤机. 采煤机的主要组成部分: 采煤机的类型很多,但基本上以双滚筒采煤机为主,其基本组成部分也大体相同。各种类型的采煤机一般都由下列部分组成。 (1)截割部 截割部的主要功能是完成采煤工作面的截煤和装煤,由左、右截割电机,左、右摇臂减速箱,左、右滚筒,冷却系统,内喷雾系统和弧形挡板等组成。截割部耗能占采煤机装机总功率的80%-90%,

因此,研制生产效率高和比能耗低的采煤机主要体现在截割部。 传动装置: 截割部传动装置的作用是将采煤机电动机的动力传递到滚筒上,以满足滚筒转速及转矩的要求;同时,还应具有调高功能,以适应不同煤层厚度的变化。 截割部的传动方式主要有一下几种: a)、电动机-摇臂减速箱-行星齿轮减速箱-滚筒 b)、电动机-固定减速箱-摇臂减速箱-滚筒 c)、电动机-固定减速箱-摇臂减速箱-行星齿轮减速箱-滚筒 d)、电动机-摇臂减速箱-滚筒螺旋滚筒: 螺旋滚筒是采煤机落煤和装煤的工作机构,对采煤机工作起决定性作用,消耗总装功机率的80%-90%。早期的螺旋滚筒为鼓型滚筒,现代采煤机都采用螺旋滚筒。螺旋滚筒能适应煤层的地质条件和先进的采煤方法及采煤工艺的要求,具有落煤、装煤、自开切口的功能。近些年来出现了一些新的截割滚筒,诸如滚刀式滚筒、直

有限元分析实验报告

武汉理工大学 学生实验报告书 实验课程名称机械中的有限单元分析 开课学院机电工程学院 指导老师姓名 学生姓名 学生专业班级机电研 1502班 2015—2016 学年第2学期

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图1.2 网格划分 1.21 定义边界条件并求解 本次实验中,讲梁的左端固定,将载荷施加在右端,施以垂直向下的集中力,集中力的大小为30kN观察变形情况,再将力改为50kN,观察变形情况,给出应力应变云图,并分析。 (1)给左端施加固定约束; (2)给悬臂梁右端施加垂直向下的集中力; 1.22定义边界条件如图1.3所示: 图1.3 定义边界条件 1.23 应力分布如下图1.4所示: 定义完边界条件之后进行求解。

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试验模态分析的两种方法 模态分析是研究结构动力特性一种近代方法,是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性,每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得,这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数,称为试验模态分析。通常,模态分析都是指试验模态分析。振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性,就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。因此,模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。模态分析最终目标在是识别出系统的模态参数,为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。 试验模态分析主要有以下两种方法,OROS模态分析软件MODEL 2 完全具备了这两种常用的模态方 法。 锤击法模态测试 用于满足锤击法结构模态试验,以简明、直观的方法测量和处理输入力和响应数据,并显示结果。提供两种锤击方法:固定敲击点移动响应点和固定响应点移动敲击点。用力锤来激励结构,同时进行加速度和力信号的采集和处理,实时得到结构的传递函数矩阵。能够方便地设置测量参数,如触发量级、测量带宽和加窗类型,同时对最优的设置提供建议指导。 激振器法模态测试 主要是通过分析仪输出信号源来控制激振器,激励被测试件,输出信号有先进扫频正弦,随机噪声,正弦,调频脉冲等信号。支持单点激励(SIMO)与多点同时激励法(MIMO)。 1)几何建模 结构线架模型生成,节点数和部件数没有限制,测量点DOF自动加到通道标示;建立几何模型,以3维方式显示测量和分析结果。结构模型可以作为单个部件的装配,及采用不同的坐标系(直角、圆柱、球体坐标系),要求除点的定义外,还可定义线和面,真实的显示试验结构。结构线架模型生成,节点数和部件数没有限制,测量点自由度自动加到通道标示。

晶钻模态分析软件系列十标准模态分析(Standard Modal Analysis)

