高阶振型振动实验装置研制与教学应用

针对振动学相关课程中高阶振动实验装置偏少,学生对高阶振型和固有频率难以理解等问题,设计并制作了一种用于教学的高阶振型振动实验装置。该装置通过基于柔度法编写的Matlab程序、基于锤击法的自由振动实验以及以激振器作为激励振源的受迫振动实验,实现了对高阶振动的固有频率和振型的理论计算和实验测试,通过频闪仪可以直观地观察到各阶频率的振型。实验测得的各阶频率与相应的理论值的最大相对误差分别为6.88%、5.40%和2.01%。该装置已在教学中得到应用,并收到了良好的效果。     

简支梁振动特性的理论分析及实验研究

将简支梁简化为离散的多自由度模型,利用ANSYS仿真、瑞利能量法和连续系统振动的理论分析法以及实验模态分析方法得出其振动特性,并求解简支梁一,二阶振动的固有振型及固有频率。通过比较,总结出四种方法的异同点。     

基于时频分析的激光多普勒实验设计

设计了一款可在实验室供学生演示和学习激光多普勒效应的实验装置。激光多普勒实验装置利用分立的光学元件搭建迈克耳孙干涉光路,干涉光路中采用两束具有频差的激光束平行叠加形成光拍来实现激光多普勒效应的演示,在Matlab环境下利用时频分析工具对差频信号进行分析,开发了基于激光多普勒效应的振动测量系统。     

基于扫频法的声速测量实验

介绍了基于扫频法的声速测量实验,借助声卡与虚拟仪器平台,产生扫频声波并分析空气管中的信号频谱,寻找驻波频率并求解声速。实验的设计改变了以往"固定声波频率,调节空气柱长度"的驻波测量模式,系统简单、实验误差小。     

基于Matlab的汽车动力传动扭转特性研究

通过Matlab建立某型汽车动力传动系13自由度扭转振动的分析模型,对其在临界转速下振动异常的现象加以分析研究,利用得到广泛使用的偏导数分析方法对该车在理想的无阻尼扭转振动下,系统的固有频率对转动惯量和扭转刚度的灵敏度进行了计算.从转动惯量和扭转刚度的角度分析出对固有频率最敏感的结构参数,从而以避开发动机的激励为目的对其进行修改,实现对固有频率的优化.并结合实验说明理论分析起到了很好的作用,同时还会降低厂家的修改设计费用.     

基于FPGA的简易频谱分析仪

采用外差式原理,以单片机为核心,辅助以FPGA等设计并实现频谱分析仪。系统由3个模块组成:混频模块、信号采集模块、频谱图显示模块。采用多次混频技术,避免混频器因输入频差小带来的频率牵引现象。扫频信号采用DDS信号合成技术和倍频来获得。被测量信号使用宽带放大器处理。信号采集模块对混频后的中频信号进行AD采样,将采样数据存入FPGA;采样数据经单片机处理后送给FPGA,由FPGA利用示波器的XY通道完成频谱图显示;单片机通过对采集到的数据进行分析来判定波形。     

矩形薄板的参数共振失稳理论与试验

为了研究板的动力稳定性,采用伽辽金法推导了板动力失稳的MathieuHill方程,运用特征值法求解出无附加质量与携带附加质量板的临界激振频率与幅频响应。通过扫频试验得到了不同幅值激振力作用下无附加质量与携带附加质量板的动力响应,运用时域分析法发现了板参数共振失稳过程中的3个重要阶段与其振动周期的变化规律,并得到了不同激振系数下无附加质量与携带附加质量板的实测临界频率值,通过对动力响应进行傅里叶变换得到对应的实测幅频响应。分析结果表明,板发生参数共振失稳是由暂态振动过渡至参数共振失稳最后恢复至暂态振动的过程,几何非线性限制了板动力失稳时振动幅值无限增长的趋势,并牵引其向大频率方向振动,附加质量减小了板的动力不稳定域宽,增大了板的临界激振系数与振动幅值,试验与解析解吻合较好。     

热连轧机工作机座的二自由度垂直振动模型研究

提出一种四辊轧机工作机座垂直振动的二自由度集中质量模型,使用Matlab软件计算了动力学模型的等效质量和等效刚度参数以及系统的无阻尼振动固有频率。通过轧制过程现场振动测试信号的分析,验证了所建模型的正确性。     

基于模态分析法的复合材料频散曲线特性

针对很难用传统的数值解析法求解Lamb波在复合材料中传播时的频散曲线,提出一种快而有效获得频散曲线的方法,通过有限元软件对结构进行模态分析来获得Lamb波在结构中传播时的频散曲线。首先对Lamb波在薄板结构中传播的频散现象进行模态分析,提取各阶模态相对应的固有频率,然后计算得不同频厚积下Lamb波在薄板中传播的的相速度和群速度大小;通过Matlab拟合出薄板的频散曲线。与数值方法得到的频散曲线进行了对比。结果表明,该方法获得的频散曲线与数值方法获得的频散曲线相吻合,证明了该方法的正确性,最后运用此方法绘制了Lamb波在复合材料中传播时的频散曲线。     

简支梁固有频率与固有振型的实验室测量与理论分析

具有连续结构的等截面简支梁是分析振动现象的一种常用工具．应用理论分析和实验测试的方法对等截面简支梁进行动力学分析,可以找出该连续系统振动的固有频率、振幅、临界阻尼．通过分析系统振动的固有频率、振幅和临界阻尼,避免了对机构破坏最大的共振现象的发生,达到主动避振的目的．从等截面简支梁固有频率与固有振型入手,为我们分析复杂机构的振动提供了参考方法．