第三章振動(dòng)污染與控制

1、1振動(dòng)污染與控制振動(dòng)污染與控制第第 三三 章章 23.1.1 振動(dòng)與振動(dòng)污染振動(dòng)與振動(dòng)污染3.1.2 振動(dòng)污染源振動(dòng)污染源3.1.3 振動(dòng)的影響振動(dòng)的影響3.1概述概述3第一節(jié)第一節(jié) 概述概述一、振動(dòng)與振動(dòng)污染一、振動(dòng)與振動(dòng)污染l物體在某一位置附近來回往復(fù)地運(yùn)動(dòng)，稱為物體在某一位置附近來回往復(fù)地運(yùn)動(dòng)，稱為“機(jī)械振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)”。例如，彈簧振子、音叉、琴。例如，彈簧振子、音叉、琴以及蒸汽機(jī)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)等等。凡有搖擺、以及蒸汽機(jī)活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)等等。凡有搖擺、晃動(dòng)、打擊、發(fā)聲的地方都存在機(jī)械振動(dòng)。晃動(dòng)、打擊、發(fā)聲的地方都存在機(jī)械振動(dòng)。l波動(dòng)是振動(dòng)的傳播過程波動(dòng)是振動(dòng)的傳播過程 ; 振動(dòng)是激發(fā)波動(dòng)的振

2、動(dòng)是激發(fā)波動(dòng)的波源波源.4振動(dòng)和波振動(dòng)和波l從平衡位置發(fā)生的振動(dòng)，在介質(zhì)中傳播的過程從平衡位置發(fā)生的振動(dòng)，在介質(zhì)中傳播的過程叫做叫做“波波”或或“波動(dòng)波動(dòng)”。波動(dòng)是能量傳遞的一。波動(dòng)是能量傳遞的一種形式。種形式。l機(jī)械波以實(shí)物（固體、液體或氣體等）為傳播機(jī)械波以實(shí)物（固體、液體或氣體等）為傳播媒質(zhì)。因此波是一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)的形式。媒質(zhì)。因此波是一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)的形式。l形成波必須有兩個(gè)條件：形成波必須有兩個(gè)條件：振源振源及及彈性媒質(zhì)彈性媒質(zhì)。只只有在彈性媒質(zhì)中有在彈性媒質(zhì)中，某個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)才能帶動(dòng)與，某個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)才能帶動(dòng)與其相鄰的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。其相鄰的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。5（二）振動(dòng)污染（二）振動(dòng)污染l振動(dòng)超過一

3、定的界限，對(duì)人體的健康振動(dòng)超過一定的界限，對(duì)人體的健康和設(shè)施產(chǎn)生損害，對(duì)人的生活和工作和設(shè)施產(chǎn)生損害，對(duì)人的生活和工作環(huán)境形成干擾，或使機(jī)器、設(shè)備不能環(huán)境形成干擾，或使機(jī)器、設(shè)備不能正常工作。正常工作。6特點(diǎn)：振動(dòng)主觀性和局部性特點(diǎn)：振動(dòng)主觀性和局部性l振動(dòng)的作用不僅可以引起機(jī)械效應(yīng)，振動(dòng)的作用不僅可以引起機(jī)械效應(yīng)，更重要的是可以引起生理和心理的效更重要的是可以引起生理和心理的效應(yīng)。應(yīng)。l振動(dòng)傳遞時(shí)，隨距離衰減大，僅涉及振動(dòng)傳遞時(shí)，隨距離衰減大，僅涉及振動(dòng)源臨近的地區(qū)。振動(dòng)源臨近的地區(qū)。7二、振動(dòng)污染源二、振動(dòng)污染源l自然振動(dòng)源：自然振動(dòng)源：l人為振動(dòng)源：工廠、工程、道路、低頻空人為振動(dòng)源：工

4、廠、工程、道路、低頻空氣氣l污染源（按形式分）：固定式單個(gè)振動(dòng)源；污染源（按形式分）：固定式單個(gè)振動(dòng)源；集合振動(dòng)源集合振動(dòng)源l按振動(dòng)源的動(dòng)態(tài)特征分：穩(wěn)態(tài)振動(dòng)，沖擊按振動(dòng)源的動(dòng)態(tài)特征分：穩(wěn)態(tài)振動(dòng)，沖擊振動(dòng)，無規(guī)則振動(dòng)，鐵路振動(dòng)振動(dòng)，無規(guī)則振動(dòng)，鐵路振動(dòng)8三、振動(dòng)的影響三、振動(dòng)的影響l（一）振動(dòng)對(duì)生理的影響（一）振動(dòng)對(duì)生理的影響l（二）對(duì)心理產(chǎn)生影響（二）對(duì)心理產(chǎn)生影響l（三）對(duì)工作效率產(chǎn)生影響（三）對(duì)工作效率產(chǎn)生影響l（四）破壞構(gòu)筑物（四）破壞構(gòu)筑物9全身振動(dòng)和局部振動(dòng)全身振動(dòng)和局部振動(dòng)l人體是一個(gè)彈性體，各器官都有它的固人體是一個(gè)彈性體，各器官都有它的固有頻率，當(dāng)外來振動(dòng)的頻率與人體某器有頻率

