物理性污染控制 第三章 振動(dòng)污染及其控制課件

第三章

振動(dòng)污染及其控制1a第三章

振動(dòng)污染及其控制1a第三章振動(dòng)污染及其控制第一節(jié)概述

第二節(jié)振動(dòng)基礎(chǔ)

第三節(jié)振動(dòng)的評(píng)價(jià)與標(biāo)準(zhǔn)

第四節(jié)振動(dòng)控制技術(shù)

第五節(jié)減振材料與裝置及其應(yīng)用

2a第三章振動(dòng)污染及其控制第一節(jié)概述

第二節(jié)振動(dòng)基礎(chǔ)二、振動(dòng)污染源

三、振動(dòng)的影響●●一、振動(dòng)與振動(dòng)污染●第一節(jié)概述3a二、振動(dòng)污染源三、振動(dòng)的影響●●一、振動(dòng)與振動(dòng)污染●第一一、振動(dòng)與振動(dòng)污染●（一）振動(dòng)

（二）振動(dòng)污染

4a一、振動(dòng)與振動(dòng)污染●（一）振動(dòng)（二）振動(dòng)污染定義：（1）當(dāng)一個(gè)物體處于周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，即可說(shuō)物體在振動(dòng)。（2）任何一個(gè)可以用時(shí)間的周期函數(shù)來(lái)描述的物理量，都稱(chēng)之為振動(dòng)。（一）振動(dòng)

5a定義：（一）振動(dòng)5a

振動(dòng)現(xiàn)象物理現(xiàn)象：聲、光、熱等物理現(xiàn)象都包含振動(dòng)；生命和生活：心臟搏動(dòng)、耳膜和聲帶的振動(dòng)是人體的基本功能。工程技術(shù)領(lǐng)域：橋梁和建筑物在陣風(fēng)或地震激勵(lì)下的振動(dòng)飛機(jī)和船舶在航行中的振動(dòng)，機(jī)床和刀具在加工時(shí)的振動(dòng)，各種動(dòng)力機(jī)械的振動(dòng)，控制系統(tǒng)中的自激振動(dòng)等。6a振動(dòng)現(xiàn)象物理現(xiàn)象：聲、光、熱等物理現(xiàn)象都包含振動(dòng)；橋梁和建振動(dòng)污染：

振動(dòng)超過(guò)一定的界限,從而對(duì)人體的健康和設(shè)施產(chǎn)生損害,對(duì)人的生活和工作環(huán)境形成干擾,或使機(jī)器、設(shè)備和儀表不能正常工作。（二）振動(dòng)污染

7a振動(dòng)污染：（二）振動(dòng)污染7a振動(dòng)污染的特點(diǎn)

1.主觀性：是一種危害人體健康的感覺(jué)公害。

局部性：僅涉及振動(dòng)源鄰近的地區(qū)。

瞬時(shí)性：是瞬時(shí)性能量污染，在環(huán)境中無(wú)殘余污染物，不積累。振源停止，污染即消失。3.2.8a振動(dòng)污染的特點(diǎn)1.主觀性：是一種危害人體健康的感覺(jué)公害。振動(dòng)污染源

（一）工廠振動(dòng)源（二）工程振動(dòng)源

（三）道路交通振動(dòng)源

（四）低頻空氣振動(dòng)源

自然振源

人為振源

地震、火山爆發(fā)等自然現(xiàn)象。自然振動(dòng)帶來(lái)的災(zāi)害難以避免，只能加強(qiáng)預(yù)報(bào)減少損失。

二、振動(dòng)污染源

●9a振動(dòng)（一）工廠振動(dòng)源自然振源人為振源自然振動(dòng)察隅地震，整個(gè)村莊被拋起火山爆發(fā)10a自然振動(dòng)察隅地震，整個(gè)村莊被拋起火山爆發(fā)10a工業(yè)振動(dòng)源：旋轉(zhuǎn)機(jī)械、往復(fù)機(jī)械、傳動(dòng)軸系、管道振動(dòng)等，如鍛壓、鑄造、切削、風(fēng)動(dòng)、破碎、球磨以及動(dòng)力等機(jī)械和各種輸氣、液、粉的管道。特征參數(shù)：常見(jiàn)工廠振源附近面上加速度級(jí)：80～140dB；振級(jí)：60～100dB；峰值頻率：10～125Hz。（一）工廠振動(dòng)源11a工業(yè)振動(dòng)源：旋轉(zhuǎn)機(jī)械、往復(fù)機(jī)械、傳動(dòng)軸系、管道振動(dòng)等，如鍛壓工程振動(dòng)源：工程施工現(xiàn)場(chǎng)的振動(dòng)源主要是打樁機(jī)、打夯機(jī)、水泥攪拌機(jī)、輾壓設(shè)備、爆破作業(yè)以及各種大型運(yùn)輸機(jī)車(chē)等。

特征參數(shù)：常見(jiàn)工程振源附近振級(jí)：60～100dB。（二）工程振動(dòng)源12a工程振動(dòng)源：工程施工現(xiàn)場(chǎng)的振動(dòng)源主要是打樁機(jī)、打夯機(jī)、水泥攪

鐵路振源：頻率：一般在20～80Hz范圍內(nèi)；離鐵軌30m處的振動(dòng)加速度級(jí)范圍85～100dB，振動(dòng)級(jí)范圍75～90dB內(nèi)。（三）道路交通振動(dòng)源

公路振源：頻率：一般在2～160Hz范圍內(nèi)，其中以5～63Hz的頻率成分較為集中；

振級(jí)：多在65～90dB范圍內(nèi)。13a鐵路振源：（三）道路交通振動(dòng)源公路振源：13a

低頻空氣振動(dòng)是指人耳可聽(tīng)見(jiàn)的100Hz左右的低頻如玻璃窗、門(mén)產(chǎn)生的人耳難以聽(tīng)見(jiàn)的低頻空氣振動(dòng)。這種振動(dòng)多發(fā)生在工廠。（四）低頻空氣振動(dòng)源14a低頻空氣振動(dòng)是指人耳可聽(tīng)見(jiàn)的100Hz左右的低頻（四）低頻固定式單個(gè)振動(dòng)源如，一臺(tái)沖床或一臺(tái)水泵等

振動(dòng)污染源

按形式分為

集合振動(dòng)源如，廠界環(huán)境振動(dòng)，建筑施工場(chǎng)界環(huán)境振動(dòng)