EDM-Modal 模态分析软件的标准模态分析是一套完整的分析流程,包括从FRF数据选择到模态参数识别,再到结果验证和振型动画。 模态实验完成后,所有的FRF数据可用来进行下一步的模态分析。用户也可以从外部导入需要的FRF数据,增加或替换某些FRF信号。编辑完成的FRF 数据列表可导出到本地成为一个已选择集合,也可以导入已选择的集合直接用于分析。这些操作集中在“模态数据选择”模块。所有的FRF数据都能在模块浏览,同时几何模型显示已选择信号的测点,信号窗口分单独显示和集中显示两种方式浏览信号。 单击“模态参数”健,模态辨识过程将被启动。模态指示函数(MIF),包括MMIF,CMIF, RMIF,虚部集总,以及Mag集总,有助于指示重根和高度偶合的根(模态)。 稳态图(Stability Diagram)是模态参数识别的一种迭代方法。在标准模态分析中,我们使用最小二乘复指数法(LSCE)识别出所有极点。在稳态图中可以选择稳定的物理极点(而不是计算极点),使用最小二乘频域法进行用于下一步的振型计算。 计算出的振型结果将被保存并用以进行振型的动画显示。模态置信准则

(MAC)和FRF综合都可用来验证模态参数的正确性。 ★EDM Modal 标准模态分析主要特征如下: ①易用的模态数据选择 ②采用反卷积使信号平滑(仅限OMA模态测试) ③模态指示函数:Multivariate MIF, Complex MIF, Real MIF, Image Sum 自定义需要进行参数辨识的频段 ④稳态图 ⑤提供曲线拟合算法LSCE ⑥模态形状计算的最小二乘频域(LSFD)算法 ⑦可编辑的模态振型表 ⑧模态振型动画自/互MAC计算和显示 ⑨拟合FRF与测量FRF对比输入/输出振型:UFF格式 ★EDM Modal模态支持的功能如下: ①几何模型的创建/编辑/导入/导出/动画。 ②工作变形分析(ODS) ③锤击法模态实验

机械振动实验报告

《机械振动基础》实验报告 (2015年春季学期) 姓名 学号 班级 专业机械设计制造及其自动化报告提交日期2015.05.07 哈尔滨工业大学

报告要求 1.实验报告统一用该模板撰写,必须包含以下内容: (1)实验名称 (2)实验器材 (3)实验原理 (4)实验过程 (5)实验结果及分析 (6)认识体会、意见与建议等 2.正文格式:四号字体,行距为1.25倍行距; 3.用A4纸单面打印;左侧装订; 4.报告需同时提交打印稿和电子文档进行存档,电子文档由班长收 齐,统一发送至:liuyingxiang868@https://www.doczj.com/doc/559897777.html,。 5.此页不得删除。 评语: 教师签名: 年月日

实验一报告正文 一、实验名称:机械振动的压电传感器测量及分析 二、实验器材 1、机械振动综台实验装置(压电悬臂梁) 一套 2、激振器一套 3、加速度传感器一只 4、电荷放大器一台 5、信号发生器一台 6、示波器一台 7、电脑一台 8、NI9215数据采集测试软件一套 9、NI9215数据采集卡一套 三、实验原理 信号发生器发出简谐振动信号,经过功率放大器放大,将简谐激励信号施加到电磁激振器上,电磁激振器振动杆以简谐振动激励安装在激振器上的压电悬臂梁。压电悬臂梁弯曲产生电流显示在示波器上,可以观测悬臂梁的振动情况;另一方面,加速度传感器安装在电磁激振器振动杆上,将加速度传感器与电荷放大器连接,将电荷放大器与数据采集系统连接,并将数据采集系统连接到计算机(PC机)上,操作NI9215数据采集测试软件,得到机械系统的振动响应变化曲线,可以观测电磁激振器的振动信号,并与信号发生器的激励信号作对比。实验中的YD64-310型压电式加速度计测得的加速度信号由DHF-2型电荷放大器后转变为一个电压信号。电荷放大器的内部等效电路如图1所示。 q

