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1、第八章第八章第八章第八章 振动测试振动测试振动测试振动测试本章学习要求：本章学习要求：1.1.了解振动测试的类型了解振动测试的类型 2.2.了解振动测试的原理了解振动测试的原理 3.3.了解单自由度系统由作用力引起的受迫振动了解单自由度系统由作用力引起的受迫振动4.4.掌握由基础运动所引起的受迫振动掌握由基础运动所引起的受迫振动5.5.掌握惯性试适振器的力学模型掌握惯性试适振器的力学模型一、振动是工程技术和日常生活常见的现象。振动是工程技术和日常生活常见的现象。在大多数的情况下，机械振动是有害的。振动常常破坏机械的正常工作，振在大多数的情况下，机械振动是有害的。振动常常破坏机械的正常工作，振动
2、的动载荷使机械加快失效，降低机械设备的使用寿命身甚至导致损坏造成事故。动的动载荷使机械加快失效，降低机械设备的使用寿命身甚至导致损坏造成事故。振动也有可以被利用的一方面，如清洗、脱水、时效等。振动也有可以被利用的一方面，如清洗、脱水、时效等。振动的频谱都在某中程度上反映机器运行状况，均可作为监测工况、评价运振动的频谱都在某中程度上反映机器运行状况，均可作为监测工况、评价运转质量时的测试参数转质量时的测试参数。二、振动测试大致可分为两类：二、振动测试大致可分为两类：一类是测量设备和结构所存在的振动。一类是测量设备和结构所存在的振动。另一类是对设备或结构施加某种激励，使其产生振动，然后测量其振动；
3、此另一类是对设备或结构施加某种激励，使其产生振动，然后测量其振动；此类振动的目的是研究设备或结构的力学动态特性。类振动的目的是研究设备或结构的力学动态特性。对振动进行测量，有时只需测出被测对象某些点的位移或速度、加对振动进行测量，有时只需测出被测对象某些点的位移或速度、加速度和振动速度和振动 频率。有时则需要对所测的信号作进一步的分析和处理，频率。有时则需要对所测的信号作进一步的分析和处理，如谱分析、相关分析等，进而确定对象的固有频率、阻尼比、刚度、如谱分析、相关分析等，进而确定对象的固有频率、阻尼比、刚度、振型等振动参数。求出被测对象的频率响应特性，或寻找振源，并振型等振动参数。求出被测对象
4、的频率响应特性，或寻找振源，并为采取有效对策提提供依据。为采取有效对策提提供依据。第一节第一节第一节第一节 概述概述概述概述(其中c为粘性阻尼系数，k为 弹性刚度，激 振力f(t)为系 统的输入，振 动位移z为系统 的输出)一一、质量块受力引起的受迫振动、质量块受力引起的受迫振动 如图所示的单自由度系统，其质量块m在外力 f(t)作用下的运动方程为：求系统频率响应H()和幅频特性A()、相 频特性 如下：单由度系统的受迫振动单由度系统的受迫振动单由度系统的受迫振动单由度系统的受迫振动振动测试的力学原理位移共振频率、速度共振频率和相位共振 通常把频幅曲线上幅值最大处的频率称为位移共振频率。当 ，
5、故 常作为 的估计值。若输出为振动速度时,则系统幅频特性最大处的 频率称为速度共振频率.(速度共振频率始终和固有频率相等)从相频曲线上可看到,不管系统的阻尼比是多少,在(/n)=1 时位移始终落后于激振力90度,这被称为相位共振*小结二、由基础运动引起的受迫振动 设基础的绝对位移Z1，质量块m的绝对位移为Z0如图示：若考察m的相对运动而上式可写为：Z Z0101=Z=Z0 0-Z-Z1 1 可以求出频率响应函数H()幅频特性A()和 相频特性()。由基础运动引起的受迫振动Z01小结：当激振频率远小于系统固有频率时质量块相对基础的振动为0，也就是质量块几乎随着基础一起振动；而当激振频率远远高于固
6、有频率时，A()接近1，说明质量块和壳体的相对运动（输出）和基础的振动（输入）近似相等。三、单自由度振动系统受迫振动小结测试工作中的许多工程问题，往往可以用弹簧-阻尼器-质量块构成的单自 由度模型来描述，但是在不同的场合下所处理的输入、输出量往往是不同的，从而其频率响应函数及幅频、相频特性也不同。由此，归纳如下表：*其中各参数如下：*单自由度振动系统受迫振动小节输出频率响应表7-1输入频率响应幅频特性相频特性绝对速度相对速度位移速度加速度位移速度加速度基础运动位移频率响应幅频特性相频特性 速度频率响应幅频特性相频特性加速度频率响应幅频特性相频特性力力f(t)f(t)表7-1 单自由度振动系统 的频率响应惯性式适振器的力学模型位移适振器速度适振器加速度适振器