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1、 通过实验测定两层刚架结构的前二阶通过实验测定两层刚架结构的前二阶频率频率，振型振型及及阻尼比阻尼比。 观察两层刚架结构的观察两层刚架结构的共振现象共振现象。 了解掌握结构动力实验中的相关了解掌握结构动力实验中的相关仪器设备仪器设备，熟悉各种仪器，熟悉各种仪器的的操作方法操作方法。 掌握用实验手段测定结构动力特性的掌握用实验手段测定结构动力特性的常用方法。常用方法。平面两层刚架结构动力特性实验平面两层刚架结构动力特性实验 双自由度系统存在两个频率、振型和阻尼比双自由度系统存在两个频率、振型和阻尼比结构体系的结构体系的固有动力特性固有动力特性。平面两层刚架结构动力特性实验平面两层刚架结构动力特性
2、实验 横梁为无限刚性的两层刚架可横梁为无限刚性的两层刚架可简化简化为两个集中质量点的为两个集中质量点的双自由度体系双自由度体系。1 12 21 12 21 12 2第第一一主振型主振型第第二二主振型主振型第一振型第一振型第二振型第二振型平面两层刚架结构动力特性实验平面两层刚架结构动力特性实验 两层刚架振型两层刚架振型 通常测定结构动力特性的方法有通常测定结构动力特性的方法有自由振动法自由振动法和和强迫振动法强迫振动法。 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法有自由振动衰减法自由振动衰减法和和半功率法半功率法
3、。平面两层刚架结构动力特性实验平面两层刚架结构动力特性实验频率振幅 当当激激振振力力频频率率与与结结构构某某阶阶固固有有频频率率相相等等时时，结结构构将将产产生生共共振振，此此时时振振动动幅幅值值达达到到极极大大值值；找找出出幅幅频频曲曲线线中中的的某某个个振振幅幅极极大大值值对对应应的的频频率率，即即为为结结构的某阶固有构的某阶固有频率频率；此时的结构振动形式归一化后即为此阶结构；此时的结构振动形式归一化后即为此阶结构振型振型。 用用激振器激振器对刚架结构施加频率变化的对刚架结构施加频率变化的激振力激振力，使结构产生振动，通过，使结构产生振动，通过测量结构的测量结构的频率和位移频率和位移做出
4、做出幅频曲线幅频曲线，并得出结构振动的波形图。，并得出结构振动的波形图。 阻阻尼尼比比确确定定的的半半功功率率法法由由固固有有频频率率附附近近的的频频率率值值用用公公式式来来确确定系统的阻尼比。定系统的阻尼比。平面两层刚架结构动力特性实验平面两层刚架结构动力特性实验 由由4 4个个水水平平布布置置在在刚刚架架竖竖杆杆上上的的加加速速度度计计，来来测测量量频频率率和和加加速速度度，并并通通过对加速度过对加速度积分后得到积分后得到刚架结构的刚架结构的位移位移。 加速度计加速度计、电荷放大器电荷放大器、数据采集器数据采集器 低频扫频信号发生器、激振器低频扫频信号发生器、激振器 计算机、打印机计算机、
5、打印机平面两层刚架结构动力特性实验平面两层刚架结构动力特性实验 实实验验模模型型有有机机玻玻璃璃和和配配重重铁铁块块制制成成的的双双层层刚刚架架，并并沿沿刚架的竖直杆水平布置刚架的竖直杆水平布置4 4个加速度计。个加速度计。 依依此此打打开开低低频扫频信信号号发生生器器、电荷荷放放大大器器、打打印印机机、计算算机的机的电源源。 点点击计算机桌面算机桌面上上的的刚架架动力特性力特性实验图标实验图标进入入该实验系系统。 点击点击登登记, ,进行学生情况登记进行学生情况登记 , ,登记完成后登记完成后, 点击点击存盘退出存盘退出 。 。 一总体操作步骤平面两层刚架结构动力特性实验平面两层刚架结构动力
