LABORATORIUM DRGA MECHANICZNYCH

Badanie drga wymuszonych o dwóch stopniach swobody na przykadzie wymuszonych si harmoniczn drga belki wspornikowej z podwieszonym oscylatorem mechanicznym.

1.Cel wiczenia

Celem wiczenia jest wyznaczenie eksperymentalnej charakterystyki amplitudowo-czstotliwociowej ukadu mechanicznego o dwóch stopniach swobody w ruchu drgajcym wymuszonym si harmoniczn.

Czynnoci do wykonania:

- zmierzy amplitudy drga 1-go stopnia swobody ukadu dla stopniowo narastajcej czstotliwoci siy wymuszajcej.

- zmierzy amplitudy i czstotliwoci drga w rezonansach.

- uchwyci czstotliwo, przy której zanikaj drgania 1-go stopnia swobody badanego ukadu.

Dla badanego stanowiska fizycznego przeprowadzi analiz drga, wyznaczy matematyczne wzory (formuy) dla obliczenia amplitudy teoretycznej drga, dokona porównania amplitud wyznaczonych eksperymentalnie z teoretycznymi i oceni stopie dokadnoci uytego modelu zstpujcego ukad rzeczywisty.

3.Model stanowiska pomiarowego:

0x01 graphic

P(t)=P0*sin(*t)

4.Tabela pomiarowa:

f [Hz]

=2**f

Ae(t) [mm]

1

6,28

0,256

2

12,56

0,258

3

18,84

0,283

3,5

21,99

0,303

4

25,13

0,327

4,2

26,38

0,281

4,4

27,64

0,681

4,6

28,9

0,09

4,8

30,15

0,18

5

31,41

0,23

6

37,69

0,298

7

43,98

0,345

8

50,26

0,418

9

56,54

0,464

10

62,83

0,523

11

69,11

0,595

12

75,39

0,696

13

81,68

0,838

14

87,96

0,863

15

94,24

0,772

20

125,66

0,353

25

157,08

0,219

30

188,49

0,19

5.Obliczenia:

(aij - qi+kij*qj+aij*qj ) = q(t)

a11=m1 k11=k1+k2

a12=a21=0 k21=k12=-k2

a22=m2 k22=k2

P(t1)=P0 sin(t)

P(t2)=0

m1*q1+(k1+k2)*q1-k2*q2+cq1= P0 sin(t)

-k2*q1+m2*q2+k2*q2=0

Do rozwizania powyszego ukadu zastosuj metod zmiennych zespolonych, przyjmuj drugi ukad równa:

m1*q1+(k1+k2)*y1-k2*q2+cq1= P0 cos(t)

-k2*q1+m2*q2+k2*q2=0

m1*q1i+(k1+k2)*q1i-k2*q2i+cq1i= P0 i sin(t)

-k2*q1i+m2*q2i+k2*q2i=0

m1*(q1i+q1)+(k1+k2)* (q1i+q1)-k2(q2i-q2)+c(q1i+q1)= P0 (cos (t)+i sin(t))

-k2*(q1i+q1)+m2*(q2i+q2)+k2*(q2i+q2)=0

z1=q1+iq1 z2=q2+iq2

zi=q1+iq1 z2=q2+iq2

z1=q1+iq1 z2=q2+iq2

eit=cos(t)+i sin(t)

m1*z1+(k1+k2)*z1-k2*z1i+cz1= P0*eit

-k2*z1+m2*z1+k2*z2=0

Rozwizania powyszego ukadu s postaci:

z1(t)=c1*eit

z2(t)=c2*eit

m1*c1*2i2* eit +(k1+k2)*c1* eit -k2*c2* eit +c1* ieit = P0*eit

-k2*c1* eit +m2*c2*2i2* eit +k2*c2* eit =0

(m1*2+k1+k2+c*1)*c1-k2*c2= P0

-k2*(1+c-m2*2+k2)*c2 =0

=(-m1*2+k1+k2+c*1)*( -m2*2+k2)-k22

1=P0*(-m2*2+k2)

c1=0x01 graphic

2=P0*k2

c2=0x01 graphic

=A+Bi

A=m1*m2*4-m1*2*k2-m2*2*(k1+k2)+k1*k2

B=k2*c*-m2*3*c

c1=0x01 graphic

c2=A2+i*B2

0x01 graphic

z1(t)=(A1*cos(t)-B1*sin(t))+i*( A1*sin(t)+B1*cos(t))

z2(t)=(A2*cos(t)-B2*sin(t))+i*( A2*sin(t)+B2*cos(t))

q1(t)= A1*sin(t)+B1*cos(t)

q2(t)= A2*sin(t)+B2*cos(t)

A1=a1*cos1 A2=a2*cos2

B1=a1*sin1 B2=a2*sin2

a1=0x01 graphic
0x01 graphic

a1,a2 - amplitudy wymuszonych drga ustalonych ukadu

1, 2-przesunuiecia drga wymuszonych w odniesieniu do fazy siy wymuszajcej

tg1=0x01 graphic
tg2=0x01 graphic

ostatecznie a1:

0x01 graphic

Oznaczam:

=m1*k2+m2*(k1+k2)= 1727,64 [0x01 graphic
]

=k1*k2=1001534,04 [0x01 graphic
]

0x01 graphic
=m1*m2=0,412776 [kg2]

0x01 graphic

Wspóczynnik wzmocnienia:

0x01 graphic
a1=P0*()

0x01 graphic

P0=0x01 graphic

Poszukuj teraz czstoci rezonansowej:

0x01 graphic
a1=0x01 graphic

0x01 graphic
0x01 graphic
0x01 graphic

A+B=0

0x01 graphic
=F(m1,m2,c,k1,k2) -spenia ponisze równanie, jest wic czstotliwoci rezonansow.

0x01 graphic

6.Wnioski kocowe, analiza bdów:

Ae(t) [mm]

At(t) [mm]

P0

A[mm]

0,256

P0*0,479=0,256

0,535

0

0,258

P0*0,522=0,257

0,494

0,001

0,283

P0*0,644=0,283

0,44

0

0,303

P0*0,824=0,302

0,367

0,001

0,327

P0*1,862=0,325

0,175

0,002

0,281

P0*69,6=0,348

0,005

0,067

0,681

P0*0,906=0,68

0,751

0,001

0,09

P0*0,218=0,089

0,412

0,001

0,18

P0*0,021=0,005

0,266

0,175

0,23

P0*0,143=0,225

1,579

0,005

0,298

P0*0,437=0,298

0,683

0

0,345

P0*0,675=0,344

0,511

0,001

0,418

P0*1,16=0,418

0,361

0

0,464

P0*3,949=0,465

0,118

0,001

0,523

P0*2,573=0,522

0,203

0,001

0,595

P0*0,929=0,594

0,64

0,001

0,696

P0*0,55=0,695

1,265

0,001

0,838

P0*0,382=0,839

2,197

0,001

0,863

P0*0,287=0,658

2,296

0,205

0,772

P0*0,227=0,771

3,397

0,001

0,353

P0*0,101=0,345

3,421

0,008

0,219

P0*0,058=0,215

3,721

0,004

0,19

P0*0,039=0,187

4,804

0,003

Pomiar i obliczenia byy wykonane poprawnie, poniewa amplitudy otrzymane drog teoretyczn róni si od tych otrzymanych drog dowiadczaln w maym stopniu.

Otrzymana przeze mnie czstotliwo rezonansowa zawiera si w czstotliwociach danych, co wida na wykresach.