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理论力学振动实验

大连理工大学盘锦校区

大连理工大学理论力学振动实验手册

海洋科学与技术学院

DHVTC振动测试与控制教学实验系统介绍 (3)

安全注意事项 (1)

实验一、强迫振动幅值测定 (2)

实验二、振动时域统计参数的测定 (5)

实验三、振动系统固有频率的测定 (8)

实验四、单自由度系统衰减振动固有频率及阻尼比测量 (10)

实验五、主动隔振实验 (14)

实验六、被动隔振实验 (17)

实验七、动力吸振器吸振实验 (20)

DHVTC振动测试与控制教学实验系统介绍DHVTC振动测试与控制教学实验系统是根据高等院校学生实验要求研发的，该系统力学模型合理，数据采集及分析功能高度集成，测试精度高，操作方便，特别适合高等院校力学系、机械系、精密仪器系、土木系及其他相关专业学生进行多种振动测试实验、减振实验和模态实验等多种实验。

系统组成：

实验台架：底座、支座、简支梁、悬臂梁等等

传感器：DH187IEPE加速度传感器（0.5Hz~10KHz）；

激振系统：力锤（0~5000N）、偏心电机（可通过调节电机转速控制激励的频率和幅值）

测试系统：动态数据采集分析系统（DH5857-2电荷适调器一通道，DH5923-1数采两通道）、DHDAS实时控制与基本分析软件、DHMA实验模态分析软件。

安全注意事项

本实验系统尽管在设计、加工和安装时已充分考虑了安全方面的问题，但强烈建议用户使用时注意如下事项：

一、通电前仔细检查各活动机械部分，如激振器、偏心电机等的连接紧固情况，确保所有螺栓、卡扣等紧固无误，避免激振或旋转。

二、查看传感器、信号源、激振器等连线正确无误，确保各仪器正常工作。

三、检查各仪器电源线是否插紧插好，各仪器是否可靠接地，以防触电。

四、调压器应放置于桌面宽敞处，尽可能远离其它仪器，并且在使用时只有经检查无误后才能通电，通电前须仔细检查电机偏心轮是否紧固、调压器与电机连线、接地是否可靠，使用完毕应立即断电。

五、激振器和偏心电机工作时，禁止手或是其它物品碰到激振器顶杆和电机偏心轮，以免受伤或物品飞落。

六、所有仪器设备工作过程中发现异常应立即断电，并请专业人员检查维修，或致电本公司。

实验一、强迫振动幅值测定

一、实验目的

1.了解振动信号位移、速度、加速度之间的关系。

2.学会用压电式加速度传感器测量强迫振动的加速度幅值。

二、实验装置框图

实验装置与仪器框图见图1-1。

图1-1

三、实验原理

在振动测量中，有时往往不需要测量振动信号的时间历程曲线，而只需要测量振动信号的幅值。振动信号的幅值可根据位移、速度、加速度的关系，用位移传感器或速度传感器、加速度传感器来测量。本实验即使用压电式加速度传感器来测量。

设振动位移、速度、加速度分别为x 、v 、a ，其幅值分别为X 、V 、A ： x = Bsin (ωt-ψ) v =

=ωBcos (ωt-ψ) )sin(222ψ--==wt B w dt

d a

式中：B 一一位移振幅 ω——振动角频率 ψ——初相位

X=B

V=ωB=2πf B 式(1-1)

A=ω2B=(2πf)2B

振动信号的幅值可根据式(4-1)中位移、速度、加速度的关系，分别用位移传感器、速度传感器或加速度传感器来测量。也可利用动态分析仪中的微分、积分功能来测量。

四、实验方法

1、安装偏心电机

1）偏心电动机和调压器的使用方法：我们用改变电源电压的办法来调节电动机的转速，使电动机转速可在0~8000转/分的范围内调节。转速的改变使电机偏心质量的离心惯性力的大小和频率发生改变，利用偏心质量的离心惯性力，即可实现对试件的激振。

2）偏心激振电机的电源线接到调压器的输出端，调压器电源线接到调压器的输入端（要求电源使用三芯接地插座），一定要小心防止接错，把调速电机通过安装底板安装在简支梁中部，电机转速（强迫振动频率）可用调压器电压调节旋钮来调节，调好后在实验的过程中不要再改变电机转速。

2、连接仪器和传感器

把加速度传感器安装在简支梁的中部，输出信号接到数据采集分析仪的振动测试通道。

3、仪器参数设置

打开采集仪器的电源开关，开机进入DHDAS数据采集分析软件的主界面，在“设置”/“模拟通道”设置采样频率、量程范围，加速度传感器、速度传感器和位移传感器的灵敏度。

注：采样频率一般设置为采集信号的10倍～20倍，保证采集的信号没有幅值失真。量程范围一般设置为采集信号的1.5倍，保证较高的信噪比。工程单位根据实际物理量设置，传感器灵敏度根据传感器铭牌正确设置。

输入方式：压电式ICP传感器选ICP。

在“测量”/“图形区设计”选择“记录仪”，选择通道AI1-1即显示该通道的时域信号。

4、采集并显示数据

在窗口中用“峰值搜索光标”读取当前振动加速度的最大值。

5、计算数据与实验数据比较

按公式(1-1)计算位移、速度或加速度值。

6、调节输出电压以改变电机转速，即改变强迫振动的频率，重复以上步骤。

五、实验结果与分析

1、实验数据

2、根据加速度A，按公式(1-1)计算位移X、速度V。

实验二、振动时域统计参数的测定

一、实验目的

1、学习时域各统计参数及其相互关系；

2、学会对振动波形幅域的测试和分析。

二、实验装置框图

图2-1 实验装置框图

三、实验原理

每一个振动量对时间坐标做出的波形，可以得到峰值、峰峰值、有效值和平均值等量值，它们之间存在一定的关系。振动量的描述常用峰值表示，但在研究比较复杂的波形时，只用峰值描述振动的过程是不够的，因为峰值只能描述振动大小的瞬间值，不包含产生振动的时间过程。在考虑时间过程时进一步描述，是平均绝对值和有效（均方根）值。这些参量都与幅值密切相关。

峰值定义为：

X 峰=X m

即从波形的基线位置到波峰的距离，也可称为振幅。峰峰值是正峰到负峰间的距离。

平均绝对值的定义为：

()dt

t x T

X T

平均

有效值定义为： ?

