振动污染与控制..课件.ppt

1、振动污染与控制第 三 章 1第1页，共60页。3.1.1 振动与振动污染振动与振动污染3.1.2 振动污染源振动污染源3.1.3 振动的影响振动的影响3.1概述概述2第2页，共60页。第一节第一节 概述概述一、振动与振动污染一、振动与振动污染l物体在某一位置附近来回往复地运动，称为物体在某一位置附近来回往复地运动，称为“机械振动机械振动”。例如，弹簧振子、音叉、琴以。例如，弹簧振子、音叉、琴以及蒸汽机活塞的往复运动等等。凡有摇摆、晃及蒸汽机活塞的往复运动等等。凡有摇摆、晃动、打击、发声的地方都存在机械振动。动、打击、发声的地方都存在机械振动。l波动是振动的传播过程波动是振动的传播过程;振动是激

2、发波动的波源振动是激发波动的波源.3第3页，共60页。振动和波振动和波l从平衡位置发生的振动，在介质中传播的过程叫从平衡位置发生的振动，在介质中传播的过程叫做做“波波”或或“波动波动”。波动是能量传递的一种形。波动是能量传递的一种形式。式。l机械波以实物（固体、液体或气体等）为传播机械波以实物（固体、液体或气体等）为传播媒质。因此波是一种机械运动的形式。媒质。因此波是一种机械运动的形式。l形成波必须有两个条件：形成波必须有两个条件：振源振源及及弹性媒质弹性媒质。只有只有在弹性媒质中在弹性媒质中，某个质点的振动才能带动与其相，某个质点的振动才能带动与其相邻的质点运动。邻的质点运动。4第4页，共6

3、0页。（二）振动污染（二）振动污染l振动超过一定的界限，对人体的健康振动超过一定的界限，对人体的健康和设施产生损害，对人的生活和工作和设施产生损害，对人的生活和工作环境形成干扰，或使机器、设备不能环境形成干扰，或使机器、设备不能正常工作。正常工作。5第5页，共60页。特点：振动主观性和局部性特点：振动主观性和局部性l振动的作用不仅可以引起机械效应，振动的作用不仅可以引起机械效应，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应。应。l振动传递时，随距离衰减大，仅涉及振动传递时，随距离衰减大，仅涉及振动源临近的地区。振动源临近的地区。6第6页，共60页。二、振动污染源二、振动污

4、染源l自然振动源：自然振动源：l人为振动源：工厂、工程、道路、低频空气人为振动源：工厂、工程、道路、低频空气l污染源（按形式分）：固定式单个振动源；集合污染源（按形式分）：固定式单个振动源；集合振动源振动源l按振动源的动态特征分：稳态振动，冲击振按振动源的动态特征分：稳态振动，冲击振动，无规则振动，铁路振动动，无规则振动，铁路振动7第7页，共60页。三、振动的影响三、振动的影响l（一）振动对生理的影响（一）振动对生理的影响l（二）对心理产生影响（二）对心理产生影响l（三）对工作效率产生影响（三）对工作效率产生影响l（四）破坏构筑物（四）破坏构筑物8第8页，共60页。全身振动和局部振动全身振动和

5、局部振动l人体是一个弹性体，各器官都有它的固人体是一个弹性体，各器官都有它的固有频率，当外来振动的频率与人体某器有频率，当外来振动的频率与人体某器官的固有频率一致时，会引起共振，因官的固有频率一致时，会引起共振，因而对那个器官的影响也最大。而对那个器官的影响也最大。全身受振的共振频率为全身受振的共振频率为 314Hz;局部振动作用的频率范围在局部振动作用的频率范围在 201000Hz。9第9页，共60页。全身振动全身振动l全身振动是由振动源（振动机械、车辆、全身振动是由振动源（振动机械、车辆、活动的工作平台）通过身体的支持部份活动的工作平台）通过身体的支持部份（足部和臀部），将振动沿下肢或躯干

6、（足部和臀部），将振动沿下肢或躯干传布全身。传布全身。10第10页，共60页。接触强烈的全身振动可能导致接触强烈的全身振动可能导致l内脏器官的损伤或位移，周围神经和血管功能的改变，内脏器官的损伤或位移，周围神经和血管功能的改变，可造成各种类型的、组织的、生物化学的改变，导致组可造成各种类型的、组织的、生物化学的改变，导致组织营养不良，如足部疼痛、下肢疲劳、足背脉搏动减弱、织营养不良，如足部疼痛、下肢疲劳、足背脉搏动减弱、皮肤温度降低；一般人可发生性机能下降、气体代谢增皮肤温度降低；一般人可发生性机能下降、气体代谢增加。振动加速度还可使人出现前庭功能障碍，导致内耳加。振动加速度还可使人出现前庭功