15a固定式單個(gè)振動(dòng)源振動(dòng)污染源集合振動(dòng)源15aNo動(dòng)態(tài)特征定義示例1穩(wěn)態(tài)振動(dòng)觀測(cè)時(shí)間內(nèi)振級(jí)變化不大的環(huán)境振動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)械，如空壓機(jī)、柴油機(jī)等；旋轉(zhuǎn)機(jī)械類(lèi)，如發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)通風(fēng)機(jī)等2沖擊振動(dòng)具有突發(fā)性振級(jí)變化的環(huán)境振動(dòng)建筑施工機(jī)械，如打樁機(jī)等；鍛壓機(jī)械，如沖床，紡錘等3無(wú)規(guī)則振動(dòng)未來(lái)任何時(shí)刻不能預(yù)先確定振級(jí)的環(huán)境振動(dòng)道路交通振動(dòng)、居民生活振動(dòng)。如房屋施工，室內(nèi)運(yùn)動(dòng)等4鐵路振動(dòng)列車(chē)行駛帶來(lái)的軌道兩側(cè)30m外的環(huán)境振動(dòng)鐵路機(jī)車(chē)的運(yùn)行按振動(dòng)源的動(dòng)態(tài)特征又可分成表3-1所示的四類(lèi)。

表3-1環(huán)境振動(dòng)污染源動(dòng)態(tài)特征

16aNo動(dòng)態(tài)特征定義示例觀測(cè)時(shí)間內(nèi)振級(jí)變化不大的環(huán)境振三、振動(dòng)的影響●（一）振動(dòng)對(duì)生理的影響

（二）振動(dòng)對(duì)心理的影響

（三）振動(dòng)對(duì)工作效率的影響

（四）振動(dòng)對(duì)構(gòu)筑物的影響

17a三、振動(dòng)的影響●（一）振動(dòng)對(duì)生理的影響（二）振動(dòng)對(duì)心理的振動(dòng)的生理影響主要是損傷人的機(jī)體，引起循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、代謝系統(tǒng)、感官的各種病癥，損傷腦、肺、心、消化器官、肝、腎、脊髓、關(guān)節(jié)等（一）振動(dòng)對(duì)生理的影響

18a振動(dòng)的生理影響主要是損傷人的機(jī)體，引起循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、消振動(dòng)對(duì)睡眠的影響試驗(yàn)圖3-1由鍛錘振動(dòng)負(fù)荷引起的覺(jué)醒率

睡眠深度1度（淺睡眠）：振動(dòng)級(jí)60dB無(wú)影響，69dB以上則全部覺(jué)醒；深度2度（中度睡眠）：60～65dB無(wú)影響，79dB全部覺(jué)醒；因2度睡眠占8小時(shí)睡眠時(shí)間的一半以上，故影響這種睡眠的振動(dòng)級(jí)最令人厭煩；睡眠深度3度（深睡眠）:74dB以上方會(huì)覺(jué)醒，覺(jué)醒幾率很低；睡眠深度REM(異相睡眠，指睡眠多夢(mèng)期):振動(dòng)影響介于深度2度和3度之間。19a振動(dòng)對(duì)睡眠的影響試驗(yàn)圖3-1由鍛錘振動(dòng)負(fù)荷引起的覺(jué)醒率人們?cè)诟惺艿秸駝?dòng)時(shí)，心理上會(huì)產(chǎn)生不愉快、煩躁、不可忍受等各種反應(yīng)。除振動(dòng)感受器官感受到振動(dòng)外，有時(shí)也會(huì)看到電燈搖動(dòng)或水面晃動(dòng)，聽(tīng)到門(mén)、窗發(fā)出的聲響，從而判斷房屋在振動(dòng)。人對(duì)振動(dòng)的感受很復(fù)雜，往往是包括若干其他感受在內(nèi)的綜合性感受。

（二）振動(dòng)對(duì)心理的影響

20a人們?cè)诟惺艿秸駝?dòng)時(shí)，心理上會(huì)產(chǎn)生不愉快、煩躁、不可忍受等各種振動(dòng)引起人體的生理和心理變化，導(dǎo)致工作效率降低。振動(dòng)可使視力減退，用眼工作時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間加長(zhǎng)。振動(dòng)使人反應(yīng)滯后，妨礙肌肉運(yùn)動(dòng)，影響語(yǔ)言交談，復(fù)雜工作的錯(cuò)誤率上升等。（三）振動(dòng)對(duì)工作效率的影響

21a振動(dòng)引起人體的生理和心理變化，導(dǎo)致工作效率降低。（三）振動(dòng)對(duì)振動(dòng)通過(guò)地基傳遞到構(gòu)筑物，導(dǎo)致構(gòu)筑物破壞。如，基礎(chǔ)和墻壁龜裂、墻皮剝落，地基變形、下沉，門(mén)窗翹曲變形，構(gòu)筑物坍塌，影響程度取決于振動(dòng)的頻率和強(qiáng)度。由于共振的放大作用，其放大倍數(shù)可由數(shù)倍至數(shù)十倍，因此帶來(lái)了更嚴(yán)重的振動(dòng)破壞和危害。（四）振動(dòng)對(duì)構(gòu)筑物的影響

22a振動(dòng)通過(guò)地基傳遞到構(gòu)筑物，導(dǎo)致構(gòu)筑物破壞。如，基礎(chǔ)和墻壁龜裂一、振動(dòng)的基本物理量

●二、振動(dòng)的性質(zhì)

三、簡(jiǎn)諧振動(dòng)系統(tǒng)四、波動(dòng)的產(chǎn)生與傳播●●●第二節(jié)振動(dòng)基礎(chǔ)23a一、振動(dòng)的基本物理量●二、振動(dòng)的性質(zhì)三、簡(jiǎn)諧振動(dòng)系統(tǒng)四位移頻率周期加速度速度基本物理量一、振動(dòng)的基本物理量

●24a位移頻率周期加速度速度基本物理量一、振動(dòng)的基本物理量●24定義：某個(gè)運(yùn)動(dòng)量（位移、速度或加速度）按時(shí)間的正弦或余弦規(guī)律變化的振動(dòng)。（x0為振幅、ω為角頻率）（3-3）簡(jiǎn)諧振動(dòng)是最簡(jiǎn)單的周期振動(dòng)。若正弦振動(dòng)，則