5、，當(dāng)外來振動(dòng)的頻率與人體某器官的固有頻率一致時(shí)，會(huì)引起共振，因官的固有頻率一致時(shí)，會(huì)引起共振，因而對(duì)那個(gè)器官的影響也最大。而對(duì)那個(gè)器官的影響也最大。全身受振的共振頻率為全身受振的共振頻率為 314Hz;局部振動(dòng)作用的頻率范圍在局部振動(dòng)作用的頻率范圍在 201000Hz。10全身振動(dòng)全身振動(dòng)l全身振動(dòng)是由振動(dòng)源（振動(dòng)機(jī)械、車輛、全身振動(dòng)是由振動(dòng)源（振動(dòng)機(jī)械、車輛、活動(dòng)的工作平臺(tái)）通過身體的支持部份活動(dòng)的工作平臺(tái)）通過身體的支持部份（足部和臀部），將振動(dòng)沿下肢或軀干（足部和臀部），將振動(dòng)沿下肢或軀干傳布全身。傳布全身。11接觸強(qiáng)烈的全身振動(dòng)可能導(dǎo)致接觸強(qiáng)烈的全身振動(dòng)可能導(dǎo)致l內(nèi)臟器官的損傷或位移，

6、周圍神經(jīng)和血管功能的改內(nèi)臟器官的損傷或位移，周圍神經(jīng)和血管功能的改變，可造成各種類型的、組織的、生物化學(xué)的改變，變，可造成各種類型的、組織的、生物化學(xué)的改變，導(dǎo)致組織營(yíng)養(yǎng)不良，如足部疼痛、下肢疲勞、足背導(dǎo)致組織營(yíng)養(yǎng)不良，如足部疼痛、下肢疲勞、足背脈搏動(dòng)減弱、皮膚溫度降低；一般人可發(fā)生性機(jī)能脈搏動(dòng)減弱、皮膚溫度降低；一般人可發(fā)生性機(jī)能下降、氣體代謝增加。振動(dòng)加速度還可使人出現(xiàn)前下降、氣體代謝增加。振動(dòng)加速度還可使人出現(xiàn)前庭功能障礙，導(dǎo)致內(nèi)耳調(diào)節(jié)平衡功能失調(diào)，出現(xiàn)臉庭功能障礙，導(dǎo)致內(nèi)耳調(diào)節(jié)平衡功能失調(diào)，出現(xiàn)臉色蒼白、惡心、嘔吐、出冷汗、頭疼頭暈、呼吸淺色蒼白、惡心、嘔吐、出冷汗、頭疼頭暈、呼吸淺表

7、、心率和血壓降低等癥狀。表、心率和血壓降低等癥狀。l暈車、暈船即屬全身振動(dòng)性疾病。暈車、暈船即屬全身振動(dòng)性疾病。l全身振動(dòng)還可造成腰椎損傷等運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)影響。全身振動(dòng)還可造成腰椎損傷等運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)影響。 12局部振動(dòng)局部振動(dòng)/手傳振動(dòng)手傳振動(dòng) l局部接觸強(qiáng)烈振動(dòng)主要是以手接觸振動(dòng)工具的局部接觸強(qiáng)烈振動(dòng)主要是以手接觸振動(dòng)工具的方式為主的，由于工作狀態(tài)的不同，振動(dòng)可傳方式為主的，由于工作狀態(tài)的不同，振動(dòng)可傳給一側(cè)或雙側(cè)手臂，有時(shí)可傳到肩部。給一側(cè)或雙側(cè)手臂，有時(shí)可傳到肩部。l長(zhǎng)期持續(xù)使用振動(dòng)工具能引起末梢循環(huán)、末神長(zhǎng)期持續(xù)使用振動(dòng)工具能引起末梢循環(huán)、末神經(jīng)和骨關(guān)節(jié)肌肉運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的障礙，嚴(yán)重時(shí)可患經(jīng)和骨關(guān)節(jié)肌

8、肉運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的障礙，嚴(yán)重時(shí)可患局部振動(dòng)病。局部振動(dòng)病。 13局部振動(dòng)病局部振動(dòng)病l局部振動(dòng)病是以末梢循環(huán)障礙為主的局部振動(dòng)病是以末梢循環(huán)障礙為主的疾病，亦可累及肢體神經(jīng)及運(yùn)動(dòng)功能。疾病，亦可累及肢體神經(jīng)及運(yùn)動(dòng)功能。發(fā)病部位一般多在上肢末端，典型表發(fā)病部位一般多在上肢末端，典型表現(xiàn)為發(fā)作性手指變白（簡(jiǎn)稱白指）?，F(xiàn)為發(fā)作性手指變白（簡(jiǎn)稱白指）。我國(guó)我國(guó)1957年就將局部振動(dòng)病定為職業(yè)年就將局部振動(dòng)病定為職業(yè)病。病。14設(shè)備和房屋的振動(dòng)設(shè)備和房屋的振動(dòng)l當(dāng)建筑物外有車輛駛過時(shí)，地面振動(dòng)可以通過土當(dāng)建筑物外有車輛駛過時(shí)，地面振動(dòng)可以通過土壤和基礎(chǔ)傳給房屋結(jié)構(gòu)而產(chǎn)生振動(dòng)。在適當(dāng)?shù)念l壤和基礎(chǔ)傳給房屋結(jié)構(gòu)而產(chǎn)

