實驗目的
根據弦振動的微分方程和邊界條件,計算弦振動的固有頻率和振型,與實驗結果對比,研究弦振動與結構及預緊力的引數關係。
實驗內容
研究弦振動的固有頻率與邊界條件及弦的預緊力的關係,觀察弦的節點及波峰波谷的形狀。
實驗原理
實驗原理如圖1所示,弦為一端固定,另一端懸掛重物(砝碼),弦上固定有幾種質量塊,通過對弦上質量塊激勵,可以獲得弦振動的共振頻率;改變重物的質量,可以改變弦的預緊力,從而改變弦的共振頻率。通過觀察可以了解弦的振型。
圖1 實驗裝置簡圖
實驗儀器
測試實驗裝置如圖2所示,左側為懸掛的重物。取不同的懸掛重物,可以獲得不同的預緊力,測取不同預緊力下弦的共振頻率,可以得到弦的振動頻率與預緊力的關係。
圖2 實驗裝置圖
圖3 實驗裝置區域性放大圖
實驗步驟
1:用非接觸式激振器對準懸索的某一質量塊,並保持初始間隙4-5mm,用標準砝碼組弦絲張力1kg.
2:激振器接入正弦訊號後,對系統產生正弦激振力,系統將發生振動,激振訊號頻率由低到高緩慢調節,觀察質量塊的振動幅值及系統的振動形態,即可打找到系統在張力為1kg時各階固有頻率和主振型.
3:然後增加砝碼分別為2、3、4、5kg,用同樣的方法可找到張力為2、3、4、5kg時的保階固有頻率和主振型。
實驗資料記錄和整理
通過眼睛觀察弦在不同頻率下的振動形態,得到其共振頻率。改變預緊力(增加砝碼數),得到其固有頻率。
表一不同預緊力下的弦的固有頻率
圖4可觀察得到的一階振型
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