机械设计实验报告

前言 一、实验课目的 本课程实验课目的在于:验证、巩固和加深课堂讲授的基本理论,加强理论联系实际及独立工作能力的培养;掌握一些最基本的机械实验方法、测量技能及用实验法来测定一些机械参数的能力;以及培养学生踏实细致、严肃认真的科学作风。因此,实验课是一个不可缺少的重要环节,每个学生必须认真对待,在课前进行预习,在课后分析试验结果,写成正规的实验报告。实验课为评定学生成绩的一部分。 二、实验前的准备工作 为了保证实验顺利进行,要求在实验前做好准备工作,教师在实验前要进行检查和提问,如发现有不合格者,提出批评,甚至停止实验的进行,实验准备工作包括下列几方面内容: 1.预习好实验指导书:明确实验的目的及要求;搞懂实验的原理;了解实验进行的步骤及主要事项,做到心中有底。 2.准备好实验指导书中规定自带的工具、纸张。 3.准备好实验数据记录表格。表格应记录些什么数据自拟。 三、遵守实验室的规章制度 1.验前必须了解实验设备、仪器的使用性能、操作规程及使用须知,否则不得操作。 2.严格按照规定,精心操作设备、仪器。 3.实验室内与本实验无关的设备与仪器,一律不得乱动。 4.在实验室严守纪律,不得高声谈笑,保持室内整洁。 5.实验完毕后,用过设备、仪器放回原处,并整理清洁、经教师同意后才得离开。 四、实验报告 实验报告是对实验所有数据、现象进行整理,分析得出一定结论与看法的书面文件。学生在实验后必须按照要求,整理并分析处理所的结果,写成正规的实验报告。 为了写好实验报告,提出以下几点: 1.实验结果记录应经实验指导教师过目签字,并随实验报告一起交上。 2.报告中的结果分析及讨论应力求具体,应针对试验具体情况,防止不切实际的空谈。 3.实验报告要求每人一份。 4.实验报告应在实验完毕后一星期内,由班委汇集交老师。 吉林大学珠海学院 机械工程学院 2018年9月10日

模态分析实验报告

研究生学院 机械工程专业硕士结课作业 课程题目:机械结构模态分析实验 指导老师: 姓名: 学号: 2015年08月23日

一、概述 模态分析是研究结构动力特性一种近代方法,是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性,每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得,这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的,则称为计算模态分析;如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数,称为试验模态分析。通常,模态分析都是指试验模态分析。 振动模态是弹性结构固有的、整体的特性。通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内的各阶主要模态的特性,就可以预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下产生的实际振动响应。因此,模态分析是结构动态设计及设备故障诊断的重要方法。 机器、建筑物、航天航空飞行器、船舶、汽车等的实际振动模态各不相同。模态分析提供了研究各类振动特性的一条有效途径。首先,将结构物在静止状态下进行人为激振,通过测量激振力与响应并进行双通道快速傅里叶变换(FFT)分析,得到任意两点之间的机械导纳函数(传递函数)。用模态分析理论通过对试验导纳函数的曲线拟合,识别出结构物的模态参数,从而建立起结构物的模态模型。根据模态叠加原理,在已知各种载荷时间历程的情况下,就可以预言结构物的实际振动的响应历程或响应谱。 模态分析的经典定义:将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标,使方程组解耦,成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程,以便求出系统的模态参数。坐标变换的变换矩阵为模态矩阵,其每列为模态振型。模态分析的最终目标是识别出系统的模态参数,为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。 模态分析技术的应用可归结为以下几个方面: 1) 评价现有结构系统的动态特性; 2) 在新产品设计中进行结构动态特性的预估和优化设计; 3) 诊断及预报结构系统的故障; 4) 控制结构的辐射噪声; 5) 识别结构系统的载荷 二、实验的基本过程 1、动态数据的采集及频响函数或脉冲响应函数分析 (1)激励方法。试验模态分析是人为地对结构物施加一定动态激励,采集各点的振动响应信号及激振力信号,根据力及响应信号,用各种参数识别方法获取模态参数。激励方法不同,相应识别方法也不同。目前主要由单输入单输出(SISO)、单输入多输出(SIMO)多输入多输出(MIMO)三种方法。以输入力的信号特征还可分为正弦慢扫描、正弦快扫描、稳态随机(包括白噪声、宽带噪声或伪随机)、瞬态激励(包括随机脉冲激励)等。 (2)数据采集。SISO方法要求同时高速采集输入与输出两个点的信号,用不断移动激励点位置或响应点位置的办法取得振形数据。SIMO及MIMO的方法则要求大量通道数据的高速并行采集,因此要求大量的振动测量传感器或激振器,试验成本较高。 (3)时域或频域信号处理。例如谱分析、传递函数估计、脉冲响应测量以及滤波、相关分析等。