9、生振動(dòng)。在適當(dāng)?shù)念l率和振幅下還會(huì)以噪聲形式出現(xiàn)。率和振幅下還會(huì)以噪聲形式出現(xiàn)。l振動(dòng)使機(jī)械設(shè)備本身疲勞和磨損，縮短使用壽命；振動(dòng)使機(jī)械設(shè)備本身疲勞和磨損，縮短使用壽命；對(duì)于機(jī)械加工機(jī)床，振動(dòng)使加工精度降低。對(duì)于機(jī)械加工機(jī)床，振動(dòng)使加工精度降低。15第二節(jié)第二節(jié) 振動(dòng)基礎(chǔ)振動(dòng)基礎(chǔ)一、振動(dòng)的物理量一、振動(dòng)的物理量簡(jiǎn)諧振動(dòng)：某個(gè)物理量（位移、速度或加速度）按時(shí)簡(jiǎn)諧振動(dòng)：某個(gè)物理量（位移、速度或加速度）按時(shí)間的正弦或余弦變化的振動(dòng)。對(duì)于彈簧振子來說，小間的正弦或余弦變化的振動(dòng)。對(duì)于彈簧振子來說，小球在平衡位置作左右往返的周期性運(yùn)動(dòng)，其空間位置球在平衡位置作左右往返的周期性運(yùn)動(dòng)，其空間位置y隨時(shí)間隨時(shí)間

10、t的變化規(guī)律符合：的變化規(guī)律符合：yAcos( t)222dyAsin( t)dtd yaAcos( t)dt 16二、振動(dòng)的性質(zhì)二、振動(dòng)的性質(zhì)l同方向，振動(dòng)頻率相同的正弦波合成后仍是以相同方向，振動(dòng)頻率相同的正弦波合成后仍是以相同頻率振動(dòng)的簡(jiǎn)諧振動(dòng)。同頻率振動(dòng)的簡(jiǎn)諧振動(dòng)。l同方向，不同頻率正弦波合成后不再是諧振動(dòng)。同方向，不同頻率正弦波合成后不再是諧振動(dòng)。當(dāng)當(dāng)頻率稍有不同時(shí)頻率稍有不同時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)拍現(xiàn)象。，就會(huì)出現(xiàn)拍現(xiàn)象。l我們把合振動(dòng)所引起的時(shí)而加強(qiáng)、時(shí)而減弱的周我們把合振動(dòng)所引起的時(shí)而加強(qiáng)、時(shí)而減弱的周期性現(xiàn)象稱為期性現(xiàn)象稱為拍。若兩個(gè)分振動(dòng)振幅相同，拍頻拍。若兩個(gè)分振動(dòng)振幅相同，拍頻=

11、f1-f2l基波與諧波的復(fù)合波仍是周期波形?；ㄅc諧波的復(fù)合波仍是周期波形。17三、簡(jiǎn)諧振動(dòng)系統(tǒng)三、簡(jiǎn)諧振動(dòng)系統(tǒng)（一）自由振動(dòng)（一）自由振動(dòng)（二）受迫振動(dòng)（二）受迫振動(dòng)（三）振動(dòng)體與共振（三）振動(dòng)體與共振181、無阻尼自由振動(dòng)、無阻尼自由振動(dòng)-無外力作用的振動(dòng)無外力作用的振動(dòng)l由牛頓定律由牛頓定律kxdtxdmFma22l固有頻率：固有頻率： 0012kfmkm192、實(shí)際的振動(dòng)系統(tǒng)、實(shí)際的振動(dòng)系統(tǒng)有阻尼自由振動(dòng)有阻尼自由振動(dòng)l實(shí)際的振動(dòng)系統(tǒng)不可避免地要受到實(shí)際的振動(dòng)系統(tǒng)不可避免地要受到摩摩擦和其他阻力擦和其他阻力，即受到阻尼的作用。，即受到阻尼的作用。l系統(tǒng)克服阻尼的作用做功，系統(tǒng)的機(jī)系統(tǒng)克

12、服阻尼的作用做功，系統(tǒng)的機(jī)械能隨著時(shí)間逐漸減少，振動(dòng)的振幅械能隨著時(shí)間逐漸減少，振動(dòng)的振幅也逐漸減小。這種也逐漸減小。這種振幅逐漸減小的振振幅逐漸減小的振動(dòng)，叫做阻尼振動(dòng)動(dòng)，叫做阻尼振動(dòng) 20l在實(shí)際振動(dòng)過程中存在著各種各樣的在實(shí)際振動(dòng)過程中存在著各種各樣的阻尼，這些阻尼可能是振動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)阻尼，這些阻尼可能是振動(dòng)系統(tǒng)在運(yùn)動(dòng)中遇到的介質(zhì)（如：空氣、水或油）動(dòng)中遇到的介質(zhì)（如：空氣、水或油）的阻力的阻力,或是接觸物之間的摩擦力或是接觸物之間的摩擦力,等等等等.這些與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的阻力這些與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的阻力,統(tǒng)稱為阻尼力統(tǒng)稱為阻尼力.21l固體摩擦：當(dāng)摩擦力與振動(dòng)速度的大小無關(guān)時(shí)（固體摩擦：當(dāng)摩擦力與振動(dòng)