（3-1）

位移（3-2）

速度

加速度25a定義：某個(gè)運(yùn)動(dòng)量（位移、速度或加速度）（x0為振幅、ω為角

簡(jiǎn)諧振動(dòng)（正弦）的相位關(guān)系

圖3-2位移、速度、加速度的相位關(guān)系位移、速度和加速度的相位關(guān)系如圖所示，相位差為π/2，則位移和加速度相位相反。26a簡(jiǎn)諧振動(dòng)（正弦）的相位關(guān)系圖3-2位移、速度、

（一）正弦波振動(dòng)

（二）復(fù)合正弦波振動(dòng)

（三）沖擊波振動(dòng)二、振動(dòng)的性質(zhì)

●27a（一）正弦波振動(dòng)（二）復(fù)合正弦波振動(dòng)（三）沖擊波振動(dòng)二

（一）正弦波振動(dòng)如圖，正弦波最大振幅為A，周期為T(mén)，頻率為f，角速度ω=2πf＝2π/T，以時(shí)間t為橫坐標(biāo),則瞬間振動(dòng)振幅可表示為（3-4）

若以距離x為橫坐標(biāo),則瞬間振動(dòng)振幅可表示為

（3-5）

圖3-3正弦波

28a（一）正弦波振動(dòng)如圖，正弦波最大振幅為A，周期為T(mén)，頻率為

（二）復(fù)合正弦波振動(dòng)

圖3-4正弦波的合成（基波和3次諧波的相位影響）

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)。定義：兩個(gè)以上正弦波疊加后形成的新波稱(chēng)為復(fù)合正弦波。在基波上含有3次諧波(基波的3

倍頻波)的波形。相對(duì)于基波分別相差90o相位。隨著波形移動(dòng)，其峰值(復(fù)合波的振幅)也隨之變化。這種復(fù)合波仍是周期波形。29a（二）復(fù)合正弦波振動(dòng)圖3-4正弦波的合成振動(dòng)頻沖擊：指給予系統(tǒng)的激勵(lì)。與該系統(tǒng)的固有振動(dòng)周期相比，這種激勵(lì)能在很短時(shí)間內(nèi)終結(jié)；實(shí)際發(fā)生的沖擊波振動(dòng)時(shí)間往往并不很短，而是經(jīng)過(guò)數(shù)個(gè)周期的衰減振動(dòng)形式的過(guò)渡激勵(lì)。

（三）沖擊波振動(dòng)沖擊性振動(dòng)：沖壓、錘鍛之類(lèi)的物體碰撞、下落運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)。往往為公害振動(dòng)！30a沖擊：指給予系統(tǒng)的激勵(lì)。（三）沖擊波振動(dòng)沖擊性振動(dòng)：沖壓、沖擊波示例

圖3-6沖擊波及其頻譜示意圖圖(a)是典型的單一矩形沖擊波振幅A、持續(xù)時(shí)間T，顯示從低頻到高頻具有均一頻譜的沖擊力。

圖(b)的正弦波半周期激勵(lì)是近似實(shí)際的沖擊波譜圖。是物體具有彈性所致結(jié)果。31a沖擊波示例圖3-6沖擊波及其頻譜示意圖圖(a)是

（一）自由振動(dòng)

（二）受迫振動(dòng)

（三）振動(dòng)體與共振三、簡(jiǎn)諧振動(dòng)系統(tǒng)●32a（一）自由振動(dòng)（二）受迫振動(dòng)（三）振動(dòng)體與共振三、簡(jiǎn)諧

（一）自由振動(dòng)：無(wú)外力作用的振動(dòng)1.無(wú)阻尼自由振動(dòng)2.有阻尼自由振動(dòng)圖3-8彈簧自由振動(dòng)示意圖

在彈性系數(shù)為k的彈簧上

加一質(zhì)量m，使其產(chǎn)生位

移后輕輕放開(kāi)，則彈簧

作無(wú)阻尼自由振動(dòng)。

實(shí)際振動(dòng)系統(tǒng)有彈簧內(nèi)摩

擦、滑動(dòng)摩擦、空氣或水

的阻力等各種阻尼作用，

是有阻尼自由振動(dòng)。

33a（一）自由振動(dòng)：無(wú)外力作用的振動(dòng)1.無(wú)阻尼自由振動(dòng)2.有阻

（二）受迫振動(dòng)：在外力反復(fù)作用下的振動(dòng)1.無(wú)阻尼受迫振動(dòng)2.有阻尼受迫振動(dòng)圖3-11受迫振動(dòng)

34a（二）受迫振動(dòng)：在外力反復(fù)作用下的振動(dòng)1.無(wú)阻尼受迫振動(dòng)2

（三）振動(dòng)體與共振1.固有頻率

共振發(fā)生的頻率共振烈度的表示振動(dòng)體與共振頻率4.3.2.35a（三）振動(dòng)體與共振1.固有頻率共振發(fā)生的頻率共振烈度的表1.固有頻率（也稱(chēng)共振頻率）

公害振動(dòng)發(fā)生的主頻率范圍大約為1～100Hz。長(zhǎng)跨度橋、天線(xiàn)、電纜、建筑物等的固有頻率在此范圍。設(shè)備安裝在房屋地板（樓板）上時(shí)，為了防止建筑物產(chǎn)生共振響應(yīng)，需要對(duì)建筑物各構(gòu)件各自的固有頻率進(jìn)行估算。

單自由度振動(dòng)系的固有頻率與質(zhì)量、勁度常數(shù)及衰減系數(shù)相關(guān)。激振力的頻率與機(jī)械或構(gòu)筑物的固有頻率一致時(shí)，就會(huì)發(fā)生共振。36a1.固有頻率（也稱(chēng)共振頻率）公害振動(dòng)發(fā)生的主頻率范圍大約為2.共振發(fā)生的頻率即阻尼比=0，頻率比=1時(shí)，呈共振狀態(tài)

理論上振幅為無(wú)窮大。無(wú)阻尼

阻尼比＞0時(shí)，隨增大，最大位移振幅逐漸減小。最大振幅產(chǎn)生的頻率比為最大振幅產(chǎn)生的頻率為有阻尼

（3-31）

（3-33）

37a2.共振發(fā)生的頻率即阻尼比=0，頻率比3.共振烈度的表示（3-35）共振烈度：振動(dòng)產(chǎn)生的最大位移振幅。通常的振動(dòng)多是＜＜1，則最大振幅倍率近似為