T T 有效dt t x X 0

21)(

平均绝对值的使用价值较小，而有效值因与振动的能量有直接关系，所以使用价值较大，特别是对随机振动的研究，使用价值更大。

各量之间的关系为：

峰

平均有效x x X 2

峰平均有效x F x F X c

f 1

这些关系式更通用的形式为：

平均

有效x x F f =

F f 称为波形因子，

有效峰x x F c =

F c 称为峰值因子，

F f 和F c 给出了所研究振动波形的指标，对正弦振动，

F f =1.11≈1分贝， F c =1.414≈3分贝。

关于波形峰值、有效值和平均绝对值之关系的分析，对位移、速度、加速度和各种讯号波形都是适用的，但各种不同波形的

F f 和F c 值是不一样的，有时有很大的差别。例如正

弦波、三角波和方波，其F f 和F c 值分别列于表2-1。

表2-1

1、安装偏心电机

2）安装：偏心激振电机的电源线接到调压器的输出端，调压器电源线接到调压器的输入端（要求电源使用三芯接地插座），一定要小心防止接错，把调速电机通过安装底板安装在简支梁中部，电机转速（强迫振动频率）可用调压器电压调节旋钮来调节，调节输出电压到110V左右，调好后在实验的过程中不要再改变电机转速。

2、将测试系统连接好

把加速度传感器安装在简支梁的中部，输出信号接到数据采集分析仪的振动测试通道。

3、仪器参数设置

打开数据采集分析仪的电源开关，进入DHDAS数据采集分析软件。在“设置”/“模拟通道”设置采样频率为2kHz，“测量”/“统计光标”里有7类时域统计信息，3类频域统计信息，合理选择关心的统计项目。

电机转速可用调压器电压调节旋钮来调节，调节输出电压到110V左右，使梁产生振动。开始采集数据，采集数据前要清零。在窗口中，数据列表显示了当前数据的各项统计值。五、实验结果和分析

该实验主要是为了测定时域统计参数之间的关系，不考虑其实际的物理意义，对信号波形来说作为电信号来处理，单位为（mv）

实验三、振动系统固有频率的测定

一、实验目的

学习自由衰减振动波形自谱分析法测试振动系统固有频率的原理和方法。（自谱分析法）二、实验装置框图

图3-1 实验装置框图

三、实验原理

对于振动系统，经常要测定其固有频率，最常用的方法就是用简谐力激振，引起系统共振，从而找到系统的各阶固有频率。另一种方法是通过传感器采得信号做自谱，可以得到系统的固有频率。本实验采用后面一种方法。

自谱分析法

当系统做自由衰减振动时包括了各阶频率成分，时域波形反映了各阶频率下自由衰减波形的线性叠加，通过对时域波形做FFT变换就可以得到其频谱图，从而我们可以从频谱图中各峰值处得到系统的各阶固有频率。

四、实验方法

1、安装仪器

把加速度传感器安放在简支梁上，输出信号接到振动测试通道1-1通道。

2、开机

打开仪器电源，进入DHDAS数据采集分析软件，在“设置”/“模拟通道”设置采样频率，输入传感器灵敏度、设置量程范围，在打开的记录仪选择接入信号的测量通道。清零后

开始采集数据。

3、测量

选择“频谱布局”/“FFT”选择相应通道AI1-1，用力锤击简支梁中部，就可看到时域波形以及相应的频谱曲线，频谱曲线的第一个峰就是系统的一阶固有频率。后面的几个峰是系统的高阶频率。移动传感器或用力锤敲简支梁的其他部位，再进行测试，记录下梁的各阶固有频率。

五、实验结果与分析

1、记录各阶频率。

实验四、单自由度系统衰减振动固有频率及阻尼比测量

一、实验目的

1、了解单自由度自由衰减振动的有关概念。

2、学会用分析仪记录单自由度系统自由衰减振动的波形。

3、学会根据自由衰减振动波形确定系统的固有频率f 。和阻尼比

二、实验装置框图

图8.1所示实验装置框图

图4-1 实验装置框图

三、实验原理

单自由度系统的力学模型如图4-2所示。给系统(质量M)一初始扰动，系统作自由衰减振

动，其运动微分方程式为：

02020

222=++=++=++x dt dx dt

x d x dt dx n dt

x d Kx dt dx C dx

x d M ωξωω

式中：

ω——系统固有圆频率 2ω= K ／M

n ——阻尼系数 2n = C ／M ξ——阻尼比 ξ = n/ω 小阻尼(ξ<1)时，方程(9-1)的解为：

)sin(1?ω+=-t Ae x nt

(4-2) 式中：A —振动振幅 ?—初相位

1ω—衰减振动圆频率，22211ξωωω-=-=n

设初始条件：t=0时，x=x 。，

0v dt

=,则

002

202

002

)()(nx v n w x tg n nx v x A +-=-++

=?ω (4-3) (4-4)

式(8-2)的图形如图8.3所示。

图4-2 单自由度振动系统力学模型图4-3 自由衰减曲线此波形有如下特点：

1、振动周期T1，大于无阻尼自由振动周期T ，即T 1>T 0。

111222ξξωπ

ωπ

T n T

固有频率 21011

1ξ

T T f (4-5)

2、振幅按几何级数衰减

减幅系数 11

nT i i e A A A A ===

+η （4-6）对数减幅系数

ln ln

ln nT A A A A i i ====+ηδ （4-7）对数减幅系数也可以用相隔i 个周期的两个振幅之比来计算：

2111322112ln 1ln

πξδ-==ΛΛ=++i i i A A i A A A A A A i

(4-8)

从而可得：

T n δ

=； C=M n *2 ；

ln 211+=

-i A A

i πξξ

A ξ=

(4-9)

四、实验方法

1、将测试系统连接好

将加速度传感器布置在集中质量（电机）附近，加速度传感器信号接到数采仪的第一通道（振动测试通道）。

2、仪器设置

打开仪器电源，进入控制分析软件，新建一个项目（文件名自定），在“设置”/“模拟通道”设置采样频率、量程范围、工程单位和灵敏度等参数，激活“记录仪”窗口，选择相应通道AI1-1，开始采集数据，数据同步采集显示在图形窗口内。

3、测试和处理

用锤敲击质量块（电机）使其产生自由衰减振动。记录单自由度系统自由衰减振动波形，然后设定i ，利用双光标读出i 个波经历的时间△t ，T 1=△t/；读出相距i 个周期的两振幅的双振幅2A 1、2 A i+1之值，按公式4-9计算出阻尼比ξ，再按公式4-5计算出固有频率0f 。

五、实验结果与分析

1.绘出单自由度自由衰减振动波形图。

2.根据实验数据按公式计算出固有频率和阻尼比，计算结果填入下表。

表4.1

实验五、主动隔振实验

一、实验目的

1.1 学习隔振的基本知识。

1.2 学习隔振的基本原理。

1.3 了解主动隔振效果的测量。

二、实验装置框图

图18-1 实验装置框图

三、实验原理

振动的干扰对人、建筑物以及仪表设备都会带来直接的危害，因此振动的隔离涉及到很多方面。隔振的作用有两个方面：一、减少振源振动传至周围环境；二、减少环境振动对物体或设备的影响。二者原理相似，性能也相似。原理就是在设备和底座之间安装适当的隔振器，组成隔振系统，以减少或隔离振动的传递。有两类隔振，一是隔离机械设备通过支座传至地基的振动，以减少动力的传递，称为主动隔振；另一种是防止地基的振动通过支座传至需保护的精密仪器或仪器仪表，以减少振动的传递，称为被动隔振。

在一般隔振设计中，常常用振动传递比T和隔振效率η来评价隔振效果。主动隔振传递比等于物体传递到底座的振动与物体的振动比，被动隔振传递比等于底座传递到物体的振动与底座的振动之比，两个方向的传递比相等。一般由物体传递到底座时常用力表示，由底座传递到物体时则用位移、振动速度或振动加速度表示，这样便于应用。

隔振效率：()%1001?-=T η

传动比T ：

式中D 为阻尼比，u=激振频率和共

振频率的比。

只有传递比小于1才有隔振效果。因此T<1的区域称为隔振区。

1、当002f f f <<时，T>1。系统有放

大作用；

图18-2 隔振系统图

2、当f = f 0时，系统发生共振，传递比极大；

3、当0032f f f <<时，作用有限

4、0063f f f <<时，隔振能力低（20—30dB ）

； 5、00106f f f <<时，隔振能力中等（30—40dB ）

； 6、

010f f >时，隔振能力强（>40dB ）

；

7、阻尼比D 对T 的影响。 1)