13、速度的大小無關(guān)時(shí)（3-11）l粘性摩擦：阻尼力是與速度一次方成正比（粘性摩擦：阻尼力是與速度一次方成正比（3-12）l0 1,過阻尼態(tài)，已不是振動(dòng)狀態(tài)，而是逐漸衰減的非過阻尼態(tài)，已不是振動(dòng)狀態(tài)，而是逐漸衰減的非周期運(yùn)動(dòng)周期運(yùn)動(dòng)ccc22（二）受迫振動(dòng)（二）受迫振動(dòng)l系統(tǒng)在外部策動(dòng)力反復(fù)作用下發(fā)生的系統(tǒng)在外部策動(dòng)力反復(fù)作用下發(fā)生的振動(dòng)。振動(dòng)。l例如，揚(yáng)聲器中紙盒的振動(dòng)、蒸汽機(jī)例如，揚(yáng)聲器中紙盒的振動(dòng)、蒸汽機(jī)活塞的振動(dòng)以及縫紉機(jī)上縫針的振動(dòng)，活塞的振動(dòng)以及縫紉機(jī)上縫針的振動(dòng)，都是受迫振動(dòng)的例子。都是受迫振動(dòng)的例子。23受迫振動(dòng)的機(jī)制受迫振動(dòng)的機(jī)制l在受迫振動(dòng)中，一方面系統(tǒng)因策動(dòng)力做功而獲得在受迫振

14、動(dòng)中，一方面系統(tǒng)因策動(dòng)力做功而獲得能量，另一方面又因有阻尼而使機(jī)械能損耗。能量，另一方面又因有阻尼而使機(jī)械能損耗。l開始時(shí)，策動(dòng)力對(duì)系統(tǒng)作的功往往大于系統(tǒng)克服開始時(shí)，策動(dòng)力對(duì)系統(tǒng)作的功往往大于系統(tǒng)克服阻尼損耗的能量，總的趨勢(shì)是振幅逐漸增大。由阻尼損耗的能量，總的趨勢(shì)是振幅逐漸增大。由于阻力一般是隨速度而增加的，所以當(dāng)振動(dòng)加強(qiáng)于阻力一般是隨速度而增加的，所以當(dāng)振動(dòng)加強(qiáng)時(shí)，因阻力而損耗的能量也要增多。當(dāng)策動(dòng)力對(duì)時(shí)，因阻力而損耗的能量也要增多。當(dāng)策動(dòng)力對(duì)系統(tǒng)作功而傳遞給系統(tǒng)的能量，恰好補(bǔ)償系統(tǒng)因系統(tǒng)作功而傳遞給系統(tǒng)的能量，恰好補(bǔ)償系統(tǒng)因阻力而損耗的能量時(shí)，系統(tǒng)的機(jī)械能保持不變，阻力而損耗的能量時(shí)，系

15、統(tǒng)的機(jī)械能保持不變，振幅保持穩(wěn)定，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。振幅保持穩(wěn)定，進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。24（三）震動(dòng)體與共振（三）震動(dòng)體與共振l共振：共振：激振力的頻率與固有頻率一致時(shí)，就會(huì)發(fā)生激振力的頻率與固有頻率一致時(shí)，就會(huì)發(fā)生共振。因此，固有頻率也稱共振頻率。共振。因此，固有頻率也稱共振頻率。l公害頻率：公害頻率：1-100Hz1-100Hz，長(zhǎng)度垮橋、天線、建筑物的固，長(zhǎng)度垮橋、天線、建筑物的固有頻率在此范圍。有頻率在此范圍。l無阻尼時(shí)，共振時(shí)，理論上振幅無窮大無阻尼時(shí)，共振時(shí)，理論上振幅無窮大l有阻尼時(shí)，隨著阻尼比的增大，最大位移振幅逐漸有阻尼時(shí)，隨著阻尼比的增大，最大位移振幅逐漸減小。最大振幅頻率為減小。最大振幅頻

16、率為共振烈度：振動(dòng)產(chǎn)生最大位移振幅共振烈度：振動(dòng)產(chǎn)生最大位移振幅21k1 cf()2m2 m25四、波動(dòng)的產(chǎn)生和傳播四、波動(dòng)的產(chǎn)生和傳播l從平衡位置發(fā)生的任何擾動(dòng)，在介質(zhì)中傳播的從平衡位置發(fā)生的任何擾動(dòng)，在介質(zhì)中傳播的過程叫做過程叫做“波波”或或“波動(dòng)波動(dòng)”。波動(dòng)是能量傳遞。波動(dòng)是能量傳遞的一種形式。的一種形式。l機(jī)械波以實(shí)物（固體、液體或氣體等）為傳播機(jī)械波以實(shí)物（固體、液體或氣體等）為傳播媒質(zhì)。因此波是一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)的形式。媒質(zhì)。因此波是一種機(jī)械運(yùn)動(dòng)的形式。l形成波必須有兩個(gè)條件：形成波必須有兩個(gè)條件：振源振源及及彈性媒質(zhì)彈性媒質(zhì)。只只有在彈性媒質(zhì)中有在彈性媒質(zhì)中，某個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)才能帶動(dòng)與，