心得体会 机械原理实验心得体会

机械原理实验心得体会 机械原理实验心得体会 机械原理课程设计心得体会 十几天的机械原理课程设计结束了,在这次实践的过程中学到了一些除技能以外的其他东西,领略到了别人在处理专业技能问题时显示出的优秀品质,更深切的体会到人与人之间的那种相互协调合作的机制,最重要的还是自己对一些问题的看法产生了良性的变化. 在社会这样一个大群体里面,沟通自然是为人处世的基本,如何协调彼此的关系值得我们去深思和体会.在实习设计当中依靠与被依靠对我的触及很大,有些人很有责任感,把这样一种事情当成是自己的重要任务,并为之付出了很大的努力,不断的思考自己所遇到的问题.而有些人则不以为然,总觉得自己的弱势…..其实在生活中这样的事情也是很多的,当我们面对很多问题的时候所采取的具体行动也是不同的,这当然也会影响我们的结果.很多时候问题的出现所期待我们的是一种解决问题的心态,而不是看我们过去的能力到底有多强,那是一种态度的端正和目的的明确,只有这样把自己身置于具体的问题之中,我们才能更好的解决问题. 在这种相互协调合作的过程中,口角的斗争在所难免,关键是我们如何的处理遇到的分歧,而不是一味的计较和埋怨.这不仅仅是在类似于这样的协调当中,生活中的很多事情都需要我们有这样的处理能力,面对分歧大家要消除误解,相互理解,增进了解,达到谅解…..也许很多问题没有想象中的那么复杂,关键还是看我们的心态,那种处理和解决分歧

的心态,因为毕竟我们的出发点都是很好的.课程设计也是一种学习同事优秀品质的过程,比如我组的纪超同学,人家的确有种耐得住寂寞的心态.确实他在学习上取得了很多傲人的成绩,但是我所赞赏的还是他追求的过程,当遇到问题的时候,那种斟酌的态度就值得我们每一位学习,人家是在用心造就自己的任务,而且孜孜不倦,追求卓越.我们过去有位老师说得好,有有些事情的产生只是有原因的,别人能在诸如学习上取得了不一般的成绩,那绝对不是侥幸或者巧合,那是自己付出劳动的成果的彰显,那是自己辛苦过程的体现.这种不断上进,认真一致的心态也必将导致一个人在生活和学习的各个方面做的很完美,有位那种追求的锲而不舍的过程是相同的,这就是一种优良的品质,它将指引着一个人意气风发,更好走好自己的每一步. 在今后的学习中,一定要戒骄戒躁,态度端正,虚心认真….要永远的记住一句话:态度决定一切. 一、温故而知新。课程设计发端之始,思绪全无,举步维艰,对于理论知识学习不够扎实的我深感“书到用时方恨少”,于是想起圣人之言“温故而知新”,便重拾教材与实验手册,对知识系统而全面进行了梳理,遇到难处先是苦思冥想再向同学请教,终于熟练掌握了基本理论知识,而且领悟诸多平时学 习难以理解掌握的较难知识,学会了如何思考的思维方式,找到了设计的灵感。二、思路即出路。当初没有思路,诚如举步维艰,茫茫大地,不见道路。在对理论知识梳理掌握之后,茅塞顿开,柳暗花明,思路如泉涌,高歌“条条大路通罗马”。顿悟,没有思路便无出路,

ANSYS模态分析实例

高速旋转轮盘模态分析 在进行高速旋转机械的转子系统动力设计时,需要对转动部件进行模态分析,求解出其固有频率和相应的模态振型。通过合理的设计使其工作转速尽量远离转子系统的固有频率。而对于高速部件,工作时由于受到离心力的影响,其固有频率跟静止时相比会有一定的变化。为此,在进行模态分析时需要考虑离心力的影响。通过该实验掌握如何用ANSYS进行有预应力的结构的模态分析。 一.问题描述 本实验是对某高速旋转轮盘进行考虑离心载荷引起的预应力的模态分析,求解出该轮盘的前5阶固有频率及其对应的模态振型。轮盘截面形状如图所示,该轮盘安装在某转轴上以12000转/分的速度高速旋转。相关参数为:弹性模量EX=2.1E5Mpa,泊松比PRXY=0.3, 密度DENS=7.8E-9Tn/mm 3。 1-5关键点坐标: 1(-10, 150, 0) 2(-10, 140, 0) 3(-3, 140, 0) 4(-4, 55, 0) 5(-15, 40, 0) L=10+(学号×0.1) RS=5 二.分析具体步骤 1.定义工作名、工作标题、过滤参数 ①定义工作名:Utility menu > File > Jobname ②工作标题:Utility menu > File > Change Title(个人学号) 2.选择单元类型 本实验将选用六面体结构实体单元来分析,但在建模过程中需要使用四边形平面单元,所有需要定义两种单元类型:PLANE42和SOLID45,具体操作如下: Main Menu >Preprocessor > Element Type > Add/Edit/Delete