共振烈度的強(qiáng)度：

（3-36）意義：表示共振點(diǎn)處振幅擴(kuò)大為靜態(tài)位移的倍數(shù)例，若Q為10，則共振點(diǎn)處的振幅擴(kuò)大為靜態(tài)位移的10倍。38a3.共振烈度的表示（3-35）共振烈度：振動(dòng)產(chǎn)生的最大位移振4.振動(dòng)體與共振頻率橋梁、天線(xiàn)、各類(lèi)機(jī)械及構(gòu)件等大多為棒狀振動(dòng)體。設(shè)棒狀體(圓形、方形、矩形板條)材料密度為ρ，彈性模量為E，長(zhǎng)度為l，振動(dòng)體的共振頻率為基頻的整倍數(shù)n＝1，2，3……，則縱向共振頻率

（3-37）橫向共振頻率

式中，——與棒橫截面半徑或厚度成正比的量。（3-38）39a4.振動(dòng)體與共振頻率橋梁、天線(xiàn)、各類(lèi)機(jī)械及構(gòu)件等大多為棒狀振

（一）波動(dòng)的產(chǎn)生

（二）共振引起的擴(kuò)大

（三）振動(dòng)波的種類(lèi)與形態(tài)

（四）波動(dòng)沿地面的傳遞特性四、波動(dòng)的產(chǎn)生與傳播●40a（一）波動(dòng)的產(chǎn)生（二）共振引起的擴(kuò)大（三）振動(dòng)波的種類(lèi)波動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)理：激振力的作用。由往復(fù)、旋轉(zhuǎn)之類(lèi)周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的激振力直接作用于媒介物，就會(huì)發(fā)生振動(dòng)。振動(dòng)往往以波動(dòng)的的形式遷移，或?qū)⒅芷谛宰饔昧κ┘拥狡渌考蚧?，形成振源。典型的振源：壓縮機(jī)、破碎機(jī)、自動(dòng)織布機(jī)、各種風(fēng)鉆、振動(dòng)輸送機(jī)等。

（一）波動(dòng)的產(chǎn)生41a波動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)理：激振力的作用。（一）波動(dòng)的產(chǎn)生41a共振現(xiàn)象的主要形式有4種

（二）共振引起的擴(kuò)大（1）包括基礎(chǔ)在內(nèi)的機(jī)器質(zhì)量和支承基礎(chǔ)的支承彈簧引發(fā)的力的傳遞即為共振。（2）波動(dòng)傳遞過(guò)程中，可能發(fā)生因地質(zhì)構(gòu)造引起地基共振的現(xiàn)象。3）從受振（即受損方）還須考慮與振源同樣的機(jī)械或建筑及其支承引起的共振。（4）當(dāng)機(jī)械或建筑的部分或部件的固有頻率與傳遞來(lái)的激振力頻率一致時(shí)，就會(huì)強(qiáng)烈共振。42a共振現(xiàn)象的主要形式有4種（二）共振引起的擴(kuò)大（1）包括基礎(chǔ)

（三）振動(dòng)波的種類(lèi)與形態(tài)縱波（壓縮波或疏密波）:傳播速度快，在振源觀測(cè)時(shí)總是先到達(dá)觀測(cè)點(diǎn)，故也稱(chēng)為一次波（PrimaryWave，略作P波）縱波傳播以媒介體體積伸長(zhǎng)或壓縮的形式變化，質(zhì)點(diǎn)沿波的行進(jìn)方向作前后運(yùn)動(dòng)。

橫波（剪切波）:又稱(chēng)二次波（SecondaryWave，略作S波）橫波中質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)與波的傳播方向垂直，媒介體體積不發(fā)生變化。實(shí)體波（BodyWave）瑞利波（RayleighWave）：最具代表性的表面波，在公害振動(dòng)中起重要貢獻(xiàn)。質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)與波的傳播方向垂直

表面波（SurfaceWave）樂(lè)甫波(Lovewave)：在不同固體表面層內(nèi)發(fā)生的表面波。質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)與波傳播方向垂直且水平移動(dòng)。

圖3-14振動(dòng)波的種類(lèi)與形態(tài)

43a（三）振動(dòng)波的種類(lèi)與形態(tài)縱波（壓縮波或疏密波）:傳播速度快

（三）振動(dòng)波的種類(lèi)與形態(tài)在流體場(chǎng)中必須考慮媒介體的體積彈性，因此空氣中只發(fā)生縱波。液體表面發(fā)生以重力和表面張力為恢復(fù)力的橫波。固體中，體積變化的阻尼產(chǎn)生縱波；形變阻尼導(dǎo)致橫波產(chǎn)生。在無(wú)限大的媒介體中傳播的僅為縱波和橫波在性質(zhì)完全不同的固體界面或固體與真空、固體與氣體的界面產(chǎn)生表面波。44a（三）振動(dòng)波的種類(lèi)與形態(tài)在流體場(chǎng)中必須考慮媒介體的體積彈性

（四）波動(dòng)沿地面的傳遞特性1.波動(dòng)傳遞的順序

波動(dòng)的空間分布特征波動(dòng)隨距離的衰減波動(dòng)的反射、折射和衍射4.3.2.45a（四）波動(dòng)沿地面的傳遞特性1.波動(dòng)傳遞的順序波動(dòng)的空間分1.波動(dòng)傳遞的順序

圖3-15振動(dòng)波傳遞順序示意圖

作用于勻質(zhì)且廣闊的地表面上一點(diǎn)的純沖擊波，一般隨著距離的增加，波形本身將產(chǎn)生變形。假定波形傳播時(shí)保持原狀，則波動(dòng)傳遞順序：首先觀測(cè)到與地面平行的P波，其次是S波，而后是具有與地面垂直振動(dòng)分量的R波。