虽然在

的范围内，阻尼比的增大有效地降低共振时的位移振幅，但对

在

20>f f 时，阻尼比D 在此范围内变化时，T 值的差异不大。

因为主动隔振传递到底座的振动会被底座吸收，所以衡量主动隔振效果常用力的传递比，本实验仍用振动加速度来计算，所以只是主观判断有无隔振效果即可，具体传递比和隔振效果计算见被动隔振试验。

四、实验步骤

4.1 仪器安装

把空气阻尼器和质量块组成的弹簧质量系统固定在底座中部，加速度传感器放上面，接入采集仪的数据采集通道，速度传感器放在底座上，并接入采集仪的数据采集通道，将调速

f f ()

211u D u u

D T +-+=

电机安装到隔振器上，电机连线接到调压器上。

4.2 开机进入控制分析软件，设置采样频率等参数，正确输入传感器灵敏度，设置双通道时间和频谱示波，并将加速度通道信号积分处理，变为速度显示。

4.3 改变激振频率（电机转速），分别测量20Hz 、40Hz 、60Hz 时，两传感器的振动幅度。 4.4 根据所测幅值计算传动比和隔振效果

隔振传动比：

隔振效率：()%1001?-=T η

五、实验结果和分析

1kg 空气阻尼器隔振器主动隔振测试结果，见表18-1。

表 18-1

A A T =

实验六、被动隔振实验

一、实验目的

1.1 建立被动隔振的概念。 1.2 掌握被动隔振的基本方法。

1.3 学会测量、计算被动隔振系数和隔振效率。

二、实验装置框图

本实验用在电动式激振器激励下振动的简支梁模拟地基，用速度传感器的质量m 模拟被隔振的仪器设备，实验装置与测试仪器框图如图19-1所示。

图19-1 实验装置框图

三、实验原理

防止地基的振动通过支座传至需保护的精密仪器或仪器仪表，以减少运动的传递，称为被动隔振。被动隔振传递比等于底座传递到物体的振动与底座的振动之比，由底座传递到物体时则用位移、振动速度或振动加速度表示。

隔振效率：()%1001?-=T η

传动比T ：

()

211u D u u D T +-+=

理论力学实验报告

图1-2 首先将物体支于纵向对称面内的两点，测出两个支点间的距离l ，其中一点置于磅秤上，由此可测得B 处的支反力N1F 的大小，再将连杆旋转180O ，仍然保持中轴线水平，可测得N2F 的大小。重心距离连杆大头端支点的距离C x 。根据平面平行力系，可以得到下面的两个方程： C 1N N21N =?-?=+x W l F W F F 根据上面的方程，可以求出重心的位置： N2 N11N F F l F x C +?= 四、实验数据及处理（一）悬吊法求不规则物体的重心（二）称重法求对称连杆的重心。 a.将磅秤和支架放置于多功能台面上。将连杆的一断放于支架上，另一端放于支架上，使连杆的曲轴中心对准磅秤的中心位置。并利用积木块调节连杆的中心位置使它成水平。记录此时磅秤的读数 F N1=1375g b.取下连杆，记录磅秤上积木的重量F J1=385g c.将连杆转?180，重复a 步骤，测出此时磅秤读数F N2=1560g d.取下连杆，记录磅秤上积木的重量F J1=0g

实验2 理论力学组合实验__物体转动惯量的“三线摆”法测定

实验报告课程名称：《理论力学实验》指导老师：________________成绩：__________________ 实验名称：物体转动惯量的测定实验类型：创新型同组学生姓名：__________ 一、实验目的 1、通过实验加深对转动惯量的理解； 2、了解并掌握用“三线摆”方法测取物体转动惯量的方法； 3、验证圆盘的转动惯量，并分析“三线摆”摆长对测量的误差； 4、用等效方法，测取不规则物体的定轴转动惯量；二、实验仪器和设备 1、TME—1理论力学多功能实验装置； 2、圆盘“三线摆”1个； 3、不规则物体（飞机模型）1个； 4、圆形铁柱2个； 5、光电计时器1个； 6、卷尺1支。三、实验原理（提示：线长L和扭振周期T，则物体的转动惯量： 2 02 T MgR r J l π '' ?? = ? ?? 。）实验原理描述：（由学生自行推导）专业：________________ 姓名：________________ 学号：________________ 日期：________________ 地点：________________

实验原理描述（续）四、实验方法与步骤 A、圆盘转动惯量验证实验基本要点： 1、确保三线摆的三条摆线等长平行； 2、标准圆盘用水平仪校正水平； 3、测量摆线竖直高度及大圆盘摆线处半径R'、小圆盘摆线处半径r'； 4、测量摆动周期；（使用仪器自动计时，一般为30个周期） 5、调整摆线长度，重复上述实验步骤测量3组。详细内容请学生补充： B、不规则物体转动惯量的测定（等效法）详细内容请学生补充：

五、实验结果与数据处理 A、圆盘转动惯量验证实验圆盘直径D= mm,摆线半径R＇= mm，r＇= mm，圆盘的质量M= g 转动惯量理论值= kgm2 B、不规则物体转动惯量的测定（等效法）摆线长度L= cm，不规则物体的质量M= g，扭振周期T= s 六、注意事项 1、在升降三线摆时，手轮的拨档开关必须处于松动状态，即逆时针到底； 2、摆的初始偏转角应小于或等于6°角； 3、摆的三根线应等长，以保持圆盘水平； 4、实际测试时，不应有较大幅度的平动； 5、不规则物体的转动轴心应与圆盘中心重合；

理论力学转动惯量实验报告

【实验概述】转动惯量是描述刚体转动中惯性大小的物理量，它与刚体的质量分布及转轴位置有关。正确测定物体的转动惯量,~对于了解物体转动规律,~机械设计制造有着非常重要的意义。然而在实际工作中,大多数物体的几何形状都是不规则的, 难以直接用理论公式算出其转动惯~ 量，只能借助于实验的方法来实现。因此，在工程技术中，用实验的方法来测定物体的转动 ’ 惯量就有着十分重要的意义。 IM-2刚体转动惯量实验仪，应用霍尔开关传感器结合计数计 ’ 时多功能毫秒仪自动记录刚体在一定转矩作用下，的角加速度和刚体的转动惯量。因此本实验提供了一种测量刚体转动惯量的新方法, 实验思路新颖、科学，测量数据精确，仪器结构合理，维护简单方便，是开展研究型实验教学的新仪器。【实验目的】 1. 了解多功能计数计时毫秒仪实时测量(时间)的基本方法 2. 用刚体转动法测定物体的转动惯量 3. 验证刚体转动的平行轴定理 4. 验证刚体的转动惯量与外力矩无关【实验原理】 1. 转动力矩、转动惯量和角加速度关系系统在外力矩作用下的运动方程即绳子的张力T=m(g-r p 2) 砝码与系统脱离后的运动方程 (2) 由方程(1) (2)可得 J=mr(g-r p 2)/( p 2- p 1) 2. 角加速度的测量 0=3 o t+? p t2 若在t 1 、t 2时刻测得角位移0 1、B 2 则 0 1 = 3 0 t 1+? p t2 0 2=3 0 t 2+? p t2 所以，由方程(5)、(6)可得 p =2 (0 2 t 1- 0 1 t 2) / t 1 t 2 (t 2- t 1) 【实验仪器】转过n 角位移的时刻，测定刚体转动时 T X 叶M 严J p 2 (1) 由牛顿第二定律可知，砝码下落时的运动方程为: mg-T=ma (5)