17、某個(gè)質(zhì)點(diǎn)的振動(dòng)才能帶動(dòng)與其相鄰的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。其相鄰的質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)。26（二）共振引起的擴(kuò)大（二）共振引起的擴(kuò)大l激振力有時(shí)以原有的形式傳遞，但多激振力有時(shí)以原有的形式傳遞，但多數(shù)場(chǎng)合存在若干種形式的共振現(xiàn)象，數(shù)場(chǎng)合存在若干種形式的共振現(xiàn)象，激振力受到過濾乃至變形，某些成分激振力受到過濾乃至變形，某些成分被突出、擴(kuò)大后傳遞的現(xiàn)象。被突出、擴(kuò)大后傳遞的現(xiàn)象。27（三）振動(dòng)波的種類和形態(tài)（三）振動(dòng)波的種類和形態(tài)l在各向同性無限大的固體中，可以有在各向同性無限大的固體中，可以有兩種類型的彈性波。一種是縱波（一兩種類型的彈性波。一種是縱波（一次波，次波，P波），另一種是橫波（二次波，波），另一種是橫波（二次波

18、，S波）。波）。 l在性質(zhì)不同的固體界面，所產(chǎn)生的波在性質(zhì)不同的固體界面，所產(chǎn)生的波為表面波（瑞利波，為表面波（瑞利波，R波；樂甫波）波；樂甫波）28縱波縱波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向互相：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向互相平行平行的波的波.（可在固體、液體和氣體中傳播）（可在固體、液體和氣體中傳播） 特征：具有交替出現(xiàn)的密部和疏部（壓縮波特征：具有交替出現(xiàn)的密部和疏部（壓縮波或疏密波）或疏密波）.第二節(jié)第二節(jié) 波動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)波動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)29 特征：具有交替出現(xiàn)的波峰和波谷（不發(fā)生特征：具有交替出現(xiàn)的波峰和波谷（不發(fā)生體積變化）體積變化）.第二節(jié)第二節(jié) 波動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)波動(dòng)學(xué)基礎(chǔ)橫波橫波：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的

19、傳播方向相：質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)方向與波的傳播方向相垂直垂直的波的波.30l瑞利波傳播滯后于瑞利波傳播滯后于P波與波與S波。運(yùn)動(dòng)由波。運(yùn)動(dòng)由垂直分量和水平分量組成。在公害振垂直分量和水平分量組成。在公害振動(dòng)中有著重要貢獻(xiàn)。動(dòng)中有著重要貢獻(xiàn)。31波動(dòng)隨距離的衰減波動(dòng)隨距離的衰減lP波波lS波波lR波波323.3 振動(dòng)的評(píng)價(jià)和標(biāo)準(zhǔn)振動(dòng)的評(píng)價(jià)和標(biāo)準(zhǔn)3.3.1 振動(dòng)的評(píng)價(jià)振動(dòng)的評(píng)價(jià)3.3.2 環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)3.2.3 城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)33一、一、 振動(dòng)的評(píng)價(jià)振動(dòng)的評(píng)價(jià)（一）振動(dòng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)（一）振動(dòng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)1、位移、速度、加速度、位移、速度、加速度振動(dòng)量：被測(cè)系統(tǒng)在選定點(diǎn)上選定方

20、向振動(dòng)量：被測(cè)系統(tǒng)在選定點(diǎn)上選定方向的運(yùn)動(dòng)量。的運(yùn)動(dòng)量?；緟?shù)：位移、速度、加速度?；緟?shù)：位移、速度、加速度。342、振動(dòng)級(jí)和振動(dòng)的加速度級(jí)、振動(dòng)級(jí)和振動(dòng)的加速度級(jí)振動(dòng)加速度級(jí)：振動(dòng)加速度級(jí)：。為加速度參考值，為加速度的有效值，為加速度級(jí)，單位：式中，25ref2earefeas/m10a,s/ma dBL ,aa20lgL35振動(dòng)級(jí)振動(dòng)級(jí)-修正的加速度級(jí)修正的加速度級(jí)。為加速度參考值，為修正加速度的有效值，為振動(dòng)級(jí)，單位：式中，25ref2earefeas/m10a,s/ma dBL ,aa20lgL振動(dòng)修正值的振動(dòng)加速度的有效值頻率為補(bǔ)充f22cf)(10fefeeaffeeaaaa