46a1.波動(dòng)傳遞的順序圖3-15振動(dòng)波傳遞順序示意圖作波動(dòng)隨距離的衰減3.距振源r0的基準(zhǔn)點(diǎn)與距離r點(diǎn)的振幅比xr/x0為（3-39）式中，xr、x0——分別為基準(zhǔn)點(diǎn)和距離r點(diǎn)的振動(dòng)位移振幅；λ——地基的衰減常數(shù)；n——與波動(dòng)類(lèi)型相關(guān)的參數(shù)，表面波n=1/2。式中右側(cè)第1項(xiàng)是介質(zhì)吸收引起的衰減，每隔一定距離衰減一定dB量；第2項(xiàng)是波面擴(kuò)展引起的衰減，若為表面波，則每倍程衰減3dB。振動(dòng)以波動(dòng)形式從振源傳遞到地面，隨波動(dòng)距離增加逐漸減小，直至衰滅波的形態(tài)不同，n值不同，波動(dòng)隨距離r的衰減也不同。47a波動(dòng)隨距離的衰減3.距振源r0的基準(zhǔn)點(diǎn)與距離r點(diǎn)的振幅比xr波動(dòng)的反射、折射和衍射4.圖3-17不同入射波的反射波和折射波

振動(dòng)在固體中的反射、折射、衍射、透射基本原理同聲場(chǎng)；復(fù)雜處在于固體中縱波、橫波、表面波共存，且傳播速度不同。圖示為P波、S波從固體介質(zhì)1傳遞到固體介質(zhì)2的界面產(chǎn)生反射和折射的情況。設(shè)P波、S波在介質(zhì)1中的振動(dòng)速度分別為cp1、cs1，在介質(zhì)2中的振動(dòng)速度分別

為cp2、cs2。

48a波動(dòng)的反射、折射和衍射4.圖3-17不同入射波的反射波波動(dòng)的反射、折射和衍射4.不同波的強(qiáng)度受ρ1cpl、ρ1csl、ρ2cp2、ρ2cs2的影響，介質(zhì)1和介質(zhì)2的ρc比越大，材質(zhì)越相異，反射波就越強(qiáng)，折射波越減少。

若界面的一側(cè)是氣體或液體，則其中只存在P波即壓縮波(縱波)，界面阻抗顯著變化，相互折射顯著減少，與聲場(chǎng)情況相同。若為固-固界面，即使是異質(zhì)材料，阻抗變化也很小，振動(dòng)易于導(dǎo)入，折射透過(guò)也相當(dāng)大。49a波動(dòng)的反射、折射和衍射4.不同波的強(qiáng)度受ρ1cpl、ρ1cs二、環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)

三、城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)●●一、振動(dòng)的評(píng)價(jià)

●第三節(jié)振動(dòng)的評(píng)價(jià)與標(biāo)準(zhǔn)50a二、環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)三、城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)●●一、振動(dòng)的評(píng)（一）振動(dòng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)

（二）振動(dòng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.位移、速度和加速度2.振動(dòng)級(jí)一、振動(dòng)的評(píng)價(jià)

●51a（一）振動(dòng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)（二）振動(dòng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（一）振動(dòng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.位移、速度和加速度振動(dòng)的振動(dòng)量：是指被測(cè)系統(tǒng)在選定點(diǎn)上選定方向的運(yùn)動(dòng)量。

位移、速度和加速度的換算關(guān)系（p118圖3-20）描述振動(dòng)量的基本參數(shù)

○10Hz

0.01m/s2

0.16㎜/s

2.5μm圖3-20振動(dòng)量換算圖

52a（一）振動(dòng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)1.位移、速度和加速度2.振動(dòng)級(jí)振動(dòng)加速度級(jí)定義為（3-42）

式中：

——加速度有效值，m/s2，對(duì)簡(jiǎn)諧振動(dòng)；

——加速度參考值，m/s2，國(guó)外一般取，我國(guó)取。

一般用機(jī)械振動(dòng)參數(shù)級(jí)來(lái)描述振動(dòng)的強(qiáng)度，單位為分貝（dB）。在環(huán)境振動(dòng)測(cè)量中，一般選用振動(dòng)加速度級(jí)和振動(dòng)級(jí)作為振動(dòng)強(qiáng)度參數(shù)。53a2.振動(dòng)級(jí)振動(dòng)加速度級(jí)定義為（3-42）2.振動(dòng)級(jí)人體對(duì)振動(dòng)的感覺(jué)有關(guān)因素振動(dòng)頻率的高低、振動(dòng)加速度的大小振動(dòng)環(huán)境中暴露時(shí)間振動(dòng)的方向綜合諸多因素，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織建議采用等感度曲線(xiàn)（圖3-21）。圖3-21等感度曲線(xiàn)

54a2.振動(dòng)級(jí)人體對(duì)振動(dòng)的感覺(jué)有關(guān)因素圖3-21于是，由式（3-43）求得2臺(tái)機(jī)器同時(shí)工作時(shí)的振動(dòng)加速度級(jí)為

【例3-1】2臺(tái)機(jī)器各自工作時(shí)，在某點(diǎn)測(cè)得的振動(dòng)加速度有效值分別為2.68×10-2m/s2和3.62×10-2m/s2，試求2臺(tái)機(jī)器同時(shí)工作時(shí)的振動(dòng)加速度級(jí)。解：2臺(tái)機(jī)器同時(shí)工作時(shí)的振動(dòng)加速度有效值為55a于是，由式（3-43）求得2臺(tái)機(jī)器同時(shí)工作時(shí)的振動(dòng)加速度級(jí)（二）振動(dòng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)感覺(jué)閾：人體剛剛能夠感覺(jué)到振動(dòng)，對(duì)人體無(wú)影響；不舒服閾：使人感到不舒服；疲勞閾：使人感到疲勞，工作效率降低。工況下以此閾為標(biāo)準(zhǔn)，超過(guò)者即認(rèn)為存在振動(dòng)污染；危險(xiǎn)閾：此時(shí)振動(dòng)會(huì)使人產(chǎn)生病變。在生理學(xué)中，振動(dòng)強(qiáng)度習(xí)慣以g（）為單位表示加速度。據(jù)此，人體對(duì)振動(dòng)的感覺(jué)標(biāo)準(zhǔn)為振動(dòng)強(qiáng)弱對(duì)人體的影響大致可分為四種情況：剛剛感到振動(dòng)是0.003g；不愉快的感覺(jué)是0.05g；不可容忍感是0.5g。