理论力学实验报告

F F B o C o W o A (a) (b) A A B W W X C l l ⑻ (b) x C A 7 F N 1 F N1 F N1 F N1 F N2 F N2 F N1 I 实验一求不规则物体的重心一、实验目的：用悬吊法和称重法求出不规则物体的重心的位置。二、实验设备仪器：ZME-1型理论力学多功能实验台，直尺、积木、磅秤、胶带、白纸等。三、实验原理方法简述（一）悬吊法求不规则物体的重心适用于薄板形状的物体，先将纸贴于板上，再在纸上描出物体轮廓，把物体悬挂于任意一点 A ，如图 1-1（ a ）所示，根据二力平衡公理，重心必然在过悬吊点的铅直线上，于是可在与板贴在一起的纸上画出此线。然后将板悬挂于另外一点 B ，同样可以画出另外一条直线。两直线的交点C 就是重心，如图1-1（b ）所示。图1-1 （二）称重法求轴对称物体的重心对于由纵向对称面且纵向对称面内有对称轴的均质物体，其重心必在对称轴上。图1-2 首先将物体支于纵向对称面内的两点，测出两个支点间的距离 I ，其中一点置于磅秤上，由此可测得 B 处的支反力F N1的大小，再将连杆旋转 180°,仍然保持中轴线水平，可测得 F N2的大小。重心距离连杆大头端支点的距离 x C 。根据平面平行力系，可以得到下面的两个方程: F N2二W 根据上面的方程，可以求出重心的位置: I -W x C =0 四、实验数据及处理（一）悬吊法求不规则物体的重心

F NI =1375 g 4）连杆 a. 将磅秤和支架放置于多功能台面上。将连杆的一断放于支架上，另一端放于支架上，使连杆的曲轴中心对准磅秤的中心位置。并利用积木块调节连杆的中心位置使它成水平。记录此时磅秤的读数 b. 取下连杆，记录磅秤上积木的重量 F JI =385g c. 将连杆转180，重复a 步骤，测出此时磅秤读数 F N 2=1560g d. 取下连杆，记录磅秤上积木的重量 F JI =0 g e. 测定连杆两支点间的距离 I =221mm f. 计算连杆的重心位置 = （1375_385）_ _ 86mm 重心距离连杆大头端支点的距离 x C =86mm 。 1375 -385 1560 五、思考题 1. 在进行称重法求物体重心的实验中，哪些因素将影响实验的精度？答：影响实验精度的因素有： 1）磅秤的精度；2）支点位置的准确度；3 ）连杆中心线的水平度; 支点间距离测量的准确度，等。实验四四种不同载荷的观测与理解一、实验目的：通过实验理解渐加载荷，冲击载荷，突加载荷和振动载荷的区别。二、实验设备仪器：ZME-1型理论力学多功能实验台，磅秤，沙袋。三、实验原理方法：

ZME-1型理论力学

理论力学实验报告实验名称：ZME-I型理论力学多功能试验台实验指导教师：学院：建筑工程学院班级：工力131 学号：姓名：时间：2016.12.29 昆明理工大学

ZME-I型理论力学多功能试验台实验报告实验设备名称： ZME-I型理论力学多功能试验台实验日期： 2016.12.27 试验一：测试单自由度振动系统的变形，计算刚度系数与固有频率一、实验目的 1.了解并掌握单自由度振动系统的刚度系数k的测定；； 2.求取单自由度振动系统的固有频率f 二、实验设备和仪器 1.ZME—1理论力学多功能实验装置； 2.质量为0.138kg的高压输电线模型； 3.100g砝码2个，200g砝码2个；三、实验原理弹簧质量组成的单自由度振动系统，在弹簧的线性变形范围内，系统的变形和所受到的外力的大小成线性关系。据此，施加不同的力，产生不同的变形，可以得到系统的刚度系数。四、实验方法与步骤： 1.将砝码托盘挂在弹簧质量系统塑料质量模型下的小孔内，记录此时塑料质量模型上指针的位置； 2.首先把一个200g的砝码放在砝码托盘上，稳定后读取并记录指针的偏移位置； 3.逐步增加砝码质量至600g，并记录相应的指针偏移位置； 4.在坐标上画出系统变形与砝码重量之间的关系曲线； 5.计算振动系统的刚度系数和固有频率。图1 加200g砝码图2 加至600g砝码

五、数据记录及处理：表一： 5.88 75 48 122.5 图3 振体竖向变形图 1.单自由度系统的等效刚度： l k eq ?=W =125.33N/m 2.单自由度系统的固有振动频率： m k 21f eq n π = =4.8Hz 实验二：物体重心的测试一、实验目的： 1.用悬吊法测取不规则物体的重心位置； 2.用称量法测取连杆的重心位置，并计算其重量。二、实验设备和仪器： 1.ZME —1理论力学多功能实验台； 2.不规则物体（各种型钢组合体）； 3.连杆1个； 4.台秤1台。三、实验原理：物体重心的位置是固定不变的，利用柔软细绳的受力特点和二力平衡原理，我们可以用悬挂的方法决定重心的位置；再利用平面一般力系的平衡条件，可以测取连杆的重心位置和物体的重量。

理论力学 matlab编程

力系平衡问题一、实验目的 1、进一步掌握力系平衡知识； 2、掌握利用理论力学知识解决复杂力系平衡问题的能力； 3、提高利用计算机进行辅助分析的能力。二、实验内容利用Matlab求解刚体系平衡问题。三、实验原理 1、力系平衡方程； 2、代数方程求解命令solve。四、实验工具计算机以及Matlab软件五、实验过程 1、力学模型建立、描述组合梁由AC和CD铰接而成。已知：q=5KN/m,力偶矩M=20KN.m，不计梁重。试求支座A，B，C，D处的约束力。 2、数学模型的建立 -Fay-FCy+FBy-q*4=0 Fax-FCx=0 FBy*2-FCy*4-q*4*2=0 -FD*cos(pi/6)+FCx=0 FD*sin(pi/6)+FCy=0 -M+FD*4*sin(pi/6)=0 3、数学模型求解仿真编写Matlab命令文件如下： clear eq1='-q*4-FA y-FCy+FBy=0'; eq2='FAx-FCx=0'; eq3='FBy*2-FCy*4-q*4*2=0'; eq4='FCy+FD*sin(pi/6)=0'; eq5='FCx-FD*cos(pi/6)=0'; eq6='FD*4*sin(pi/6)-M=0'; s=solve(eq1,eq2,eq3,eq4,eq5,eq6,'FAx','FA y','FBy','FCx','FCy','FD'); q=5;M=20;

%单位为KN FAx=subs(s.FAx) FA y=subs(s.FA y) FBy=subs(s.FBy) FCx=subs(s.FCx) FCy=subs(s.FCy) FD=subs(s.FD) 六、实验结果 FAx =8.6603 FA y =-5 FBy =10 FCx =8.6603 FCy =-5 FD =10

