Анализ собственных форм. Фигуры Хладни
Для исследования низших собственных форм колебаний использовалась классическая методика Хладни [156]. Поверхность деки покрывалась тонким слоем мелкозернистого песка. Песок окрашивался в синий цвет. Затем включался виб 79 ратор. При колебаниях на резонансных частотах песок смещался в области, прилегающие к узловым линиям. Это связано с тем, что прогибы на узловых линиях при колебаниях пластинки близки к нулю. Полученные песочные картины носят название фигур Хладни. На рис.4.5, синим цветом, изображена фигура Хладни для деки без подкреплений, на рис.4.6 - для деки с подкреплениями. Конструкция подкрепления показана на рис.3.1. Представленные фигуры Хладни соответствуют низшим собственным формам. В первом случае (дека без подкреплений) - частота возбуждения V\ = 85 - 87 Гц, во втором (дека с подкреплениями) -vi = 116 - 120 Гц. Изображения получены при помощи цифровой фотокамеры и обработаны на компьютере. Зафиксировать изображение более высоких собственных форм оказалось затруднительным. Дело в том, что при вибрациях на более высоких частотах (f V\) песок быстро осыпался с поверхности деки. Песочный "узор" имел расплывчатые очертания и просматривался в чрезвычайно короткий промежуток времени.

Сопоставительный анализ фигур Хладни, представленных на рис.4.5 и 4.6, показывает, что усиление стенки ребрами жесткости видоизменяет низшую форму колебаний. Для деки с подкреплениями узловые линии расположены ближе к контуру пластинки, чем для деки без подкреплений. Форма колебаний подкрепленной деки соответствует конфигурации контура пластинки. Форма колебаний неподкрепленной деки скорее напоминает овал. Формы собственных колебаний (рис.4.5 и 4.6), помимо методики Хладни, оценивались качественно при помощи акселерометра. Акселерометр последовательно устанавливался в различных точках поверхности деки. В каждой точке фиксировался Рис.4.5. Первая форма колебаний деки без подкреплений Рис.4.6. Первая форма колебаний деки с подкреплениями сдвиг фаз двух гармонических сигналов: сигнала акселерометра относительно сигнала динамометра. Очевидно, колебания областей деки, разделенных узловыми линиями, находятся в противо-фазе. Результаты использования двух методик аналогичны.

На каждой частоте возбуждения фиксируем амплитуды вынуждающих сил F0 и амплитуды виброускорений а0. Виброускорения измеряем в непосредственной близости от точки возбуждения колебаний. По ним рассчитываем приведенную амплитуду где к =10 - масштабный множитель,/- частота колебаний в Гц.

Таким образом, с шагом 2-3 Гц исследовался частотный диапазон от 80 до 560 Гц. В области резонансов шаг по частоте уменьшался. Отдельно рассматривалась дека с подкреплениями (рис.3.1) и дека без подкреплений. Результаты измерений в виде АЧХ представлены на рис.4.8 - 4.13 сплошной линией.