56a（二）振動(dòng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)感覺(jué)閾：人體剛剛能夠感覺(jué)到振動(dòng)，對(duì)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織推薦使用ISO2631/1－1985標(biāo)準(zhǔn)作為評(píng)價(jià)人體在振動(dòng)環(huán)境中疲勞界限標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)根據(jù)這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)制定了相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《人體全身振動(dòng)暴露的舒適性降低界限和評(píng)價(jià)準(zhǔn)則》（GB/T13442—92）圖3-22：垂直方向的振動(dòng)暴露標(biāo)準(zhǔn)——暴露時(shí)間圖3-23：垂直方向的振動(dòng)暴露標(biāo)準(zhǔn)——疲勞和效率衰減的界限人體對(duì)垂直振動(dòng)比水平振動(dòng)更敏感。57a國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織推薦使用ISO2631/1－1985標(biāo)準(zhǔn)作為評(píng)圖3-22垂直方向的振動(dòng)暴露標(biāo)準(zhǔn)——暴露時(shí)間min58a圖3-22垂直方向的振動(dòng)暴露標(biāo)準(zhǔn)——暴露時(shí)間min58圖3-23垂直方向的振動(dòng)暴露標(biāo)準(zhǔn)——疲勞和效率衰減的界限

59a圖3-23垂直方向的振動(dòng)暴露標(biāo)準(zhǔn)——疲勞和效率衰減的界二、環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)

●人在居住區(qū)域承受環(huán)境振動(dòng)的評(píng)價(jià)，一般以剛剛感覺(jué)到的振動(dòng)加速度(感覺(jué)閾)為允許界限，在界限以下可以認(rèn)為基本沒(méi)有影響。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織推薦使用ISO/DIS2631給出的環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)（表3-4）113116113899289全天車(chē)間113116113838683全天辦公室74～9777～10074～79747774夜間107～110110～113107～11077～8380～8677～83白天住宅717471717471全天嚴(yán)格控制區(qū)混合軸ZX（Y）混合軸ZX（Y）每天數(shù)次的振動(dòng)連續(xù)振動(dòng)、間歇振動(dòng)、重復(fù)振動(dòng)振動(dòng)級(jí)（）/dB時(shí)間地點(diǎn)表3-4ISO建筑物內(nèi)振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)

60a二、環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)●人在居住區(qū)域承受環(huán)境振動(dòng)的評(píng)價(jià)，一般以剛?cè)?、城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)●我國(guó)《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》（GB10070-88）中規(guī)定的有關(guān)城市各類(lèi)區(qū)域鉛垂方向振級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值。適用地帶范圍晝間/dB夜間/dB特殊住宅區(qū)6565居民文教區(qū)7067混合區(qū)、商業(yè)中心區(qū)7572工業(yè)集中區(qū)7572交通干線(xiàn)道路兩側(cè)7572鐵路干線(xiàn)兩側(cè)8080表3-5城市各類(lèi)區(qū)域鉛垂方向振級(jí)標(biāo)準(zhǔn)值

61a三、城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)●我國(guó)《城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)》（G第三章

振動(dòng)污染及其控制62a第三章

振動(dòng)污染及其控制1a第三章振動(dòng)污染及其控制第一節(jié)概述

第二節(jié)振動(dòng)基礎(chǔ)

第三節(jié)振動(dòng)的評(píng)價(jià)與標(biāo)準(zhǔn)

第四節(jié)振動(dòng)控制技術(shù)

第五節(jié)減振材料與裝置及其應(yīng)用

63a第三章振動(dòng)污染及其控制第一節(jié)概述

第二節(jié)振動(dòng)基礎(chǔ)二、振動(dòng)污染源

三、振動(dòng)的影響●●一、振動(dòng)與振動(dòng)污染●第一節(jié)概述64a二、振動(dòng)污染源三、振動(dòng)的影響●●一、振動(dòng)與振動(dòng)污染●第一一、振動(dòng)與振動(dòng)污染●（一）振動(dòng)

（二）振動(dòng)污染

65a一、振動(dòng)與振動(dòng)污染●（一）振動(dòng)（二）振動(dòng)污染定義：（1）當(dāng)一個(gè)物體處于周期性往復(fù)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，即可說(shuō)物體在振動(dòng)。（2）任何一個(gè)可以用時(shí)間的周期函數(shù)來(lái)描述的物理量，都稱(chēng)之為振動(dòng)。（一）振動(dòng)

66a定義：（一）振動(dòng)5a

振動(dòng)現(xiàn)象物理現(xiàn)象：聲、光、熱等物理現(xiàn)象都包含振動(dòng)；生命和生活：心臟搏動(dòng)、耳膜和聲帶的振動(dòng)是人體的基本功能。工程技術(shù)領(lǐng)域：橋梁和建筑物在陣風(fēng)或地震激勵(lì)下的振動(dòng)飛機(jī)和船舶在航行中的振動(dòng)，機(jī)床和刀具在加工時(shí)的振動(dòng)，各種動(dòng)力機(jī)械的振動(dòng)，控制系統(tǒng)中的自激振動(dòng)等。67a振動(dòng)現(xiàn)象物理現(xiàn)象：聲、光、熱等物理現(xiàn)象都包含振動(dòng)；橋梁和建振動(dòng)污染：

振動(dòng)超過(guò)一定的界限,從而對(duì)人體的健康和設(shè)施產(chǎn)生損害,對(duì)人的生活和工作環(huán)境形成干擾,或使機(jī)器、設(shè)備和儀表不能正常工作。（二）振動(dòng)污染

68a振動(dòng)污染：（二）振動(dòng)污染7a振動(dòng)污染的特點(diǎn)

1.主觀性：是一種危害人體健康的感覺(jué)公害。

局部性：僅涉及振動(dòng)源鄰近的地區(qū)。

瞬時(shí)性：是瞬時(shí)性能量污染，在環(huán)境中無(wú)殘余污染物，不積累。振源停止，污染即消失。3.2.69a振動(dòng)污染的特點(diǎn)1.主觀性：是一種危害人體健康的感覺(jué)公害。振動(dòng)污染源