20XX190201班理论力学实验报告数据已填写

20XX190201班理论力学实验报告数据已填写实验一求不规则物体的重心一、实验目的：用悬吊法和称重法求出不规则物体的重心的位置。二、实验设备仪器：ZME-1型理论力学多功能实验台，直尺、积木、磅秤、胶带、白纸等。三、实验原理方法简述（一）悬吊法求不规则物体的重心适用于薄板形状的物体，先将纸贴于板上，再在纸上描出物体轮廓，把物体悬挂于任意一点A，如图1-1（a）所示，根据二力平衡公理，重心必然在过悬吊点的铅直线上，于是可在与板贴在一起的纸上画出此线。然后将板悬挂于另外一点B，同样可以画出另外一条直线。两直线的交点C就是重心，如图1-1（b）所示。 FFABCWW(a)A(b) 图1-1 （二）称重法求轴对称物体的重心对于由纵向对称面且纵向对称面内有对称轴的均质物体，其重心必在对称轴上。 AxCAWBFN1lWBxCFN2l(a)(b)

图1-2 首先将物体支于纵向对称面内的两点，测出两个支点间的距离l，其中一点置于磅秤上，由此可测得B处的支反力FN1的大小，再将连杆旋转180O，仍然保持中轴线水平，可测得FN2的大小。重心距离连杆大头端支点的距离xC。根据平面平行力系，可以得到下面的两个方程： FN1?FN2?WFN1?l?W?xC?0 根据上面的方程，可以求出重心的位置： xC?FN1?l FN1?FN2四、实验数据及处理（一）悬吊法求不规则物体的重心 A C B （二）称重法求对称连杆的重心。 a.将磅秤和支架放置于多功能台面上。将连杆的一断放于支架上，另一端放于支架上，使连杆的曲轴中心对准磅秤的中心位置。并利用积木块调节连杆的中心位置使它成水平。记录此时磅秤的读数FN1=1375g b.取下连杆，记录磅秤上积木的重量FJ1=385g c.将连杆转180?，重复a步骤，测出此时磅秤读数 FN2=1560g d.取下连杆，记录磅秤上积木的重量FJ1=0g e.测定连杆两支点间的距离l=221mm f.计算连杆的重心位置

理论力学组合实验

理论力学组合实验报告使用设备名称与型号同组人员实验时间一、实验目的理论力学是一门理论性较强的技术基础课，是现代工程技术基础理论之一，在日常生活、工程技术各领域都有着广泛的应用。这门学科的理论比较抽象，真正掌握也较困难。本实验指导书介绍理论力学的六个小实验，让学生在做实验过程中既动手又动脑，培养学生的创新思维和科学实验能力。二、实验设备与仪器理论力学多功能实验台ZME-1型三、实验原理四、实验操作步骤实验（1）：求弹簧质量系统的固有频率在高压输电线模型的砝码盘上，分四次挂上不同重量的砝码，观察并记录弹簧的变形。实验（2）：求重心的实验方法（A）悬吊法将求重心的型钢片状试件，用细绳将其挂吊在上顶板前端的螺钉上，再换一个位置挂吊，通过两次挂吊便可求出重心位置。（B）称量法使用连杆、积木、台称，利用已学力学知识，用称量法求连杆的重量及重心位置。实验（3）：验证均质圆盘转动惯量的理论公式转动实验台右边手轮，使圆盘三线摆摆长下降为60cm，左手给三线摆一初始角（一般小于60），释放圆盘后，三线摆发生扭转振动。右手拿秒表，记录扭转十次或以上的时间，并算出周期，比较实验与理论计算两种方法求得的转动惯量，确定误差，还可以求

摆长（四种长度）对误差的影响。由弹簧的变形计算该系统的等效刚度和固有频率。实验（4）：用等效方法求非均质物体转动惯量分别转动左边两个三线摆的手轮，让有非均质摇臂的圆盘三线摆下降至摆长约60cm，也使配重相同的带有强磁铁的两个圆柱铁三线摆下降到相同的高度进行转动惯量等效实验，测出扭转振动的周期，再与两个圆柱的三线摆计算周期进行等效，从而求出非均质摇臂的转动惯量。五、实验结果及分析计算 1、弹簧质量系统的固有频率砝码重量（N）弹簧变形量(mm) 2、连杆的重心连杆两圆心距离(cm) 支撑力F1(N) 支撑力F2(N)

理论力学组合实验

理论力学组合实验理论力学组合实验报告使用设备名称与型号________________________________________ 同组人员__________________________________________________ 实验时间__________________________________________________ 一、实验目的理论力学就是一门理论性较强的技术基础课，就是现代工程技术基础理论之一，在日常生活、工程技术各领域都有着广泛的应用。这门学科的理论比较抽象，真正掌握也较困难。本实验指导书介绍理论力学的六个小实验，让学生在做实验过程中既动手又动脑，培养学生的创新思维与科学实验能力。二、实验设备与仪器理论力学多功能实验台 ZME-1型三、实验原理四、实验操作步骤实验(1):求弹簧质量系统的固有频率在高压输电线模型的砝码盘上，分四次挂上不同重量的砝码，观察并记录弹簧的变形。实验(2):求重心的实验方法 (A)悬吊法将求重心的型钢片状试件，用细绳将其挂吊在上顶板前端的螺钉上，再换一个位置挂吊,通过两次挂吊便可求出重心位置。 (B)称量法使用连杆、积木、台称，利用已学力学知识，用称量法求连杆的重量及重心位置。实验(3):验证均质圆盘转动惯量的理论公式转动实验台右边手轮，使圆盘三线摆摆长下降为60cm,左手给三线摆一初始角(一般小于60)，释放圆盘后，三线摆发生扭转振动。右手拿秒表，记录扭转十次或以上的时间，并算出周期，比较实验与理论计算两种方法求得的转动惯量，确定误差，还可以求摆长(四种长度) 对误差的影响。由弹簧的变形计算该系统的等效刚度与固有频率。理论力学组合实验实验(4)：用等效方法求非均质物体转动惯量分别转动左边两个三线摆的手轮，让有非均质摇臂的圆盘三线摆下降至摆长约60cm,

理论力学实验报告2017

《理论力学》实验报告班级：姓名：学号：成绩：

实验一实验方法测定物体的重心一、实验目的： 1、通过实验加深对合力概念的理解； 2、用悬挂法测取不规则物体的重心位置； 3、用称重法测物体的重心位置并用力学方法计算重量。二、实验设备和仪器 1、理论力学多功能实验装置； 2、不规则物体（各种型钢组合体）； 3、连杆模型； 4、台秤。三、实验原理物体的重心的位置是固定不变的。再利用柔软细绳的受力特点和两力平衡原理，我们可以用悬挂的方法决定重心的位置；又利用平面一般力系的平衡条件，可以测取杆件的重心位置和物体的重量。物体的重量：21F F W +=；重心位置：W l F x C 1= 四、实验方法和步骤 A 、悬挂法 1、从柜子里取出求重心用的组合型钢试件，用将把它描绘在一张白纸上； 2、用细索将其挂吊在上顶板前面的螺钉上（平面铅垂），使之保持静止状态； 3、用先前描好的白纸置于该模型后面，使描在白纸上的图形与实物重叠。再用笔在沿悬线在白纸上画两个点，两点成一线，便可以决定此状态的重力作用线； 4、变更悬挂点，重复上述步骤2-3，可画出另一条重力作用线； 5、两条垂线相交点即为重心。