7、能障碍，导致内耳调节平衡功能失调，出现脸色苍白、恶心、呕吐、出冷调节平衡功能失调，出现脸色苍白、恶心、呕吐、出冷汗、头疼头晕、呼吸浅表、心率和血压降低等症状。汗、头疼头晕、呼吸浅表、心率和血压降低等症状。l晕车、晕船即属全身振动性疾病。晕车、晕船即属全身振动性疾病。l全身振动还可造成腰椎损伤等运动系统影响。全身振动还可造成腰椎损伤等运动系统影响。11第11页，共60页。局部振动局部振动/手传振动手传振动 l局部接触强烈振动主要是以手接触振动工具的局部接触强烈振动主要是以手接触振动工具的方式为主的，由于工作状态的不同，振动可传方式为主的，由于工作状态的不同，振动可传给一侧或双侧手臂，有时可传到肩

8、部。给一侧或双侧手臂，有时可传到肩部。l长期持续使用振动工具能引起末梢循环、末神经长期持续使用振动工具能引起末梢循环、末神经和骨关节肌肉运动系统的障碍，严重时可患局部和骨关节肌肉运动系统的障碍，严重时可患局部振动病。振动病。12第12页，共60页。局部振动病局部振动病l局部振动病是以末梢循环障碍为主的局部振动病是以末梢循环障碍为主的疾病，亦可累及肢体神经及运动功能。疾病，亦可累及肢体神经及运动功能。发病部位一般多在上肢末端，典型表发病部位一般多在上肢末端，典型表现为发作性手指变白（简称白指）。现为发作性手指变白（简称白指）。我国我国1957年就将局部振动病定为职业年就将局部振动病定为职业病。病

9、。13第13页，共60页。设备和房屋的振动设备和房屋的振动l当建筑物外有车辆驶过时，地面振动可以通过土壤和基础当建筑物外有车辆驶过时，地面振动可以通过土壤和基础传给房屋结构而产生振动。在适当的频率和振幅下还会以传给房屋结构而产生振动。在适当的频率和振幅下还会以噪声形式出现。噪声形式出现。l振动使机械设备本身疲劳和磨损，缩短使用寿命；对于机振动使机械设备本身疲劳和磨损，缩短使用寿命；对于机械加工机床，振动使加工精度降低。械加工机床，振动使加工精度降低。14第14页，共60页。第二节第二节 振动基础振动基础一、振动的物理量一、振动的物理量简谐振动：某个物理量（位移、速度或加速度）按时间的简谐振动：

10、某个物理量（位移、速度或加速度）按时间的正弦或余弦变化的振动。对于弹簧振子来说，小球在平衡正弦或余弦变化的振动。对于弹簧振子来说，小球在平衡位置作左右往返的周期性运动，其空间位置位置作左右往返的周期性运动，其空间位置y随时间随时间t的变的变化规律符合：化规律符合：yAcos(t)222dyAsin(t)dtd yaAcos(t)dt 15第15页，共60页。二、振动的性质二、振动的性质l同方向，振动频率相同的正弦波合成后仍是以相同同方向，振动频率相同的正弦波合成后仍是以相同频率振动的简谐振动。频率振动的简谐振动。l同方向，不同频率正弦波合成后不再是谐振动。当同方向，不同频率正弦波合成后不再是谐

11、振动。当频率稍有不同时频率稍有不同时，就会出现拍现象。，就会出现拍现象。l我们把合振动所引起的时而加强、时而减弱的周期性现象我们把合振动所引起的时而加强、时而减弱的周期性现象称为称为拍。若两个分振动振幅相同，拍频拍。若两个分振动振幅相同，拍频=f1-f2l基波与谐波的复合波仍是周期波形。基波与谐波的复合波仍是周期波形。16第16页，共60页。三、简谐振动系统三、简谐振动系统（一）自由振动（一）自由振动（二）受迫振动（二）受迫振动（三）振动体与共振（三）振动体与共振17第17页，共60页。1、无阻尼自由振动、无阻尼自由振动-无外力作用的振动无外力作用的振动l由牛顿定律由牛顿定律kxdtxdmFm