21、afec36振動(dòng)級(jí)與感覺的關(guān)系振動(dòng)級(jí)與感覺的關(guān)系l振動(dòng)級(jí)振動(dòng)級(jí)/dB 振動(dòng)感覺振動(dòng)感覺l100 墻壁裂縫墻壁裂縫l90 暖瓶倒地暖瓶倒地l80 電燈搖擺，門窗發(fā)出聲音電燈搖擺，門窗發(fā)出聲音l70 門窗振動(dòng)門窗振動(dòng)l60 人能感覺到振動(dòng)人能感覺到振動(dòng)37（二）振動(dòng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（二）振動(dòng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)l振動(dòng)給予人的影響，按受到振動(dòng)的強(qiáng)度和暴振動(dòng)給予人的影響，按受到振動(dòng)的強(qiáng)度和暴露時(shí)間大致有四種情況：露時(shí)間大致有四種情況：“感覺閾感覺閾”，人體，人體剛能感受到振動(dòng)的信息；剛能感受到振動(dòng)的信息；“不舒適閾不舒適閾”,人人體產(chǎn)生不舒適反應(yīng)體產(chǎn)生不舒適反應(yīng);“疲勞閾疲勞閾”，人體產(chǎn)生，人體產(chǎn)生生理性反應(yīng)；生理性

22、反應(yīng)；“極限閾極限閾”（或（或“危險(xiǎn)閾危險(xiǎn)閾”），），超過它人體會(huì)產(chǎn)生病理性損傷超過它人體會(huì)產(chǎn)生病理性損傷 。在生理學(xué)中，。在生理學(xué)中，振動(dòng)強(qiáng)度習(xí)慣以振動(dòng)強(qiáng)度習(xí)慣以g來表示加速度。來表示加速度。38（二）振動(dòng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（二）振動(dòng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)l振動(dòng)的勞動(dòng)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)：感覺閾振動(dòng)的勞動(dòng)保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)：感覺閾(0.003g)、不、不舒服閾舒服閾(0.05g)、疲勞、疲勞(0.5g)閾、危險(xiǎn)閾。閾、危險(xiǎn)閾。（g=9.80665m/m2)l國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)推薦使用國(guó)際化標(biāo)準(zhǔn)推薦使用ISO02631/I-1985作為作為人體在振動(dòng)環(huán)境中疲勞界限標(biāo)準(zhǔn)。人體在振動(dòng)環(huán)境中疲勞界限標(biāo)準(zhǔn)。lGB/T13442-92人體全身振動(dòng)暴露的

23、舒適人體全身振動(dòng)暴露的舒適性降低界限和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。性降低界限和評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。39二、振動(dòng)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)二、振動(dòng)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)lISO/DIS2631建筑物內(nèi)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)建筑物內(nèi)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)lGB10070-88城市各類區(qū)域鉛垂方向振級(jí)城市各類區(qū)域鉛垂方向振級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值標(biāo)準(zhǔn)值40l任務(wù)：通過一定的手段使受控對(duì)象的水平滿足任務(wù)：通過一定的手段使受控對(duì)象的水平滿足預(yù)定要求。預(yù)定要求。l確定振源特性與振動(dòng)特征確定振源特性與振動(dòng)特征l確定振動(dòng)水平確定振動(dòng)水平l確定振動(dòng)控制方法確定振動(dòng)控制方法l分析設(shè)計(jì)分析設(shè)計(jì)1.振動(dòng)控制振動(dòng)控制3.4 振動(dòng)控制技術(shù)振動(dòng)控制技術(shù)41一

24、、振動(dòng)控制方法概述一、振動(dòng)控制方法概述l振動(dòng)源控制（振源消振）振動(dòng)源控制（振源消振）l沖擊振動(dòng)沖擊振動(dòng)-遠(yuǎn)離振動(dòng)源、采用大型基礎(chǔ)遠(yuǎn)離振動(dòng)源、采用大型基礎(chǔ)l不平衡力引起的振動(dòng)不平衡力引起的振動(dòng)-提高制造質(zhì)量、安裝精度提高制造質(zhì)量、安裝精度l隔振使振動(dòng)傳輸不出去隔振使振動(dòng)傳輸不出去l振源與受控對(duì)象之間串加一個(gè)子系統(tǒng)：大型基振源與受控對(duì)象之間串加一個(gè)子系統(tǒng)：大型基礎(chǔ)、隔振元件（隔振彈簧、橡膠墊）礎(chǔ)、隔振元件（隔振彈簧、橡膠墊）l防振溝里面填松軟物質(zhì)防振溝里面填松軟物質(zhì)42l吸振吸振在受控對(duì)象上附加一個(gè)子系統(tǒng)使得某一頻在受控對(duì)象上附加一個(gè)子系統(tǒng)使得某一頻率的振動(dòng)得以控制。利用吸振器產(chǎn)生吸振力以減率的振