B、称重法 1、取出实验用连杆。将连杆一端放在台秤上，一端放在木架上，并使连杆保持水平。 2、读取台秤的读数，并记录； 3、将连杆两端调换，并使摆杆保持水平； 4、重复步骤2；五、数据记录与处理 A、悬挂法（请同学另附图） B、称重法六、注意事项 1、实验时应保持重力摆水平； 2、台称在使用前应调零。

实验二、四种不同类型载荷的比较实验一、实验目的 1、了解四种常见的不同载荷； 2、比较四种不同类型载荷对承载体的作用力特性。二、实验仪器和设备 1、理论力学多功能实验装置； 2、2kg台秤1台； 3、0.5kg重石英沙1袋； 4、偏心振动装置1个。三、实验原理渐加载荷、突加载荷、冲击载荷和振动载荷是常见的四种载荷。不同类型的载荷对承载体的作用力是不同的。将不同类型的载荷作用在同一台秤上，可以方便地观察到各自的作用力与时间的关系曲线，并进行相互比较。四、实验方法和步骤 1、将台秤置于实验装置合适的位置并放平稳； 2、渐加载荷：取出装有石英沙的袋子，将沙子缓慢、渐渐地倒入台秤上的托盘中，仔细观察台秤指针的变化，并描绘出作用力的时程曲线示意图； 3、突加载荷：将托盘中的石英沙装回原袋子，用手将沙袋拎起至刚好与托盘分离时突然松手，仔细观察台秤指针的变化，并描绘出作用力的时程曲线示意图； 4、冲击载荷：再将沙袋拎起至某一高度（如5cm）后自由释放，沙袋对台秤造成一定的冲击，仔细观察台秤指针的变化，并描绘出作用力的时程曲线示意图； 5、振动载荷：用偏心振动装置代替沙袋。先打开偏心振动装置上的电源开关让其上的电机旋转，然后轻轻置于台秤的托盘上。仔细观察台秤指针的变化，并描绘出作用力的时程曲线示意图。五、实验结果与数据处理

理论力学振动试验(2015)

(1) 实验二：简谐振动幅值测量、实验目的 1. 了解振动信号位移、速度、加速度之间的关系。 2?学会用速度传感器测量简谐振动的位移、速度、加速度幅值。、实验装置框图实验装置与仪器框图见图1。图1实验装置框图三、实验原理在振动测量中，有时往往不需要测量振动信号的时间历程曲线，而只需要测量振动信号的幅值。振动信号的幅值可根据位移、速度、加速度的关系，用位移传感器或速度传感器、加速度传感器来测量。设振动位移、速度、加速度分别为 x 、u 、a ，其幅值分别为X 、V 、A : x= Bsi A? ) ■-二矽二 Bco s (t -: ) dt d 2y a = ― - - 2 Bs i n (t _ :) dt 2 式中：B ——位移振幅 ----------- 振动角频率： ——初相位 X=B 故： V = ? B = 2 二 fB A = 2 B =(2 二 f)2B 振动信号的幅值可根据式(4-2)中位移、速度、加速度的关系，分别用位移传感器、度传感器或加速度传感器来测量。也可利用虚拟式信号分析仪和测振仪中的微分、积分功能来测量。四、实验方法 1. 激振信号源输出端接电动式激振器，用电动式激振器对简支梁激振。 2. 用速度传感器拾振，速度传感器的输出端接测振仪。 3. 开启激振信号源的电源开关，对系统施加交变的正弦激振力，使系统产生简谐振动，调整信号源的输出调节开关便可改变振幅大小。调整信号源的输出调节开关时注意不要过载。

4?分别用测振仪的位移X、速度V、加速度A各档进行测量和读数五、实验结果与分析 1 ?实验数据表2- 1 2?根据位移X,按公式⑵计算速度V、加速度A。 3?根据速度V,按公式⑵计算位移X、加速度A o 4?根据加速度A,按公式（2）计算位移X、速度V o 5?位移、速度、加速度幅值的实测值与计算值有无差别？若有差别原因是什么？

实验2 理论力学组合实验

实验2 理论力学组合实验实验类型：创新型同组学生姓名：__________ 一、实验目的 1、通过实验加深对转动惯量的理解； 2、了解并掌握用“三线摆”方法测取物体转动惯量的方法； 3、验证圆盘的转动惯量，并分析“三线摆”摆长对测量的误差； 4、用等效方法，测取不规则物体的定轴转动惯量；二、实验仪器和设备 1、TME—1理论力学多功能实验装置； 2、圆盘“三线摆”1个； 3、不规则物体（飞机模型）1个； 4、圆形铁柱2个； 5、光电计时器1个； 6、卷尺1支。三、实验原理（提示：线长L和扭振周期T，则物体的转动惯量：。）实验原理描述：（由学生自行推导）实验原理描述（续）四、实验方法与步骤

A、圆盘转动惯量验证实验基本要点： 1、确保三线摆的三条摆线等长平行； 2、标准圆盘用水平仪校正水平； 3、测量摆线竖直高度及大圆盘摆线处半径、小圆盘摆线处半径； 4、测量摆动周期；（使用仪器自动计时，一般为30个周期） 5、调整摆线长度，重复上述实验步骤测量3组。详细内容请学生补充： B、不规则物体转动惯量的测定（等效法）详细内容请学生补充：五、实验结果与数据处理 A、圆盘转动惯量验证实验圆盘直径D= mm,摆线半径R＇= mm，r＇= mm，圆盘的质量M= g转动惯量理论值= kgm2摆线长度（cm）摆动周期（s）平均周期（s）转动惯量实测值（kgm2）实验误差（%） B、不规则物体转动惯量的测定（等效法）摆线长度L= cm，不规则物体的质量M= g，扭振周期T= s圆铁柱间的中心距离(mm)平均周期（s）等效距离(mm)（插值法求）等效转动惯量（kgm2）六、注意事项 1、在升降三线摆时，手轮的拨档开关必须处于松动状态，即逆时针到底；

理论力学实验1

实验一：用“双踪示波比较法”测量简谐振动的频率一、实验目的 1、了解“双踪示波比较法”测试未知信号频率的原理； 2、学习“双踪示波比较法”测量简谐振动的频率；二、实验仪器安装示意图三、实验原理双踪示波比较法是采取双踪示波，同时看两个信号波形，其中一通道是已知频率的参考信息，另一通道是待测信号，通过对波形进行比较来确定简谐振动信号的频率。双通道并行同步示波或采样信号，采用相同的采样频率F s ,时间分辨率△t=1/F s 是相同，不同频率的正弦信号反映到波形上就是一个周期内采样点数N 不同，信号的频率为： ()t N f ??= 1 用光标读取已知频率为f 0 参考信号的一个周期内的点数N 1 ，再读取待测信号的频率N 2 ，则被测信号的频率为： f 0 N 1 = f x N 2 02 1 f N N f x = 根据所测频率可以计算当前电机的转速：n = 60·f x （转/分钟）四、实验步骤 1、开机进入DASP2000标准版软件的主界面，选择双通道按钮。进入双通道示波状态进行波形示波。 2、安装偏心激振电机偏心激振电机的电源线接到调压器的输出端，电源线接到调压器的输入端（黄线为地线），一定要小心防止接错，要注意调压器的输入和输出端，防止接反。把调速电机安装在简支梁中部，对简支梁产生一个未知的激振力，电机转速（强迫振动频率）可用调压器来改变，把调压器放在“40”档左右，调好后在实验的过程中不要再改变点电机转速。 3、将ZJY-601测振仪功能信号发生器输出信号波形监视接到采集仪的第一通道。将速度传感器布置在激