12、a22l固有频率：0012kfmkm18第18页，共60页。2、实际的振动系统、实际的振动系统有阻尼自由振动有阻尼自由振动l实际的振动系统不可避免地要受到实际的振动系统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系统克服阻尼的作用做功，系统的机系统克服阻尼的作用做功，系统的机械能随着时间逐渐减少，振动的振幅械能随着时间逐渐减少，振动的振幅也逐渐减小。这种也逐渐减小。这种振幅逐渐减小的振振幅逐渐减小的振动，叫做阻尼振动动，叫做阻尼振动 19第19页，共60页。l在实际振动过程中存在着各种各样的在实际振动过程中存在着各种各样的阻尼，这些阻尼可能是振动系统在

13、运阻尼，这些阻尼可能是振动系统在运动中遇到的介质（如：空气、水或油）动中遇到的介质（如：空气、水或油）的阻力的阻力,或是接触物之间的摩擦力或是接触物之间的摩擦力,等等等等.这些与运动有关的阻力这些与运动有关的阻力,统称为阻尼力统称为阻尼力.20第20页，共60页。l固体摩擦：当摩擦力与振动速度的大小无关时（固体摩擦：当摩擦力与振动速度的大小无关时（3-11）l粘性摩擦：阻尼力是与速度一次方成正比（粘性摩擦：阻尼力是与速度一次方成正比（3-12）l0 1,过阻尼态，已不是振动状态，而是逐渐衰减的非周过阻尼态，已不是振动状态，而是逐渐衰减的非周期运动期运动ccc21第21页，共60页。（二）受迫振

14、动（二）受迫振动l系统在外部策动力反复作用下发生的系统在外部策动力反复作用下发生的振动。振动。l例如，扬声器中纸盒的振动、蒸汽机例如，扬声器中纸盒的振动、蒸汽机活塞的振动以及缝纫机上缝针的振动，活塞的振动以及缝纫机上缝针的振动，都是受迫振动的例子。都是受迫振动的例子。22第22页，共60页。受迫振动的机制受迫振动的机制l在受迫振动中，一方面系统因策动力做功而获得能量，在受迫振动中，一方面系统因策动力做功而获得能量，另一方面又因有阻尼而使机械能损耗。另一方面又因有阻尼而使机械能损耗。l开始时，策动力对系统作的功往往大于系统克服阻尼开始时，策动力对系统作的功往往大于系统克服阻尼损耗的能量，总的趋势

15、是振幅逐渐增大。由于阻力一损耗的能量，总的趋势是振幅逐渐增大。由于阻力一般是随速度而增加的，所以当振动加强时，因阻力而般是随速度而增加的，所以当振动加强时，因阻力而损耗的能量也要增多。当策动力对系统作功而传递给损耗的能量也要增多。当策动力对系统作功而传递给系统的能量，恰好补偿系统因阻力而损耗的能量时，系统的能量，恰好补偿系统因阻力而损耗的能量时，系统的机械能保持不变，振幅保持稳定，进入稳态。系统的机械能保持不变，振幅保持稳定，进入稳态。23第23页，共60页。（三）震动体与共振（三）震动体与共振l共振：共振：激振力的频率与固有频率一致时，就会发生共激振力的频率与固有频率一致时，就会发生共振。因

16、此，固有频率也称共振频率。振。因此，固有频率也称共振频率。l公害频率：公害频率：1-100Hz1-100Hz，长度垮桥、天线、建筑物的固有，长度垮桥、天线、建筑物的固有频率在此范围。频率在此范围。l无阻尼时，共振时，理论上振幅无穷大无阻尼时，共振时，理论上振幅无穷大l有阻尼时，随着阻尼比的增大，最大位移振幅逐渐减有阻尼时，随着阻尼比的增大，最大位移振幅逐渐减小。最大振幅频率为小。最大振幅频率为共振烈度：振动产生最大位移振幅21k1 cf()2m2 m24第24页，共60页。四、波动的产生和传播四、波动的产生和传播l从平衡位置发生的任何扰动，在介质中传播的过程叫从平衡位置发生的任何扰动，在介质中