25、動(dòng)得以控制。利用吸振器產(chǎn)生吸振力以減少受控對(duì)象的振源激勵(lì)的響應(yīng)。少受控對(duì)象的振源激勵(lì)的響應(yīng)。l阻尼減振阻尼減振在受控對(duì)象上附加阻尼器或阻尼元件，在受控對(duì)象上附加阻尼器或阻尼元件，通過消耗能量使響應(yīng)最小。通過消耗能量使響應(yīng)最小。l修改結(jié)構(gòu)修改結(jié)構(gòu)修改受控對(duì)象的動(dòng)力學(xué)特性參數(shù)，不修改受控對(duì)象的動(dòng)力學(xué)特性參數(shù)，不需要附加子系統(tǒng)。需要附加子系統(tǒng)。l防護(hù)措施：防護(hù)措施：全身振動(dòng)防振鞋全身振動(dòng)防振鞋局部振動(dòng)防振手套局部振動(dòng)防振手套43二、機(jī)械振動(dòng)控制二、機(jī)械振動(dòng)控制l機(jī)械振動(dòng)：穩(wěn)態(tài)振動(dòng)；沖擊振動(dòng)機(jī)械振動(dòng)：穩(wěn)態(tài)振動(dòng)；沖擊振動(dòng)1.降低機(jī)械的振動(dòng)加速度降低機(jī)械的振動(dòng)加速度-減少自由振幅倍率減少自由振幅倍率442

26、.利用支承臺(tái)架質(zhì)量的減振措施利用支承臺(tái)架質(zhì)量的減振措施fkm20振動(dòng)傳遞系數(shù)：通過隔振元件傳遞的力與激振動(dòng)傳遞系數(shù)：通過隔振元件傳遞的力與激振力的比值。在忽視阻尼時(shí)，振力的比值。在忽視阻尼時(shí)，1)(120453、利用動(dòng)力吸振的減振措施、利用動(dòng)力吸振的減振措施l當(dāng)機(jī)械安裝不良而形成共振狀態(tài)，在受控對(duì)象上當(dāng)機(jī)械安裝不良而形成共振狀態(tài)，在受控對(duì)象上附加一個(gè)子系統(tǒng)使得這一頻率的振動(dòng)得以控制附加一個(gè)子系統(tǒng)使得這一頻率的振動(dòng)得以控制46三、彈性減振三、彈性減振（一）彈性減震原理（一）彈性減震原理l振動(dòng)傳遞系數(shù)振動(dòng)傳遞系數(shù)通過隔振元件傳遞的力與激振力的比值通過隔振元件傳遞的力與激振力的比值lP127 l例例

27、3-447彈性減振方法彈性減振方法l積極隔振：減少機(jī)器振動(dòng)激振力向基積極隔振：減少機(jī)器振動(dòng)激振力向基礎(chǔ)的傳遞量礎(chǔ)的傳遞量 降低設(shè)備的擾動(dòng)對(duì)周圍降低設(shè)備的擾動(dòng)對(duì)周圍環(huán)境的影響環(huán)境的影響l消極隔振：減少基礎(chǔ)的振動(dòng)對(duì)儀器設(shè)消極隔振：減少基礎(chǔ)的振動(dòng)對(duì)儀器設(shè)備的影響備的影響-達(dá)到保護(hù)儀器的目的達(dá)到保護(hù)儀器的目的48四、阻尼減振四、阻尼減振l對(duì)于薄板類結(jié)構(gòu)振動(dòng)及其輻射噪聲，在其對(duì)于薄板類結(jié)構(gòu)振動(dòng)及其輻射噪聲，在其結(jié)構(gòu)或部件表面涂貼阻尼材料也能達(dá)到減結(jié)構(gòu)或部件表面涂貼阻尼材料也能達(dá)到減振降噪的效果。振降噪的效果。l自由阻尼層自由阻尼層-振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能l約束阻尼層約束阻尼層-阻尼層振動(dòng)能轉(zhuǎn)化

28、為熱能，約阻尼層振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能，約束層結(jié)構(gòu)可以提高機(jī)械振動(dòng)的能量消耗。束層結(jié)構(gòu)可以提高機(jī)械振動(dòng)的能量消耗。49五、沖擊減振五、沖擊減振l積極沖擊隔離：隔離具有脈沖沖擊力的機(jī)械，減積極沖擊隔離：隔離具有脈沖沖擊力的機(jī)械，減少其對(duì)環(huán)境的影響少其對(duì)環(huán)境的影響l消極沖擊隔離：隔離基礎(chǔ)的脈沖沖擊，保護(hù)儀器消極沖擊隔離：隔離基礎(chǔ)的脈沖沖擊，保護(hù)儀器的工作的工作l緩沖：緩沖材料介于互相碰撞的物體之間，使碰緩沖：緩沖材料介于互相碰撞的物體之間，使碰撞的沖擊力比直接碰撞低。撞的沖擊力比直接碰撞低。l隔離：通過隔振元件，使激振力減弱。隔離：通過隔振元件，使激振力減弱。50六、傳播途徑的減振對(duì)策六、傳播途徑的減振