振电机附近，速度传感器测得的信号接到ZJY-601测振仪的第一通道速度传感器输入口上，输出信号接到采集仪的第二通道。 4、ZJY-601测振仪功能选择旋钮置速度计的“v(mm/s)”档，放大增益可以在试验中根据波形大小设置。 5、调节ZJY-601测振仪信号源频率，震动稳定后，按鼠标左键，停下来读数，把光标移到第一通道的一个波峰处，参考幅值在右窗口中读取最大值所对应的点号NC值，记作N1′，向右移到相邻的峰值处读取相应的点号NC值，记作N1″，第一通道正弦信号的一个周期内的点数N1 = N1′- N1″； 6、把光标移到第二通道的一个波峰处，参考幅值在右窗口中读取最大值所对应的点号N值，记作N2′，向右移到相邻的峰值处读取相应的点号Ｎ值，记作N２″，第一通道正弦信号的一个周期内的点数N２=N2′- N2″； 7、改变参考信号频率，重复以上步骤，再做两次并记录试验数据。 8、按公式计算简谐振动的频率F x 。 9、改变电机转速重复以上实验步骤。五、实验结果和分析用双踪示波比较法测试简谐振动的频率

《理论力学实验》讲义

《理论力学实验》讲义福州大学机械工程及自动化学院机械设计系《工程力学》组编二O O九年十一月

前言科学和经济的发展，市场经济体系的建立，人才聘用的市场化，都对大学生的实际能力提出了很高的要求。培养和训练大学生的分析问题、解决问题的能力，培养和训练大学生的实践动手能力，是课程建设和课程教学的基本目标，为此，我们突破长期以来《理论力学》课程教学无实验的状态，初步建设了理论力学实验室，开展了《理论力学》实践教学活动。《理论力学实验》作为《理论力学》新教学体系的重要组成部分，目的是通过这样一组实践教学环节的实施，开阔学生的眼界，加强《理论力学》的工程概念，了解这门课程与工程实际的紧密关系，培养、锻炼学生的创新思维和科研能力。大量与《理论力学》相关的产品和科研成果作为《理论力学实验》实践教学的内容，通过参观图片实物、实验演示以及学生自己观察、分析和动手实践达到实验的目的。实验的结果考核将采取填写实验报告、撰写小论文和交习作的形式进行。目前，《理论力学实验》主要包括三项内容： 1、静力学、运动学和动力学创新应用实验。 2、动力学参数测定实验。 3、运动学和动力学计算机模拟仿真实验。

第一项实验静力学、运动学和动力学创新应用实验一．实验目的 1、通过大量工业产品和科技成果向学生展示《理论力学》的工程意义和工程应用，开阔学生的眼界。 2、通过学生对大量工业产品和科技成果的观察分析，通过学生动手操作，加深对《理论力学》基本概念的理解，巩固力学分析方法的掌握。 3、培养、训练学生的创新思维，提高、锻炼他们建立力学模型的能力。二．仪器设备 1、挂图、照片。 2、 40余套产品、模型、设备和零部件。三．实验内容（一）静力学部分（一）曲柄滚轮挤水拖把的受力分析与过程其计算简图如图2，应用虚位移原理可以得出D F 和B F 的关系。

《理论力学》实验课程教学大纲和指导书剖析

《理论力学实验》课程教学大纲课程编号：课程名称：理论力学实验英文名称：Theoretical Mechanics Experiment 是否独立设课：否课程性质：必修√□选修□课程类别：基础□专业基础√□专业□实验项目数：4 必做实验项目数：4 选做实验项目数：0 开放实验项目数：综合性、设计性实验数：开课学期：第三学期开课院系：机电工程学院课程总学时：54 实验学时：4 课程总学分：3.5 实验学分：一、本实验课程的教学目标与任务《理论力学》课程是机械类各专业的学科基础课。其主要任务是使学生掌握物体机械运动的一般规律。《理论力学实验》是本课程的实践环节和重要组成部分，其目的是通过这样一组实践教学环节的实施，加强《理论力学》的工程概念，了解这门课程与工程实际的紧密关系，培养和训练学生分析问题、解决问题的能力，培养和训练学生的实践动手能力，培养、锻炼学生的创新思维和科研能力。二、本课程与其他课程的联系和分工《理论力学》是机械类各专业的第一门学科基础课，它的任务是研究经典力学的普遍规律，使学生比较系统地掌握经典力学的基础知识，培养学生解决力学问题的能力，为学习后续课程《材料力学》、《机械原理》、《振动分析》、《分析力学》等打好基础。三、实验课程内容和基本要求本实验课程包含以下四个实验，要求学生在老师指导下实验准备、实验操作到撰写实验报告独立完成。实验一、实验法求物体重量及重心（认识实验）

实验二、动滑动摩擦因子的测量实验三、三线摆法求圆盘和物体的转动惯量实验四、等效法求不规则物体转动惯量（认识实验）四、教学安排及方式理论力学实验6人一组，实验课定时开放，每次实验一般安排3小时，每个学生要求完成4个实验。其中实验一和实验四为认识实验，实验结束后要求写出实验体会或对此实验提出自己的改进方法。实验二和三要求完成实验报告。五、考核方式本实验课程要求完成实验报告，实验报告每人独立完成，至少在放假前15天将报告交上来；每人4次自做实验，缺少1次，实验成绩记为0分，本课程成绩为0分。六、推荐教材及参考方案本实验指导书及相关教材。

理论力学振动试验(2015)

实验二：简谐振动幅值测量、实验目的 1. 了解振动信号位移、速度、加速度之间的关系。 2?学会用速度传感器测量简谐振动的位移、速度、加速度幅值。、实验装置框图实验装置与仪器框图见图1。图1实验装置框图三、实验原理在振动测量中，有时往往不需要测量振动信号的时间历程曲线，而只需要测量振动信号的幅值。振动信号的幅值可根据位移、速度、加速度的关系，用位移传感器或速度传感器、加速度传感器来测量。设振动位移、速度、加速度分别为 x 、u 、a ，其幅值分别为X 、V 、A : x= Bsi A? ) ■-二矽二 Bco s (t -:) dt d 2y a = ― - - 2 Bs i n (t _ :) dt 2 式中：B ——位移振幅 ----------- 振动角频率： ——初相位 X=B 故： V = ? B = 2 二 fB A = 2 B =(2 二 f)2B 振动信号的幅值可根据式(4-2)中位移、速度、加速度的关系，分别用位移传感器、度传感器或加速度传感器来测量。也可利用虚拟式信号分析仪和测振仪中的微分、积分功能来测量。四、实验方法 1. 激振信号源输出端接电动式激振器，用电动式激振器对简支梁激振。 2. 用速度传感器拾振，速度传感器的输出端接测振仪。 3. 开启激振信号源的电源开关，对系统施加交变的正弦激振力，使系统产生简谐振动，调整信号源的输出调节开关便可改变振幅大小。调整信号源的输出调节开关时注意不要过载。 (1)