17、传播的过程叫做做“波波”或或“波动波动”。波动是能量传递的一种形式。波动是能量传递的一种形式。l机械波以实物（固体、液体或气体等）为传播媒质。机械波以实物（固体、液体或气体等）为传播媒质。因此波是一种机械运动的形式。因此波是一种机械运动的形式。l形成波必须有两个条件：形成波必须有两个条件：振源振源及及弹性媒质弹性媒质。只有在弹只有在弹性媒质中性媒质中，某个质点的振动才能带动与其相邻的质，某个质点的振动才能带动与其相邻的质点运动。点运动。25第25页，共60页。（二）共振引起的扩大（二）共振引起的扩大l激振力有时以原有的形式传递，但多激振力有时以原有的形式传递，但多数场合存在若干种形式的共振现象

18、，数场合存在若干种形式的共振现象，激振力受到过滤乃至变形，某些成分激振力受到过滤乃至变形，某些成分被突出、扩大后传递的现象。被突出、扩大后传递的现象。26第26页，共60页。（三）振动波的种类和形态（三）振动波的种类和形态l在各向同性无限大的固体中，可以有在各向同性无限大的固体中，可以有两种类型的弹性波。一种是纵波（一两种类型的弹性波。一种是纵波（一次波，次波，P波），另一种是横波（二次波，波），另一种是横波（二次波，S波）。波）。l在性质不同的固体界面，所产生的波在性质不同的固体界面，所产生的波为表面波（瑞利波，为表面波（瑞利波，R波；乐甫波）波；乐甫波）27第27页，共60页。纵波纵波：质

19、点振动方向与波的传播方向互相：质点振动方向与波的传播方向互相平行平行的波的波.（可在固体、液体和气体中传播）（可在固体、液体和气体中传播）特征：具有交替出现的密部和疏部（压缩波或特征：具有交替出现的密部和疏部（压缩波或疏密波）疏密波）.第二节第二节 波动学基础波动学基础28第28页，共60页。特征：具有交替出现的波峰和波谷（不发生体特征：具有交替出现的波峰和波谷（不发生体积变化）积变化）.第二节第二节 波动学基础波动学基础横波横波：质点振动方向与波的传播方向相：质点振动方向与波的传播方向相垂直垂直的波的波.29第29页，共60页。l瑞利波传播滞后于瑞利波传播滞后于P波与波与S波。运动由波。运动

20、由垂直分量和水平分量组成。在公害振垂直分量和水平分量组成。在公害振动中有着重要贡献。动中有着重要贡献。30第30页，共60页。波动随距离的衰减波动随距离的衰减lP波波lS波波lR波波31第31页，共60页。3.3 振动的评价和标准振动的评价和标准3.3.1 振动的评价振动的评价3.3.2 环境振动标准环境振动标准3.2.3 城市区域环境振动标准城市区域环境振动标准32第32页，共60页。一、一、振动的评价振动的评价（一）振动的评价指标（一）振动的评价指标1、位移、速度、加速度、位移、速度、加速度振动量：被测系统在选定点上选定方向振动量：被测系统在选定点上选定方向的运动量。的运动量。基本参数：位

21、移、速度、加速度。基本参数：位移、速度、加速度。33第33页，共60页。2、振动级和振动的加速度级、振动级和振动的加速度级振动加速度级：振动加速度级：。为加速度参考值，为加速度的有效值，为加速度级，单位：式中，25ref2earefeas/m10a,s/ma dBL,aa20lgL34第34页，共60页。振动级振动级-修正的加速度级修正的加速度级。为加速度参考值，为修正加速度的有效值，为振动级，单位：式中，25ref2earefeas/m10a,s/ma dBL,aa20lgL振动修正值的振动加速度的有效值频率为补充f22cf)(10fefeeaffeeaaaaafec35第35页，共60页。

22、振动级与感觉的关系振动级与感觉的关系l振动级振动级/dB 振动感觉振动感觉l100 墙壁裂缝墙壁裂缝l90 暖瓶倒地暖瓶倒地l80 电灯摇摆，门窗发出声音电灯摇摆，门窗发出声音l70 门窗振动门窗振动l60 人能感觉到振动人能感觉到振动36第36页，共60页。（二）振动的评价标准（二）振动的评价标准l振动给予人的影响，按受到振动的强度和暴露时间大振动给予人的影响，按受到振动的强度和暴露时间大致有四种情况：致有四种情况：“感觉阈感觉阈”，人体刚能感受到振动，人体刚能感受到振动的信息；的信息；“不舒适阈不舒适阈”,人体产生不舒适反应人体产生不舒适反应;“疲疲劳阈劳阈”，人体产生生理性反应；，人体产