①“ Structural Solid”→“ Quad 4node 42” →Apply(添加PLANE42为1号单元) ②“ Structural Solid”→“ Quad 8node 45” →ok(添加六面体单元SOLID45为2号单元) 在Element Types (单元类型定义)对话框的列表框中将会列出刚定义的两种单元类型:PLANE42、SOLID45,关闭Element Types (单元类型定义)对话框,完成单元类型的定义。 3.设置材料属性 由于要进行的是考虑离心力引起的预应力作用下的轮盘的模态分析,材料的弹性模量EX 和密度DENS必须定义。 ①定义材料的弹性模量EX Main Menu >Preprocessor > Material Props > Material Models> Structural > Linear > Elastic >Isotropic 弹性模量EX=2.1E5 泊松比PRXY=0.3 ②定义材料的密度DENS Main Menu >Preprocessor > Material Props > Material Models>density DENS =7.8E-9 4.实体建模 对于本实例的有限元模型,首先需要建立轮盘的截面几何模型,然后对其进行网格划分,最后通过截面的有限元网格扫描出整个轮盘的有限元模型。具体的操作过程如下。 ①创建关键点操作:Main Menu > Preprocessor > Modeling > Create > Keypoints > In Active CS 列出各点坐标值Utility menu >List > Keypoints >Coordinate only

模态分析实验报告

模态分析实验报告 姓名: 学号: 任课教师: 实验时间: 指导老师: 实验地点:

实验1 传递函数的测量 一、实验内容 用锤击激振法测量传递函数。 二、实验目的 1)掌握锤击激振法测量传递函数的方法; 2)测量激励力和加速度响应的时间记录曲线、力的自功率谱和传递函数; 3)分析传递函数的各种显示形式(实部、虚部、幅值、对数、相位)及相干函 数; 4)比较原点传递函数和跨点传递函数的特征; 5)考察激励点和响应点互换对传递函数的影响; 6)比较不同材料的力锤锤帽对激励信号的影响; 三、实验仪器和测试系统 1、实验仪器 主要用到的实验仪器有:冲击力锤、加速度传感器,LMS LMS-SCADAS Ⅲ测试系统,具体型号和参数见表1-1。 仪器名称型号序列号灵敏度备注 数据采集和分析系统LMS-SCADAS Ⅲ比利时力锤2302-10 3164 2.25 mV/N 加速度传感器100 mV/g 丹麦B&K 表1-1 实验仪器 2 、测试系统 利用试验测量的激励信号(力锤激励信号)和响应的时间历程信号,运用数字信号处理技术获得频率响应函数(Frequency Response Function, FRF),得到系统的非参数模型。然后利用参数识别方法得到系统的模态参数。测试系统主要完成力锤激励信号及各点响应信号时间历程的同步采集,完成数字信号的处理和参数的识别。 测量分析系统的框图如图1-1所示。测量系统由振动加速度传感器、力锤和比利时LMS公司SCADAS采集前端及Modal Impact测量分析软件组成。力锤及加速度传感器通过信号线与SCADAS采集前端相连,振动传感器及力锤为ICP

有限元分析实验报告

学生学号1049721501301实验课成绩 武汉理工大学 学生实验报告书 实验课程名称机械中的有限单元分析机电工程学院开课学院 指导老师姓名

学生姓名 学生专业班级机电研1502班 学年第学期2016—20152 实验一方形截面悬臂梁的弯曲的应力与变形分析 钢制方形悬臂梁左端固联在墙壁,另一端悬空。工作时对梁右端施加垂直 向下的30KN的载荷与60kN的载荷,分析两种集中力作用下该悬臂梁的应力与应变,其中梁的尺寸为10mmX10mmX100mm的方形梁。 方形截面悬臂梁模型建立1.1 建模环境:DesignModeler15.0。 定义计算类型:选择为结构分析。 定义材料属性:弹性模量为 2.1Gpa,泊松比为0.3。 建立悬臂式连接环模型。 (1)绘制方形截面草图:在DesignModeler中定义XY平面为视图平面,并正 视改平面,点击sketching下的矩形图标,在视图中绘制10mmX10mm的矩形。 (2)拉伸:沿着Z方向将上一步得到的矩阵拉伸100mm,即可得到梁的三维模型,建模完毕,模型如下图 1.1所示。