（一）工廠振動(dòng)源（二）工程振動(dòng)源

（三）道路交通振動(dòng)源

（四）低頻空氣振動(dòng)源

自然振源

人為振源

地震、火山爆發(fā)等自然現(xiàn)象。自然振動(dòng)帶來(lái)的災(zāi)害難以避免，只能加強(qiáng)預(yù)報(bào)減少損失。

二、振動(dòng)污染源

●70a振動(dòng)（一）工廠振動(dòng)源自然振源人為振源自然振動(dòng)察隅地震，整個(gè)村莊被拋起火山爆發(fā)71a自然振動(dòng)察隅地震，整個(gè)村莊被拋起火山爆發(fā)10a工業(yè)振動(dòng)源：旋轉(zhuǎn)機(jī)械、往復(fù)機(jī)械、傳動(dòng)軸系、管道振動(dòng)等，如鍛壓、鑄造、切削、風(fēng)動(dòng)、破碎、球磨以及動(dòng)力等機(jī)械和各種輸氣、液、粉的管道。特征參數(shù)：常見(jiàn)工廠振源附近面上加速度級(jí)：80～140dB；振級(jí)：60～100dB；峰值頻率：10～125Hz。（一）工廠振動(dòng)源72a工業(yè)振動(dòng)源：旋轉(zhuǎn)機(jī)械、往復(fù)機(jī)械、傳動(dòng)軸系、管道振動(dòng)等，如鍛壓工程振動(dòng)源：工程施工現(xiàn)場(chǎng)的振動(dòng)源主要是打樁機(jī)、打夯機(jī)、水泥攪拌機(jī)、輾壓設(shè)備、爆破作業(yè)以及各種大型運(yùn)輸機(jī)車(chē)等。

特征參數(shù)：常見(jiàn)工程振源附近振級(jí)：60～100dB。（二）工程振動(dòng)源73a工程振動(dòng)源：工程施工現(xiàn)場(chǎng)的振動(dòng)源主要是打樁機(jī)、打夯機(jī)、水泥攪

鐵路振源：頻率：一般在20～80Hz范圍內(nèi)；離鐵軌30m處的振動(dòng)加速度級(jí)范圍85～100dB，振動(dòng)級(jí)范圍75～90dB內(nèi)。（三）道路交通振動(dòng)源

公路振源：頻率：一般在2～160Hz范圍內(nèi)，其中以5～63Hz的頻率成分較為集中；

振級(jí)：多在65～90dB范圍內(nèi)。74a鐵路振源：（三）道路交通振動(dòng)源公路振源：13a

低頻空氣振動(dòng)是指人耳可聽(tīng)見(jiàn)的100Hz左右的低頻如玻璃窗、門(mén)產(chǎn)生的人耳難以聽(tīng)見(jiàn)的低頻空氣振動(dòng)。這種振動(dòng)多發(fā)生在工廠。（四）低頻空氣振動(dòng)源75a低頻空氣振動(dòng)是指人耳可聽(tīng)見(jiàn)的100Hz左右的低頻（四）低頻固定式單個(gè)振動(dòng)源如，一臺(tái)沖床或一臺(tái)水泵等

振動(dòng)污染源

按形式分為

集合振動(dòng)源如，廠界環(huán)境振動(dòng)，建筑施工場(chǎng)界環(huán)境振動(dòng)

76a固定式單個(gè)振動(dòng)源振動(dòng)污染源集合振動(dòng)源15aNo動(dòng)態(tài)特征定義示例1穩(wěn)態(tài)振動(dòng)觀測(cè)時(shí)間內(nèi)振級(jí)變化不大的環(huán)境振動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)械，如空壓機(jī)、柴油機(jī)等；旋轉(zhuǎn)機(jī)械類(lèi)，如發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)通風(fēng)機(jī)等2沖擊振動(dòng)具有突發(fā)性振級(jí)變化的環(huán)境振動(dòng)建筑施工機(jī)械，如打樁機(jī)等；鍛壓機(jī)械，如沖床，紡錘等3無(wú)規(guī)則振動(dòng)未來(lái)任何時(shí)刻不能預(yù)先確定振級(jí)的環(huán)境振動(dòng)道路交通振動(dòng)、居民生活振動(dòng)。如房屋施工，室內(nèi)運(yùn)動(dòng)等4鐵路振動(dòng)列車(chē)行駛帶來(lái)的軌道兩側(cè)30m外的環(huán)境振動(dòng)鐵路機(jī)車(chē)的運(yùn)行按振動(dòng)源的動(dòng)態(tài)特征又可分成表3-1所示的四類(lèi)。

表3-1環(huán)境振動(dòng)污染源動(dòng)態(tài)特征

77aNo動(dòng)態(tài)特征定義示例觀測(cè)時(shí)間內(nèi)振級(jí)變化不大的環(huán)境振三、振動(dòng)的影響●（一）振動(dòng)對(duì)生理的影響

（二）振動(dòng)對(duì)心理的影響

（三）振動(dòng)對(duì)工作效率的影響

（四）振動(dòng)對(duì)構(gòu)筑物的影響

78a三、振動(dòng)的影響●（一）振動(dòng)對(duì)生理的影響（二）振動(dòng)對(duì)心理的振動(dòng)的生理影響主要是損傷人的機(jī)體，引起循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、消化系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、代謝系統(tǒng)、感官的各種病癥，損傷腦、肺、心、消化器官、肝、腎、脊髓、關(guān)節(jié)等（一）振動(dòng)對(duì)生理的影響

79a振動(dòng)的生理影響主要是損傷人的機(jī)體，引起循環(huán)系統(tǒng)、呼吸系統(tǒng)、消振動(dòng)對(duì)睡眠的影響試驗(yàn)圖3-1由鍛錘振動(dòng)負(fù)荷引起的覺(jué)醒率

睡眠深度1度（淺睡眠）：振動(dòng)級(jí)60dB無(wú)影響，69dB以上則全部覺(jué)醒；深度2度（中度睡眠）：60～65dB無(wú)影響，79dB全部覺(jué)醒；因2度睡眠占8小時(shí)睡眠時(shí)間的一半以上，故影響這種睡眠的振動(dòng)級(jí)最令人厭煩；睡眠深度3度（深睡眠）:74dB以上方會(huì)覺(jué)醒，覺(jué)醒幾率很低；睡眠深度REM(異相睡眠，指睡眠多夢(mèng)期):振動(dòng)影響介于深度2度和3度之間。80a振動(dòng)對(duì)睡眠的影響試驗(yàn)圖3-1由鍛錘振動(dòng)負(fù)荷引起的覺(jué)醒率人們?cè)诟惺艿秸駝?dòng)時(shí)，心理上會(huì)產(chǎn)生不愉快、煩躁、不可忍受等各種反應(yīng)。除振動(dòng)感受器官感受到振動(dòng)外，有時(shí)也會(huì)看到電燈搖動(dòng)或水面晃動(dòng)，聽(tīng)到門(mén)、窗發(fā)出的聲響，從而判斷房屋在振動(dòng)。人對(duì)振動(dòng)的感受很復(fù)雜，往往是包括若干其他感受在內(nèi)的綜合性感受。