23、生生理性反应；“极限阈极限阈”（或（或“危险阈危险阈”），超过它人体会产生病理性损伤），超过它人体会产生病理性损伤。在。在生理学中，振动强度习惯以生理学中，振动强度习惯以g来表示加速度。来表示加速度。37第37页，共60页。（二）振动的评价标准（二）振动的评价标准l振动的劳动保护标准：感觉阈振动的劳动保护标准：感觉阈(0.003g)、不舒服、不舒服阈阈(0.05g)、疲劳、疲劳(0.5g)阈、危险阈。阈、危险阈。（g=9.80665m/m2)l国际化标准推荐使用国际化标准推荐使用ISO02631/I-1985作为人体作为人体在振动环境中疲劳界限标准。在振动环境中疲劳界限标准。lGB/T1344

24、2-92人体全身振动暴露的舒适性降人体全身振动暴露的舒适性降低界限和评价标准。低界限和评价标准。38第38页，共60页。二、振动的环境标准二、振动的环境标准环境振动标准环境振动标准lISO/DIS2631建筑物内振动标准建筑物内振动标准城市区域环境振动标准城市区域环境振动标准lGB10070-88城市各类区域铅垂方向振级城市各类区域铅垂方向振级标准值标准值39第39页，共60页。l任务：通过一定的手段使受控对象的水平满足预定任务：通过一定的手段使受控对象的水平满足预定要求。要求。l确定振源特性与振动特征确定振源特性与振动特征l确定振动水平确定振动水平l确定振动控制方法确定振动控制方法l分析设计

25、分析设计1.振动控制振动控制3.4 振动控制技术振动控制技术40第40页，共60页。一、振动控制方法概述一、振动控制方法概述l振动源控制（振源消振）振动源控制（振源消振）l冲击振动冲击振动-远离振动源、采用大型基础远离振动源、采用大型基础l不平衡力引起的振动不平衡力引起的振动-提高制造质量、安装精度提高制造质量、安装精度l隔振使振动传输不出去隔振使振动传输不出去l振源与受控对象之间串加一个子系统：大型基础、隔振振源与受控对象之间串加一个子系统：大型基础、隔振元件（隔振弹簧、橡胶垫）元件（隔振弹簧、橡胶垫）l防振沟里面填松软物质防振沟里面填松软物质41第41页，共60页。l吸振吸振在受控对象上附

26、加一个子系统使得某一频率的在受控对象上附加一个子系统使得某一频率的振动得以控制。利用吸振器产生吸振力以减少受控对振动得以控制。利用吸振器产生吸振力以减少受控对象的振源激励的响应。象的振源激励的响应。l阻尼减振阻尼减振在受控对象上附加阻尼器或阻尼元件，通过在受控对象上附加阻尼器或阻尼元件，通过消耗能量使响应最小。消耗能量使响应最小。l修改结构修改结构修改受控对象的动力学特性参数，不需要附修改受控对象的动力学特性参数，不需要附加子系统。加子系统。l防护措施：防护措施：全身振动防振鞋全身振动防振鞋局部振动防振手套局部振动防振手套42第42页，共60页。二、机械振动控制二、机械振动控制l机械振动：稳态

27、振动；冲击振动机械振动：稳态振动；冲击振动1.降低机械的振动加速度降低机械的振动加速度-减少自由振幅倍率减少自由振幅倍率43第43页，共60页。2.利用支承台架质量的减振措施利用支承台架质量的减振措施fkm20振动传递系数：通过隔振元件传递的力与激振力的比值。在忽视阻尼时，1)(12044第44页，共60页。3、利用动力吸振的减振措施、利用动力吸振的减振措施l当机械安装不良而形成共振状态，在受控对象上附加一个当机械安装不良而形成共振状态，在受控对象上附加一个子系统使得这一频率的振动得以控制子系统使得这一频率的振动得以控制45第45页，共60页。三、弹性减振三、弹性减振（一）弹性减震原理（一）弹

