非线性多层框架振动设备设计及教学应用

刘清华，姜 东

南京林业大学机械电子工程学院 江苏南京210037

[摘 要]弹簧、梁和板类结构的恢复力特性和振动力学分析是理论力学课程的重要内容，了解弹簧、梁和板类结构的约束类型、刚度阻尼、运动学及动力学特性对提升学生认识理论力学中静力学、运动学和动力学部分内容具有重要作用。然而，在很多学校的理论力学教学环节，是不配置实验教学设备的。本项目拟设计一种涵盖理论力学静力学中约束类型及受力分析、运动学中点的合成运动及动力学中动能定理的实验设备，包括电机旋转运动转化为直线运动的曲柄滑杆机构、梁连接的多层框架、局部非线性振子、传感器、数据采集系统及上位机。通过激励、安装、测试和后期处理软件让学生体验把理论拓展到实际工程中的快乐，助力构建“理论力学联系工程振动”的教学方法。

[关键词]梁板结构；动力学特性；多层框架；振动实验；理论力学教学

[中图分类号] 0311  [文献标识码]A [文章编号]1687-9534(2025)-0099-63 [收稿日期]2025-10-10