图1.1方形截面梁模型 :定义单元类型1.2 选用6面体20节点186号结构单元。 网格划分:通过选定边界和整体结构,在边界单元划分数量不变的情况下,通过分别改变节点数和载荷大小,对同一结构进行分析,划分网格如下图 1.2

所示: 图1.2网格划分 1.21定义边界条件并求解 本次实验中,讲梁的左端固定,将载荷施加在右端,施以垂直向下的集中 力,集中力的大小为30kN观察变形情况,再将力改为50kN,观察变形情况,给出应力应变云图,并分析。 (1)给左端施加固定约束; (2)给悬臂梁右端施加垂直向下的集中力; 1.22定义边界条件如图1.3所示:

各种模态分析方法总结及比较

各种模态分析方法总结与比较 一、模态分析 模态分析是计算或试验分析固有频率、阻尼比和模态振型这些模态参数的过程。 模态分析的理论经典定义:将线性定常系统振动微分方程组中的物理坐标变换为模态坐标,使方程组解耦,成为一组以模态坐标及模态参数描述的独立方程,以便求出系统的模态参数。坐标变换的变换矩阵为模态矩阵,其每列为模态振型。 模态分析是研究结构动力特性一种近代方法,是系统辨别方法在工程振动领域中的应用。模态是机械结构的固有振动特性,每一个模态具有特定的固有频率、阻尼比和模态振型。这些模态参数可以由计算或试验分析取得,这样一个计算或试验分析过程称为模态分析。这个分析过程如果是由有限元计算的方法取得的,则称为计算模记分析;如果通过试验将采集的系统输入与输出信号经过参数识别获得模态参数,称为试验模态分析。通常,模态分析都是指试验模态分析。振动模态是弹性结构的固有的、整体的特性。如果通过模态分析方法搞清楚了结构物在某一易受影响的频率范围内各阶主要模态的特性,就可能预言结构在此频段内在外部或内部各种振源作用下实际振动响应。因此,模态分析是结构动态设计及设备的故障诊断的重要方法。 模态分析最终目标是在识别出系统的模态参数,为结构系统的振动特性分析、振动故障诊断和预报以及结构动力特性的优化设计提供依据。二、各模态分析方法的总结

(一)单自由度法 一般来说,一个系统的动态响应是它的若干阶模态振型的叠加。但是如果假定在给定的频带内只有一个模态是重要的,那么该模态的参数可以单独确定。以这个假定为根据的模态参数识别方法叫做单自由度(SDOF)法n1。在给定的频带范围内,结构的动态特性的时域表达表示近似为: ()[]}{}{T R R t r Q e t h r ψψλ= 2-1 而频域表示则近似为: ()[]}}{ {()[]2ωλωψψωLR UR j Q j h r t r r r -+-= 2-2 单自由度系统是一种很快速的方法,几乎不需要什么计算时间和计算机内存。 这种单自由度的假定只有当系统的各阶模态能够很好解耦时才是正确的。然而实际情况通常并不是这样的,所以就需要用包含若干模态的模型对测得的数据进行近似,同时识别这些参数的模态,就是所谓的多自由度(MDOF)法。 单自由度算法运算速度很快,几乎不需要什么计算和计算机内存,因此在当前小型二通道或四通道傅立叶分析仪中,都把这种方法做成内置选项。然而随着计算机的发展,内存不断扩大,计算速度越来越快,在大多数实际应用中,单自由度方法已经让位给更加复杂的多自由度方法。 1、峰值检测 峰值检测是一种单自由度方法,它是频域中的模态模型为根据对系统极点进行局部估计(固有频率和阻尼)。峰值检测方法基于这样的事实:在固有频率附近,频响函数通过自己的极值,此时其实部为零(同相部分最

心得体会 机械设计学实验心得体会

机械设计学实验心得体会 机械设计学实验心得体会 《机械设计学》实践教学机械创新设计实验报告 学生姓名:学号:班级: 题目: 小组组长: 年月日 机械创新设计实验 一、 实验目的 通过实验使学生能够以系统的观点去发掘机械产品设计的规律和特点,并培养学生的创新意识,使学生的综合素质得到提高。二、实验原理 系统设计方法。三、实验要求 分组(最好4~6人)或个人完成实验,独立完成实验报告。四、实验仪器设备 机械系统设计手册及相关参考书。五、实验类型、性质与学时 类型:综合、创新学时:6课时六、实验步骤 根据所学知识,提出一机械设备总体设计方案(参考题目附后),要求包含物料 流系统、能量流系统及信息流系统;分小组讨论并确定方案。七、实验报告

