Experimental verification of theoretical calculations of the natural frequencies of axisymmetric vibrations of thin circular plates clamped at the edge

The paper presents an overview of methods of measuring the frequency of vibration. Harmonic or random excitations are commonly used methods for this purpose. The classic method of harmonic excitation involves the use of sinusoidally variable, frequency-modulated excitation. In the case of study of structural dynamics, a special significance deserves to be attached to the shock pulse method (SPM), in which short shocks function as a way of excitation of vibration, and the fact that this method does not require the use of complex measurement systems is one of its obvious advantages. The paper demonstrates that when measuring frequency of vibrations of thin plates and membranes with piezoelectric sensors, disregarding the influence of their weight, which may comprise from 0.05 to 0.03 in relation of weight of the plate, may result in considerable errors in the method, in the range of 5-10%. In such cases, negative approximations should be considered whose values in this study were calculated using analytical method of influence function and a numerical method of finite elements (FEM).

W pracy przedstawiono przegląd metod pomiaru częstości drgań. Powszechnie stosuje się metody wymuszenia harmonicznego lub losowego. Klasyczna metoda wymuszenia harmonicznego polega na stosowaniu sinusoidalnie zmiennego wymuszenia z modulowaną częstotliwością. W przypadku badania dynamiki konstrukcji na szczególną uwagę zasługuje metoda impulsowa, w której jako wymuszenie drgań stosuje się krótkotrwały udar. Jej niewątpliwą zaletą jest to, że nie wymaga ona stosowania złożonych układów pomiarowych. Uzasadniono, że w przypadku pomiaru częstości drgań cienkich płyt i membran czujnikami piezoelektrycznymi nieuwzględnienie wpływu ich masy, która może stanowić od 0,05 do 0,03 w stosunku do masy płyty, prowadzi do znacznych błędów metody, w granicach 5-10%. W takich przypadkach należy uwzględnić poprawki ujemne, które w niniejszej pracy zostały obliczone metodą analityczną funkcji wpływu oraz numeryczną elementów skończonych.