28、性减震原理l振动传递系数振动传递系数通过隔振元件传递的力与激振力的比值通过隔振元件传递的力与激振力的比值lP127 l例例3-446第46页，共60页。弹性减振方法弹性减振方法l积极隔振：减少机器振动激振力向基积极隔振：减少机器振动激振力向基础的传递量础的传递量 降低设备的扰动对周围降低设备的扰动对周围环境的影响环境的影响l消极隔振：减少基础的振动对仪器设消极隔振：减少基础的振动对仪器设备的影响备的影响-达到保护仪器的目的达到保护仪器的目的47第47页，共60页。四、阻尼减振四、阻尼减振l对于薄板类结构振动及其辐射噪声，在其结构对于薄板类结构振动及其辐射噪声，在其结构或部件表面涂贴阻尼材料也能

29、达到减振降噪的或部件表面涂贴阻尼材料也能达到减振降噪的效果。效果。l自由阻尼层自由阻尼层-振动能转化为热能振动能转化为热能l约束阻尼层约束阻尼层-阻尼层振动能转化为热能，约束阻尼层振动能转化为热能，约束层结构可以提高机械振动的能量消耗。层结构可以提高机械振动的能量消耗。48第48页，共60页。五、冲击减振五、冲击减振l积极冲击隔离：隔离具有脉冲冲击力的机械，减少其对积极冲击隔离：隔离具有脉冲冲击力的机械，减少其对环境的影响环境的影响l消极冲击隔离：隔离基础的脉冲冲击，保护仪器的工作消极冲击隔离：隔离基础的脉冲冲击，保护仪器的工作l缓冲：缓冲材料介于互相碰撞的物体之间，使碰撞的缓冲：缓冲材料介于

30、互相碰撞的物体之间，使碰撞的冲击力比直接碰撞低。冲击力比直接碰撞低。l隔离：通过隔振元件，使激振力减弱。隔离：通过隔振元件，使激振力减弱。49第49页，共60页。六、传播途径的减振对策六、传播途径的减振对策l振动随距离的衰减是振动传播阻断措施之一，还可以采用防振沟和隔振动随距离的衰减是振动传播阻断措施之一，还可以采用防振沟和隔墙。墙。l瑞利波常见的界面弹性波，是沿半无限弹性介质自由表面传瑞利波常见的界面弹性波，是沿半无限弹性介质自由表面传播的偏振波播的偏振波。由。由 L.瑞利于瑞利于 1887 年首先指出其存在而得名。年首先指出其存在而得名。地震学中称其为地震学中称其为R波或波或L波。在表层附

31、近，质点的运动轨迹波。在表层附近，质点的运动轨迹为椭圆；在离表面为为椭圆；在离表面为 0.2 个波长的深度以下，其运动轨迹仍个波长的深度以下，其运动轨迹仍为椭圆，但运动方向与表层相反。在自由表面上，质点沿表为椭圆，但运动方向与表层相反。在自由表面上，质点沿表面法向的位移约为切向的面法向的位移约为切向的 1.5 倍。瑞利波的波速与频率无关倍。瑞利波的波速与频率无关，只与介质的弹性常数有关，为同介质中横波波速的只与介质的弹性常数有关，为同介质中横波波速的 0.8620.955 倍。倍。l波速随频率或波长而变化，这种现象叫做频散波速随频率或波长而变化，这种现象叫做频散 50第50页，共60页。l乐甫

32、波（乐甫波（Love wave），一种常见的界面弹性波。在弹性介质），一种常见的界面弹性波。在弹性介质界面上存在一层低波速弹性覆盖层时，在该覆盖层内部和界面界面上存在一层低波速弹性覆盖层时，在该覆盖层内部和界面上可能出现的介质所有质点沿水平方向振动的横波。因上可能出现的介质所有质点沿水平方向振动的横波。因A.E.H.乐甫建立这种波的数学模型而得名。其波速不仅与材料性质有乐甫建立这种波的数学模型而得名。其波速不仅与材料性质有关，而且与频率有关，这种现象叫做频散。波长很长的乐甫波关，而且与频率有关，这种现象叫做频散。波长很长的乐甫波的波速接近于下层介质中横波的波速；波长很短的乐甫波的波的波速接近于