29、對(duì)策l振動(dòng)隨距離的衰減是振動(dòng)傳播阻斷措施之一，還可以采用振動(dòng)隨距離的衰減是振動(dòng)傳播阻斷措施之一，還可以采用防振溝和隔墻。防振溝和隔墻。l瑞利波常見的界面彈性波，是沿半無限彈性介質(zhì)自由表面瑞利波常見的界面彈性波，是沿半無限彈性介質(zhì)自由表面?zhèn)鞑サ钠癫▊鞑サ钠癫?。由。由 L.瑞利于瑞利于 1887 年首先指出其存在而年首先指出其存在而得名。地震學(xué)中稱其為得名。地震學(xué)中稱其為R波或波或L波。在表層附近，質(zhì)點(diǎn)的波。在表層附近，質(zhì)點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓；在離表面為運(yùn)動(dòng)軌跡為橢圓；在離表面為 0.2 個(gè)波長(zhǎng)的深度以下，其個(gè)波長(zhǎng)的深度以下，其運(yùn)動(dòng)軌跡仍為橢圓，但運(yùn)動(dòng)方向與表層相反。在自由表面運(yùn)動(dòng)軌跡仍為橢圓

30、，但運(yùn)動(dòng)方向與表層相反。在自由表面上，質(zhì)點(diǎn)沿表面法向的位移約為切向的上，質(zhì)點(diǎn)沿表面法向的位移約為切向的 1.5 倍。瑞利波的倍。瑞利波的波速與頻率無關(guān)波速與頻率無關(guān) ，只與介質(zhì)的彈性常數(shù)有關(guān)，為同介質(zhì)，只與介質(zhì)的彈性常數(shù)有關(guān)，為同介質(zhì)中橫波波速的中橫波波速的 0.8620.955 倍。倍。l波速隨頻率或波長(zhǎng)而變化，這種現(xiàn)象叫做頻散波速隨頻率或波長(zhǎng)而變化，這種現(xiàn)象叫做頻散 51l樂甫波（樂甫波（Love wave），一種常見的界面彈性波。在彈性），一種常見的界面彈性波。在彈性介質(zhì)界面上存在一層低波速彈性覆蓋層時(shí)，在該覆蓋層內(nèi)介質(zhì)界面上存在一層低波速彈性覆蓋層時(shí)，在該覆蓋層內(nèi)部和界面上可能出現(xiàn)的介

31、質(zhì)所有質(zhì)點(diǎn)沿水平方向振動(dòng)的橫部和界面上可能出現(xiàn)的介質(zhì)所有質(zhì)點(diǎn)沿水平方向振動(dòng)的橫波。因波。因A.E.H.樂甫建立這種波的數(shù)學(xué)模型而得名。其波速樂甫建立這種波的數(shù)學(xué)模型而得名。其波速不僅與材料性質(zhì)有關(guān)，而且與頻率有關(guān)，這種現(xiàn)象叫做頻不僅與材料性質(zhì)有關(guān)，而且與頻率有關(guān)，這種現(xiàn)象叫做頻散。波長(zhǎng)很長(zhǎng)的樂甫波的波速接近于下層介質(zhì)中橫波的波散。波長(zhǎng)很長(zhǎng)的樂甫波的波速接近于下層介質(zhì)中橫波的波速；波長(zhǎng)很短的樂甫波的波速接近于上面低波速覆蓋層中速；波長(zhǎng)很短的樂甫波的波速接近于上面低波速覆蓋層中橫波的波速。橫波的波速。l重視：地基經(jīng)常性微動(dòng)重視：地基經(jīng)常性微動(dòng) 52七、振動(dòng)衰減：七、振動(dòng)衰減：振源傳播經(jīng)過地面隨距離

32、而衰減，受土質(zhì)、地層、頻率等影振源傳播經(jīng)過地面隨距離而衰減，受土質(zhì)、地層、頻率等影響響設(shè)地面為半無限勻質(zhì)彈性體，則兩地間的設(shè)地面為半無限勻質(zhì)彈性體，則兩地間的振動(dòng)衰減為：振動(dòng)衰減為：)(lg10000rrkrrLLr實(shí)際上振動(dòng)距離衰減由于不同的波而不同，實(shí)際上振動(dòng)距離衰減由于不同的波而不同，且地基引起的內(nèi)部擴(kuò)散作用更大。且地基引起的內(nèi)部擴(kuò)散作用更大。533.5 減振材料與裝置及其應(yīng)用減振材料與裝置及其應(yīng)用 一、減震材料一、減震材料（一）隔振材料（一）隔振材料l橡膠橡膠l軟木軟木1.玻璃纖維、毛氈玻璃纖維、毛氈54（二）阻尼材料（二）阻尼材料l黏彈性阻尼材料黏彈性阻尼材料-兼有黏性液體可以損耗能量和彈性固兼有黏性液體可以損耗能量和彈性固體的良好減振性能（橡膠、塑料），用損耗因子來衡量，體的良好減振性能（橡膠、塑料），用損耗因子來衡量，受溫度限制受溫度限制l復(fù)合材料：用薄黏彈性材料將幾層金屬板黏粘在一起，復(fù)合材料：用薄黏彈性材料將幾層金屬板黏粘在一起，工藝簡(jiǎn)單，同樣的阻尼層與金屬的結(jié)合有自由阻尼層和工藝簡(jiǎn)單，同樣的阻尼層與金屬的結(jié)合有自由阻尼層和約束阻