实验报告必须包含的内容: 1、引言:对所选课题进行资料收集,简单介绍类似系统或技术的国内外研究与应用现状; 2、描述系统的总功能、分功能; 3、分功能实现方案;3、绘制系统的功能结构图; 4、绘制系统的运动循环图; 5、绘制系统的总体设计草图; 题目一(适用于一组):载重车装载系统的开发 见教材P362《课外作业1》 题目二(适用于二组):讲义自动发放机见教材P363《课外作业3》题目四(适用于四组):比萨饼成形机见教材P365《课外作业7》 题目六(适用于六组):移动车载升降系统设计设计一个安装在一台卡车上的升降平台,要求如下: 1.收缩范围:距离车厢底部2米到8米; 2.收缩至2米时不影响卡车正常行驶; 3.升高至8米时能够保证在不大于10km/h的行使速度,加速度不大于0.5m/s2 的情况下安全作业; 4.平台顶部能承受30kg负荷。 要求设计移动平台(含驱动、制动、控制系统)题目八(适用于七组):布线装置见教材P364《课外作业4》 分组情况 1题目一魏绍超吴昊张健马耀军许晓蒙贺建博2题目二齐相宇杨荣耀

心得体会 机械原理直齿圆柱齿轮实验心得体会

机械原理直齿圆柱齿轮实验心得体会 机械原理直齿圆柱齿轮实验心得体会 《机械原理》实验班级 姓名机构运动简图测绘学号 一、实验目的: 1.学会运用构件及其运动副联接常用符号和机械中常用机构的简图符号,正确绘制出机构运动简图; 2.通过实验进一步理解机构运动简图的意义; 3.熟练掌握机构自由度的计算方法,学会判断运动链能否成为机构。 二、实验内容: 机构运动简图是用国家标准规定的简单符号和线条代表运动副和构件,并按一定的比例尺表示机构的运动尺寸,绘制出的表示机构的简明图形。不严格按比例绘制的简图称为机构示意图。在分析研究现有机械和构思设计新机械时都需要绘制机构运动简图。因此,我们必须熟练掌握正确绘制机构运动简图的方法。 1.绘制三个机构的运动简图,测绘对象:1)油泵――摆杆式油泵、摆块式油泵;2)冲床――滚子式、滑块式;3)插齿机――从曲柄开始到插齿刀;4)牛头刨床――从小齿轮开始画起。其中,1、2必做,3、4选其一。对于油泵,要对其进行必要的尺寸测量,然后按比例画出其机构简图;对其余机构则绘出机构示意图。2.计算所画机构的自由度,判断其能否成为机构? 3.在东6D座参观常用机构的电动模型,观察各机构的运动。

三、实验步骤: 1.分析机械的组成情况和运动情况:确定机械是由多少个构件组成?哪个是原动件和机架?哪部分是执行构件和传动部分? 2.沿着运动传递路线,分析两构件间相对运动的性质,以确定运动副的类型和数目;3.适当地选择运动简图的视图平面; 4.选择适当比例尺,绘制机构运动简图。在原动件上标出代表其转动方向的箭头,并从原动件起,按传动路线标出各构件的编号(1、2、3、······)和运动副的代号(A、B、C、······)。5.绘制完机构运动简图和计算其自由度后,由指导教师签字认可,方可离去。 四、注意事项: 1.上课时自带直尺、橡皮、铅笔和画草图用的白纸。 2.课堂上只要求画出各机构简图的草图,草图应画在自带的白纸上。 五、实验报告: 1.直接将报告填写在后面作业纸上。2.将课堂上所绘制的各机构简图的草图,按机械制图的要求画出正式的机构运动简图或机构示 意图。 3.计算机构自由度时应列出公式,并写明其活动构件数、各级运动副的数目。4.说明机构是否具有确定运动?为什么? 5.将有教师签字的草图附在实验报告后一同按时交上。 六、思考题: 1.在计算平面机构自由度时应注意哪些事项?2.机构运动简图与机构示意图的区别?