33、下层介质中横波的波速；波长很短的乐甫波的波速接近于上面低波速覆盖层中横波的波速。速接近于上面低波速覆盖层中横波的波速。l重视：地基经常性微动重视：地基经常性微动 51第51页，共60页。七、振动衰减：七、振动衰减：振源传播经过地面随距离而衰减，受土质、地层、频率等影响振源传播经过地面随距离而衰减，受土质、地层、频率等影响设地面为半无限匀质弹性体，则两地间的设地面为半无限匀质弹性体，则两地间的振动衰减为：振动衰减为：)(lg10000rrkrrLLr实际上振动距离衰减由于不同的波而不同，且地基引起的内部扩散作用更大。52第52页，共60页。3.5 减振材料与装置及其应用减振材料与装置及其应用 一

34、、减震材料一、减震材料（一）隔振材料（一）隔振材料l橡胶橡胶l软木软木1.玻璃纤维、毛毡玻璃纤维、毛毡53第53页，共60页。（二）阻尼材料（二）阻尼材料l黏弹性阻尼材料黏弹性阻尼材料-兼有黏性液体可以损耗能量和弹性固体兼有黏性液体可以损耗能量和弹性固体的良好减振性能（橡胶、塑料），用损耗因子来衡量，受的良好减振性能（橡胶、塑料），用损耗因子来衡量，受温度限制温度限制l复合材料：用薄黏弹性材料将几层金属板黏粘在一起，工艺简复合材料：用薄黏弹性材料将几层金属板黏粘在一起，工艺简单，同样的阻尼层与金属的结合有自由阻尼层和约束阻尼层。单，同样的阻尼层与金属的结合有自由阻尼层和约束阻尼层。l阻尼合金：

35、导热快、耐高温，可直接用作机器材料，价格阻尼合金：导热快、耐高温，可直接用作机器材料，价格高高l库仑摩擦阻尼材料库仑摩擦阻尼材料l其他其他54第54页，共60页。二、减振装置二、减振装置隔振器：用于某一频率范围内衰减的振动传输的隔离器，通常是弹性支撑物隔振器：用于某一频率范围内衰减的振动传输的隔离器，通常是弹性支撑物l钢弹簧隔振器：承载力大、性能稳定、应用广。安装时要注意平衡稳定性钢弹簧隔振器：承载力大、性能稳定、应用广。安装时要注意平衡稳定性l橡胶隔振器：阻尼特性好，接近共振区也可用、固有频率低，橡胶隔振器：阻尼特性好，接近共振区也可用、固有频率低，隔振缓冲和隔声性能好。受温度和油污限制隔振

36、缓冲和隔声性能好。受温度和油污限制l空气弹簧：隔振效率高，具有粘性阻尼，隔振性能良好。空气弹簧：隔振效率高，具有粘性阻尼，隔振性能良好。辅助系统复杂、价格高辅助系统复杂、价格高l液体弹簧：系统复杂、价格高液体弹簧：系统复杂、价格高55第55页，共60页。常见的隔振材料和元件的性能常见的隔振材料和元件的性能减振器/材料最佳工作频率阻尼缺点备注金属螺旋弹簧低频很低易传递高频振动应用广金属板弹簧低频很低特殊情况下使用橡胶高频随硬度增加而增加载荷易受影响软木高频较低毛毡高频高 通常采用厚度1-3mm空气弹簧低结构复杂单一方向56第56页，共60页。三、振动污染的控制三、振动污染的控制（一）冲击振动污染

37、控制：惯性基座、配合使用（一）冲击振动污染控制：惯性基座、配合使用叠板簧叠板簧（二）交通振动污染控制（二）交通振动污染控制l地铁减振措施地铁减振措施l车辆减振措施车辆减振措施1.轨道结构减振措施轨道结构减振措施57第57页，共60页。1、地铁减振措施、地铁减振措施l自然衰减：阻尼衰减（土壤内部结构的变化）、距离辐射衰减自然衰减：阻尼衰减（土壤内部结构的变化）、距离辐射衰减（主要的贡献者）（主要的贡献者）l防振对策：尽量与主要防振对策：尽量与主要 道路重合；加强建筑物的抗振性能，防护道路重合；加强建筑物的抗振性能，防护距离；天然屏障的利用。距离；天然屏障的利用。58第58页，共60页。2、车辆减振措施、车辆减振措施l车辆轻型化（车辆轻型化（3-60）l车轮平滑化车轮平滑化-弹性车轮、阻尼车轮、踏弹性车轮、阻尼车轮、踏面打磨面打磨59第59页，共60页。3、轨道结构减振措施、轨道结构减振措施l重型钢轨的采用重型钢轨的采用l扣件的使用扣件的使用l道床道床60第60页，共60页。