开放性实验项目

开放性实验项目

●实验的目的

该实验的开设为了培养学生的实践能力与创新精神。在综合运用该课程所学知识的基础上，以学生为主体，按实验目的自行选择测量装置，确定试验方案，搭建测试系统，，在指导教师审查实验方案的基础上，完成测试任务。

●仪器库仪器设备

传感器：加速度传感器、速度传感器、电涡流位移传感器、光电转速传感器；激振设备：电磁式接触式激振器、非接触事激振器、冲击力锤；

测量仪器：信号发生器、功率放大器、滤波器、各种传感器相应的调理设备；信号采集与分析设备：采集卡、信号分析处理软件、计算机；

实验台模型：北京东方所振动教学实验系统可以开设三十多个实验项目，根据现有情况我们从中选择综合性的8个项目作为开放性实验项目供同学们选作。

●实验项目

实验一强迫振动特征研究

各种机车车辆、汽车和各种机械设备中的大量的工程振动问题不断出现，而在这些振动问题中，强迫振动占了较大的比例。这个实验可以使得学生掌握振动测试的试验方法，熟悉强迫振动引起的原因及其特征，为以后工作中解决实际的工程振动问题打下基础。

实验台如图1所示，在一个简支梁上安装有一个偏心电机，要求完成下述内容：

1）拟定实验方案，搭建测试系统，测量在电机工作状态下简支梁的振动，并作出规律性的分析，

2）请举出至少一个可以用该模型来描述的工程实例。

3）写出实验报告。

图1

实验二振动系统固有频率的测试

各种桥梁、建筑等土木工程，各种机械设备的关键零部件的振动和结构的动态特性越来越受到重视。学会振动系统动态特性参数的测量很有必要。

实验台如图2所示，为一个简支梁，要求完成如下的工作：

1）拟定一种实验方案，搭建测试系统，测量该简支梁的固有频率；

2）还有没有其他的方法可以测量该简支梁的固有频率；

3）如果需要测量该梁的刚度如何测定；

4）请举出至少一个可以用该模型来描述的工程实例。

5）写出实验报告。

图2

实验三拍振现象研究

在机械设备振动监测中，经常会观测到拍振现象。了结拍振产生的原因，对分析和解决实际工程问题很有帮助。

实验台如图3所示，对一个安装有偏心电机的简支梁施加简谐激振，要求完成如下工作：

1）拟定一种实验方案，搭建测试系统，在电机转速不变的情况下，改变激振频率，分别测量简支梁的振动。观察拍振。

2）通过对拍振产生原因的了解，请举出一个可能产生拍振的工程实例。

3）写出实验报告。

图3

实验四动力减振器实验

减振就是在振动系统上附加特殊的子系统，以转移或消耗主系统的振动能量，从而抑制主系统的振动。动力减振是将主系统的振动能量转移到附加的减振器系统上，而实现减少主系统振动的目的。

实验台如图4所示，在一个安装有偏心电机的简支梁上施加一个子系统。需要完成如下工作：

1）复习动力减振器的原理；

2）拟定一种实验方案，搭建测试系统，测量动力减振器的减振效果；

3）完成实验报告。

图4

实验五阻尼减振器实验

减振就是在振动系统上附加特殊的子系统，以转移或消耗主系统的振动能量，从而抑制主系统的振动。阻尼减振器是在主振动系统中加入以空气、油等介质的减振系统。

实验台如图5所示，在受到激振器激励的简支梁上安装一个油阻尼减振器。要求完成如下工作：

1）查阅相关资料学习阻尼的物理特性，了解阻尼材料的特性；

2）观察阻尼减振器的减振效果；

3）用你学过的任一种方法测量阻尼；

4）写出实验报告。

图5

实验六模态测试

模态分析方法是把复杂的实际结构简化成模态模型来进行系统参数识别的，从而大大地简化了系统的数学运算。通过实验测得实际响应来寻示相应的模型或调整预想的模型参数，使其成为实际结构的最佳描述。该方法主要用于振动测量和结构动力学分析、结构动力学修改等等。

实验台如图6所示，上边有3个构件，分别为一个简支梁、悬臂梁和一个薄板圆盘。要求完成如下工作：

1）复习机械动力学中有关模态的概念；

2）查阅相关资料对模态分析方法作一了解；

3）拟定实验方案，搭建测试系统，完成其中一个构件（简支梁、悬臂梁和薄板圆盘）的模态测试；

4）写出实验报告。

图6

实验七索力测试

拉索是斜拉桥和悬索桥的重要承重构件，设计和施工时通过调整拉索的索力，使塔、梁处于最佳受力状态。在运行过程中，亦应不断监测索力的变化，及时进行调整。因此，索力的准确测量就显得很重要。

实验台如图7所示，为一根钢丝模拟的拉索受力状态，要求完成下列任务：1）查阅文献资料，学习频率法测量索力的方法；

2）拟定实验方案，搭建测试系统，测定图7所示索的拉力；

3）写出实验报告。

图7

实验八动应力测试

应力测量在结构分析中是经常会遇到的问题，应变片测量静动应力是常用的简便易行的工程方法。在此利用应变片测量图1、图3、图4、图5所示工况下的简支梁的动应力。要求完成如下工作：

1）拟定实验方案，选择接桥方式，搭建测试系统，测量给出的任一中工况下简支梁的振动；

2）对测得的动应力做频谱分析，与做相应模型的振动测量的同学的实验结果相比较，作出分析；

3）写出实验报告。