6、特性实验 点击点击采样采样进入计算机监视状态进入计算机监视状态, ,在此界面点击在此界面点击示波示波进入示波状态进入示波状态 。 使使用用信信号号发发生生器器的的手手动动及及微微调调旋旋扭扭调调整整信信号号发发生生器器的的输输出出频频率率，同同时时观观察察显显示示器器上上各各测测点点波波形形的的幅幅值值及及频频率率变变化化现现象象，并并用用手手轻轻轻触摸结构进行轻触摸结构进行体验体验。 在在某某一一固固有有频率率点点处观察察振振动波波形形, ,点点击击停停止止及及采采样样，自自动动进进入入计算机仿真状态计算机仿真状态 。 在仿真状态下在仿真状态下观看观看两层刚架对应的振型两层刚架对应的振型规律
7、规律，并将结果打印，并将结果打印 。二频率测试及振型观测 重复上述重复上述 - - 的过程进行的过程进行另一振型的测试另一振型的测试。 平面两层刚架结构动力特性实验平面两层刚架结构动力特性实验 由测量数据可以由测量数据可以绘制出幅频曲线绘制出幅频曲线( (计算机自动绘制计算机自动绘制) ) 。 根据根据幅频曲线幅频曲线确定两阶固有频率确定两阶固有频率 。 分分别在在两两个个固固有有频频率率附附近近，使使用用信信号号发发生生器器的的手手动动及及微微调调旋旋扭扭调调整整信信号号发发生生器器的的输输出出频频率率，记记录录10-2010-20组组激激振振频频率率及及相相应的刚架结构应的刚架结构振幅振幅
8、测量数据测量数据 。 根据根据幅频曲线幅频曲线记录两阶固有频率记录两阶固有频率 。 三阻尼比测试 平面两层刚架结构动力特性实验平面两层刚架结构动力特性实验 使用公式使用公式计算计算出各阶振型的出各阶振型的阻尼比阻尼比 。 使用插值方法使用插值方法得出对应得出对应 倍振幅极大值倍振幅极大值处对应的频率值处对应的频率值。 点击菜单中的点击菜单中的理论模拟理论模拟，随即弹出一个窗口。，随即弹出一个窗口。 在弹出窗口中点击菜单中的在弹出窗口中点击菜单中的2 2个自由度个自由度 ，出现一个下拉菜单。，出现一个下拉菜单。 根据测量的振型图根据测量的振型图选取选取下拉菜单中对应的振型下拉菜单中对应的振型 。
9、 调整调整好理论振型窗口的位置，仔细好理论振型窗口的位置，仔细观察观察理论与实测结果的理论与实测结果的异同异同 。四与理论进行对比 做好记录，回去进行做好记录，回去进行分析分析，找出理论与实测结果差异的原因，找出理论与实测结果差异的原因 。 平面两层刚架结构动力特性实验平面两层刚架结构动力特性实验 认真真记录好好所所提提供供的的结构构参参数数，及及实实验中中观测到到的的现象象；并并运运用所学的知用所学的知识作出作出适当的解适当的解释。 确确定定共共振振频率率和和振振型型，根根据据提提供供的的结构构参参数数进行行振振型型计算算，并并与与实验结果果对比比，找出，找出误差差分析原因分析原因。 绘制出
10、制出实验装置装置图，解，解释各各设备在本在本实验中的作用中的作用。 对本本实验有何要求、有何要求、建建议、看法在、看法在报告中指出告中指出。 有关参数有关参数： 刚架总高度刚架总高度 405405mm，宽度宽度：200200mm 横梁截面尺寸横梁截面尺寸：4040mm 4 4mm ，配重配重 ： 2 2 2 kg2 kg 竖杆截面尺寸竖杆截面尺寸： 4040mm 4 4mm 弹性模量弹性模量：4000 4000 MPa，密度密度：1120( 1120( Kg/m3) )平面两层刚架结构动力特性实验平面两层刚架结构动力特性实验 信信号号发生生器器功功率率输出出已已由由实验指指导老老师设置置完完成成，学学生生不不得得进行重新行重新调整整。 电荷荷放放大大器器的的量量程程及及灵灵敏敏度度由由实验指指导老老师设置置完完成成，学学生生不不得得进行重新行重新调整整。 学生不得学生不得使用使用自自带的磁的磁盘进入入计算机，不得算机，不得删除、修改文件除、修改文件。 不得在不得在计算机上算机上进行任何与本行任何与本实实验无关的操作。无关的操作。 平面两层刚架结构动力特性实验平面两层刚架结构动力特性实验