理论力学实验报告书

西安交通大学理论力学实验报告册班级________________ 学号________________ 姓名________________

实验守则 1．按时进入实验室，不得无故迟到或擅自离退。 2．进入实验室，应保持安静和整洁，不得喧哗、打闹、吸烟、随地吐痰及乱扔纸片等杂物。 3．课前应认真预习本次实验内容及有关仪器设备介绍，基本了解实验基本原理，明确实验要求。 4．认真听取指导教师对仪器及设备的构造、基本原理、实验要求、注意事项等的讲解。 5．爱护仪器设备，细心操作，注意安全，不得乱动与本实验无关的仪器设备。如有不遵守纪律或操作规程而造成事故者，应追究其责任，并作相应处理。实验中如发生意外或异常现象，应立即向指导教师报告，采取安全措施。实验过程中，仔细观察各种现象，并如实记录实验数据。每个实验小组的实验记录需经指导教师检查签字后方可结束实验。 6．要有文明作风和良好的实验习惯。实验结束后，应将所用的仪器及设备恢复为初始状态，将所用的量具、工具等整理好，收拾好桌凳，做好清洁工作。破坏的试件，不要随便乱扔，将其放在指定的木箱里，未经教师许可不得擅自带离实验室。 7．实验报告是处理实验结果的总结资料，是考核学生实验成绩的主要依据之一，必须认真独立完成，课后一周内送交指导教师批阅。

实验日期_____________教师签字_____________ 同组者_____________审批日期_____________ 实验名称：工程结构件内力测量一、实验目的： 1.通过对焊接、铆接等不同连接方式的工程结构施加载荷，测量出各构件所受的内力值，并与相应材料与尺寸的理想桁架杆件内力的理论计算值进行分析比较，加深对实际工程结构力学建模合理性的认识。 2.了解电阻应变测量的基本方法。二、测量对象与实验仪器设备：三、测量系统框图

理论力学实验报告指导答案

理论力学实验报告指导答案实验一振动测试系统组成及基本仪器使用方法 1—底座； 2—支座； 3—二（三）自由度系统； 4—薄壁圆板支承螺杆； 5—固定铰；6—非接触式激振器； 7—薄壁圆板；8—电动式激振器； 9—电机压板； 10—偏心电机；11—加速度传感器； 12—简支梁；13—活动铰；14—悬臂梁；15—圆支柱；16—质量；17—调压器； 18—电动式激振器支座； 19—ZK-4JCZ型激振测振仪； 20—信号源； 21—计算机及虚拟仪器库； 22—打印机图1 实验装置与结构框图传感器1输入

传感器2输入一道振动幅值二道振动幅值频率/功率显示值频率，周期，灵敏度调节及步进，锁定旋钮一道，二道增益及测试方式状态设置选择及参数选择旋钮扫频选择方式选择灵敏度选择显示选择功率输出选择功率幅度调节信号源调节功率输出B道功率输出A道信号源波形输出 ZK—4JCZ型激振测振仪功能分布图

ZK-4JCZ型激振测振仪是一种多功能测量仪器。它包括信号源、功率放大器及两个配接加速度计的测量通道，可对振动的加速度、加速度或位移进行测量。 16 实验二简谐振动幅值测量一、实验目的 1. 了解振动信号位移、速度、加速度的关系。 2. 学会用压电式加速度传感器测量简谐振动的位移、速度、加速度幅度。二、实验装置与仪器框图实验装置与仪器框图见图（1）图（1）实验装置与仪器框图四、实验方法 1. 激振信号源输出端接电动式激振器，用电动式激振器对简支梁激振。 2. 用加速度传感器拾振，加速度传感器的输出接测振仪。

开启激振信号源的电源开关，对系统施加交变正弦激振力，使系统产生振动，调整信号源的输出调节开关便可改变振幅大小。调整信号源的输出调节开关时注意不要过载。 4. 分别用测振仪的位移X、速度V、加速度A各档进行测量和读数。五、实验报告 1. 实验数据表1 频率f 位移X(um) 速度V(cm/s) 加速度A(cm/s2) 30 47 50 56 60 68 2. 根据位移X，按公式（2）计算速度V、加速度A。

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实验一求不规则物体的重心一、实验目的：用悬吊法和称重法求出不规则物体的重心的位置。二、实验设备仪器：ZME-1型理论力学多功能实验台，直尺、积木、磅秤、胶带、白纸等。三、实验原理方法简述（一）悬吊法求不规则物体的重心适用于薄板形状的物体，先将纸贴于板上，再在纸上描出物体轮廓，把物体悬挂于任意一点A ，如图1-1（a ）所示，根据二力平衡公理，重心必然在过悬吊点的铅直线上，于是可在与板贴在一起的纸上画出此线。然后将板悬挂于另外一点B ，同样可以画出另外一条直线。两直线的交点C 就是重心，如图1-1（b ）所示。 A (a) 图1-1 （二）称重法求轴对称物体的重心对于由纵向对称面且纵向对称面内有对称轴的均质物体，其重心必在对称轴上。图1-2 首先将物体支于纵向对称面内的两点，测出两个支点间的距离l ，其中一点置于磅秤上，由此可测得B 处的支反力N1F 的大小，再将连杆旋转180O ，仍然保持中轴线水平，可测得N2F 的大小。重心距离连杆大头端支点的距离C x 。根据平面平行力系，可以得到下面的两个方程： C 1N N21N =?-?=+x W l F W F F 根据上面的方程，可以求出重心的位置： N2 N11N F F l F x C +?=

四、实验数据及处理（一）悬吊法求不规则物体的重心（二）称重法求对称连杆的重心。 a.将磅秤和支架放置于多功能台面上。将连杆的一断放于支架上，另一端放于支架上，使连杆的曲轴中心对准磅秤的中心位置。并利用积木块调节连杆的中心位置使它成水平。记录此时磅秤的读数F N1=1375g b.取下连杆，记录磅秤上积木的重量F J1=385g c.将连杆转?180，重复a 步骤，测出此时磅秤读数F N2=1560g d.取下连杆，记录磅秤上积木的重量F J1=0g e.测定连杆两支点间的距离l =221mm f.计算连杆的重心位置 (1375385)221 86mm 137******** C x -?= =-+ 重心距离连杆大头端支点的距离C x =86mm 。五、思考题 1. 在进行称重法求物体重心的实验中，哪些因素将影响实验的精度？答：影响实验精度的因素有：1）磅秤的精度；2）支点位置的准确度；3）连杆中心线的水平度；4）连杆支点间距离测量的准确度，等。

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衡原理，我们可以用悬挂的方法决定重心的位置；又利用平面一般力系的平衡条件，可以测取杆件的重心位置和物体的重量。物体的重量：21F F W +=；重心位置：W l F x C 1= 四、实验方法和步骤 A 、悬挂法 1、从柜子里取出求重心用的组合型钢试件，用将把它描绘在一张白纸上； 2、用细索将其挂吊在上顶板前面的螺钉上（平面铅垂），使之保持静止状态； 3、用先前描好的白纸置于该模型后面，使描在白纸上的图形与实物重叠。再用笔在沿悬线在白纸上画两个点，两点成一线，便可以决定此状态的重力作用线； 4、变更悬挂点，重复上述步骤2-3，可画出另一条重力作用线； 5、两条垂线相交点即为重心。 B 、称重法 1、取出实验用连杆。将连杆一端放在台秤上，一端放在木架上，并使连杆保持水平。 2、读取台秤的读数，并记录； 3、将连杆两端调换，并使摆杆保持水平； 4、重复步骤2；

五、数据记录与处理 A、悬挂法（请同学另附图） B、称重法六、注意事项 1、实验时应保持重力摆水平； 2、台称在使用前应调零。

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