葉片振動(dòng)教學(xué)實(shí)驗設備包括:振動(dòng)臺、電渦流激振器、電磁激振器、電磁振動(dòng)臺、壓電晶體片、信號發(fā)生器、直流穩壓電源、功率放大器、傳聲放大器、電荷放大器、帶通濾波器、示波器、音頻振蕩器、頻率計、加速度傳感器。實(shí)驗原理是利用共振法測定葉片的固有頻率,也就是使葉片受到頻率可調、有一定能量的激振力作用,當激振力頻率等于或整分倍于葉片的固有頻率(fn=fe/K,K=1,2,3…)時(shí),將產(chǎn)生共振,此時(shí)根據從儀表上讀取的激振力頻率就可以確定該振型下的葉片固有頻率。
葉片振動(dòng)教學(xué)主要討論振動(dòng)系統受摩擦阻力的情形,物體振動(dòng)時(shí)的阻尼包括三方面:
1.相鄰物體接觸表面之間的干摩擦力,例如葉片振動(dòng)時(shí)葉根和輪緣槽接觸面的摩擦力;
2.介質(zhì)阻力,例如葉片在蒸汽或燃氣中振動(dòng)的阻力;
3.材料內摩擦力。
有阻尼自由振動(dòng)能量減少的方式通常有兩種。
一種是由于摩擦阻力的存在,例如彈簧振子周?chē)諝獾冉橘|(zhì)的阻力和支承面的摩擦力的作用,使振動(dòng)的機械能逐漸轉化為熱能;
另一種是由于振動(dòng)系統引起鄰近介質(zhì)中各質(zhì)元的振動(dòng),振動(dòng)向外傳播出去,使能量以波動(dòng)形式向四周輻射出去。例如,音叉在振動(dòng)時(shí),不僅要克服空氣阻力作功而消耗能量,同時(shí)還因輻射聲波而損失能量。
欠阻尼振動(dòng)的振幅是隨時(shí)間作指數衰減的,阻尼越大,衰減得越快。因此,阻尼振動(dòng)不是簡(jiǎn)諧運動(dòng),但在阻尼不大時(shí),可近似地看作是一種振幅逐漸減小的簡(jiǎn)諧運動(dòng)。它的周期,即有阻尼時(shí)的自由振動(dòng)周期大于無(wú)阻尼時(shí)的自由振動(dòng)周期。經(jīng)過(guò)一周期后,相鄰兩個(gè)振幅比值的自然對數稱(chēng)為對數衰減率。
葉片振動(dòng)教學(xué)結論:自由振動(dòng)的頻率只與振動(dòng)系統的剛性系數和質(zhì)量有關(guān),而與初始外力無(wú)關(guān)。而剛性和質(zhì)量是振動(dòng)系統的固有特征,當振動(dòng)系統的結構形狀、尺寸、材料等確定后,它的自振頻率也就可以確定。要調整葉片的自振頻率就要改變它的剛性和質(zhì)量。