振动实验报告l

机械振动实验报告 1.测量简支梁的固有频率和振型 1.1实验目的 用激振法测量简支梁的固有频率和固有振型。掌握多自由度系统固有频和振型的简单测量方法。 1.2实验原理 共振法测量振动系统的固有频率是比较常用的方法之一。共振是指当激振频率达到某一特定值时,振动量的振动幅值达到极大值的现象。本次试验主要利用调整激振频率使简支梁达到位移振动幅值的方法来测量简支梁的一阶,二阶以及三阶固有频率以及从计算机上读取其当时的振型! 1.3实验内容与结果分析 (1)将激振器通过顶杆连接到简支梁上(注意确保顶杆与激振器的中心线在一直线上),激振点位于简支梁中心偏左50mm 处(已有安装螺孔),将信号发生器输出端分别与功率放大器和数据采集仪的输入端连接,并将功率放大器与激振器相连接。 (2) 用双面胶纸(或传感器磁座)将加速度传感器A 粘贴在简支梁上5#测点(实验时固定不动,用于与其他测点比较相位),将加速度传感器连接,将电荷放大器输出端与数据采集仪的输入端连接。 (3)将信号发生器和功率放大器的幅值旋钮调至最小,打开所有仪器电源。打开控制计算机,打开做此次试验所需的测试软件,进入页面设置好各项参数。通过调节激振频率,观察简支梁位置幅值振动情况。可以通过放在简支梁上的装有一定量塑质小球的小型透明容器直观的观察里面小球的振动情况,小球振动越厉害,也就说明简支梁振动的位移幅值越大;还可以通过分辨简支梁在不同激振频率下的发出的振动声音,声音越大,说明振动幅值越大! (4)通过(3)中的方法,可以测量出在简支梁在某一激振频率范围内的振动幅值,则此激振频率就是我们需要测量的一阶,二阶以及三阶固有频率,在测出固有频率的同时将计算机上画出的各阶振型的图像保存,以便结果的分析。(5)在完成所有的试验内容之后,通过记录下的实验数据分析实验的结果。所得的实验结果如下:测得的简支梁的一阶、二阶以及三阶的固有频率为 1=35.42HZ ω, 2=131.54HZ ω, 3=258.01HZ ω。振型如下图所示:)

《机械设计基础》本科实验报告汇总

实验一:平面机构认知实验 一、实验目的和要求 目的:通过观察机械原理陈列柜,认知各种常见运动副的组成及结构特点,认知各类常见机构分类、组成、运动特性及应用。加深对本课程学习内容及研究对象的了解。 要求:1、认真观察陈列柜,仔细揣摩分析 2、结合有关的实验展柜和教材的相关章节内容回答下列简答题,完成实验报告。 二、实验原理 分批地组织学生观看、听讲陈列柜的展出和演示。初步了解《机械设计基础》课程所研究的各种常用机构的结构、类型、组成、运动特性及应用。 三、主要仪器设备及材料 JY-10B型机械原理陈列柜,共10柜,有近80个常用机构。 四、试验方法与步骤 第1柜机构的组成 1 机构的组成:蒸汽机、内燃机 2 运动副模型:平面运动副、空间运动副。 第2柜平面连杆机构 1 铰链四杆机构三种形式:①曲柄摇杆机构;②双曲柄机构;③双摇杆机构 2 平面四杆机构的演化形式 ①对心曲柄滑块机构②偏置取冰滑块机构③正弦机构④偏心轮机构⑤双重偏心机构⑥直动滑杆机构⑦摇块机构⑧转动导杆机构⑨摆动导杆机构⑩双滑块机构 第3柜连杆机构的应用 1 鄂式破碎机、飞剪; 2 惯性筛; 3 摄影机平台、机车车轮联动机构; 4 鹤式起重机; 5 牛头刨床的主体机构; 6 插床模型。 第4柜空间连杆机构 RSSR 空间机构、4R 万向节、RRSRR机构、RCCR联轴节、RCRC揉面机构、SARRUT机构第5柜凸轮机构 盘形凸轮、移动凸轮、圆柱凸轮、圆锥凸轮、槽状凸轮、等宽凸轮、等径凸轮和主回凸轮等多种形式;移动和摆动从动件;尖顶、棍子和平底从动件等;空间凸轮机构 第6 柜齿轮机构类型 1 平行轴齿轮机构;2相交轴齿轮机构;3交错轴齿轮机构

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