вынужденные колебания призматической балки: методические указания к лабораторной работе по курсу ''прочность и вибрация корабля''

Федеральное агентство по образованию Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования НИЖЕГОРОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Строительная механика корабля и сопротивление материалов» ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №3 Вынужденные колебания призматической балки (Методические указания к лабораторной работе по курсу «Прочность и вибрация корабля») Нижний Новгород 2005 СОДЕРЖАНИЕ Стр. 1 Цель лабораторной работы ……………………………………….… 3 2 Описание лабораторной установки………………………………… 3 3 Порядок выполнения работы …………………………………….… 6 4 Обработка и представление результатов ………………………….. 7 5 Технические характеристики используемых средств измерений ……………………………………….………………... 9 5.1 Виброизмерительная аппаратура ВИ6-6ТН …………………..9 5.2 Первичный преобразователь ускорений ДУ-5С………………10 5.3 Первичный преобразователь перемещений ДП-2СМ ……….10 6 Теоретический расчет ………………………………………………10 7 Анализ полученных данных ………………………………………. 10 Литература ……………………………………………………..…….. 11 1 Цель лабораторной работы 1.1 Освоение методики экспериментального определения параметров механической вибрации. 1.2 Приобретение навыков работы с измерительными приборами для исследования вибрации. 1.3 Экспериментальное определение частоты 1 тона собственных упругих колебаний свободно опертой призматической балки методом свободных колебаний. 1.4 Экспериментальное исследование вынужденных колебаний призматической балки. Получение амплитудно-частотной характеристики (АЧХ) балки. 1.5 Определение собственной частоты колебаний балки 1 тона методом вынужденных колебаний (резонанс). 1.6 Сравнение собственных частот колебаний 1 тона, полученных экспериментальным путем, с теоретическими значениями. 2 Описание лабораторной установки Лабораторная установка (рис.1) включает в себя стальную балку (1) прямоугольного поперечного сечения, опертую по концам на две шарнирные опоры (2). Возбуждение гармонических колебаний балки осуществлялось приложением гармонической возмущающей силы в заданном сечении балки. Гармоническая возмущающая сила являлась вертикальной проекцией силы инерции, возникающей при вращении с постоянной угловой скоростью некоторой массы (5), центр тяжести которой смещен относительно оси вращения. Для этого на балке был установлен электродвигатель (4), приводящий в движение через ременную передачу вал, на котором закреплены 2 массы (5), смещенные относительно оси вращения. Сила, возбуждающая колебания балки, является в этом случае гармонической и зависит от смещения масс относительно оси вращения, величины масс и частоты вращения вала. Частота вращения вала регулировалась за счет изменения величины питающего электродвигатель напряжения. Смещение среднего сечения при колебаниях балки (при постоянных массах и смещении их центра тяжести относительно оси вращения) регистрировалось с помощью индуктивного датчика перемещения типа ДП-2СМ (8) из комплекта виброизмерительной аппаратуры ВИ6-6ТН, градуировка которого была выполнена ранее. Сосредоточенная масса М, установленная на балку в сечении а, состоит из постоянной (несъемной) массы М0 и съемной массы Мс (6), устанавливаемой на платформу (3). Величина общей сосредоточенной массы определяется формулой М = М0 + Мс . (1) Постоянная масса определялась взвешиванием всех несъемных частей, навешиваемых на балку в сечении а, и составила величину М0 = 6,0 кг. Величина съемной массы Мс задается преподавателем. Для измерения параметров колебаний в поперечном сечении а балки, установлен индуктивный первичный преобразователь ДУ-5С (7), который служит для измерения ускорений и также работает совместно с виброизмерительной аппаратурой ВИ6-6ТН. Круговая частота колебательного гармонич