（二）振動(dòng)對(duì)心理的影響

81a人們?cè)诟惺艿秸駝?dòng)時(shí)，心理上會(huì)產(chǎn)生不愉快、煩躁、不可忍受等各種振動(dòng)引起人體的生理和心理變化，導(dǎo)致工作效率降低。振動(dòng)可使視力減退，用眼工作時(shí)所花費(fèi)的時(shí)間加長(zhǎng)。振動(dòng)使人反應(yīng)滯后，妨礙肌肉運(yùn)動(dòng)，影響語(yǔ)言交談，復(fù)雜工作的錯(cuò)誤率上升等。（三）振動(dòng)對(duì)工作效率的影響

82a振動(dòng)引起人體的生理和心理變化，導(dǎo)致工作效率降低。（三）振動(dòng)對(duì)振動(dòng)通過(guò)地基傳遞到構(gòu)筑物，導(dǎo)致構(gòu)筑物破壞。如，基礎(chǔ)和墻壁龜裂、墻皮剝落，地基變形、下沉，門(mén)窗翹曲變形，構(gòu)筑物坍塌，影響程度取決于振動(dòng)的頻率和強(qiáng)度。由于共振的放大作用，其放大倍數(shù)可由數(shù)倍至數(shù)十倍，因此帶來(lái)了更嚴(yán)重的振動(dòng)破壞和危害。（四）振動(dòng)對(duì)構(gòu)筑物的影響

83a振動(dòng)通過(guò)地基傳遞到構(gòu)筑物，導(dǎo)致構(gòu)筑物破壞。如，基礎(chǔ)和墻壁龜裂一、振動(dòng)的基本物理量

●二、振動(dòng)的性質(zhì)

三、簡(jiǎn)諧振動(dòng)系統(tǒng)四、波動(dòng)的產(chǎn)生與傳播●●●第二節(jié)振動(dòng)基礎(chǔ)84a一、振動(dòng)的基本物理量●二、振動(dòng)的性質(zhì)三、簡(jiǎn)諧振動(dòng)系統(tǒng)四位移頻率周期加速度速度基本物理量一、振動(dòng)的基本物理量

●85a位移頻率周期加速度速度基本物理量一、振動(dòng)的基本物理量●24定義：某個(gè)運(yùn)動(dòng)量（位移、速度或加速度）按時(shí)間的正弦或余弦規(guī)律變化的振動(dòng)。（x0為振幅、ω為角頻率）（3-3）簡(jiǎn)諧振動(dòng)是最簡(jiǎn)單的周期振動(dòng)。若正弦振動(dòng)，則

（3-1）

位移（3-2）

速度

加速度86a定義：某個(gè)運(yùn)動(dòng)量（位移、速度或加速度）（x0為振幅、ω為角

簡(jiǎn)諧振動(dòng)（正弦）的相位關(guān)系

圖3-2位移、速度、加速度的相位關(guān)系位移、速度和加速度的相位關(guān)系如圖所示，相位差為π/2，則位移和加速度相位相反。87a簡(jiǎn)諧振動(dòng)（正弦）的相位關(guān)系圖3-2位移、速度、

（一）正弦波振動(dòng)

（二）復(fù)合正弦波振動(dòng)

（三）沖擊波振動(dòng)二、振動(dòng)的性質(zhì)

●88a（一）正弦波振動(dòng)（二）復(fù)合正弦波振動(dòng)（三）沖擊波振動(dòng)二

（一）正弦波振動(dòng)如圖，正弦波最大振幅為A，周期為T(mén)，頻率為f，角速度ω=2πf＝2π/T，以時(shí)間t為橫坐標(biāo),則瞬間振動(dòng)振幅可表示為（3-4）

若以距離x為橫坐標(biāo),則瞬間振動(dòng)振幅可表示為

（3-5）

圖3-3正弦波

89a（一）正弦波振動(dòng)如圖，正弦波最大振幅為A，周期為T(mén)，頻率為

（二）復(fù)合正弦波振動(dòng)

圖3-4正弦波的合成（基波和3次諧波的相位影響）

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)。定義：兩個(gè)以上正弦波疊加后形成的新波稱(chēng)為復(fù)合正弦波。在基波上含有3次諧波(基波的3

倍頻波)的波形。相對(duì)于基波分別相差90o相位。隨著波形移動(dòng)，其峰值(復(fù)合波的振幅)也隨之變化。這種復(fù)合波仍是周期波形。90a（二）復(fù)合正弦波振動(dòng)圖3-4正弦波的合成振動(dòng)頻沖擊：指給予系統(tǒng)的激勵(lì)。與該系統(tǒng)的固有振動(dòng)周期相比，這種激勵(lì)能在很短時(shí)間內(nèi)終結(jié)；實(shí)際發(fā)生的沖擊波振動(dòng)時(shí)間往往并不很短，而是經(jīng)過(guò)數(shù)個(gè)周期的衰減振動(dòng)形式的過(guò)渡激勵(lì)。

（三）沖擊波振動(dòng)沖擊性振動(dòng)：沖壓、錘鍛之類(lèi)的物體碰撞、下落運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的振動(dòng)。往往為公害振動(dòng)！91a沖擊：指給予系統(tǒng)的激勵(lì)。（三）沖擊波振動(dòng)沖擊性振動(dòng)：沖壓、沖擊波示例

圖3-6沖擊波及其頻譜示意圖圖(a)是典型的單一矩形沖擊波振幅A、持續(xù)時(shí)間T，顯示從低頻到高頻具有均一頻譜的沖擊力。

圖(b)的正弦波半周期激勵(lì)是近似實(shí)際的沖擊波譜圖。是物體具有彈性所致結(jié)果。92a沖擊波示例圖3-6沖擊波及其頻譜示意圖圖(a)是

（一）自由振動(dòng)

（二）受迫振動(dòng)

（三）振動(dòng)體與共振三、簡(jiǎn)諧振動(dòng)系統(tǒng)●93a（一）自由振動(dòng)（二）受迫振動(dòng)（三）振動(dòng)體與共振三、簡(jiǎn)諧

（一）自由振動(dòng)：無(wú)外力作用的振動(dòng)1.無(wú)阻尼自由振動(dòng)2.有阻尼自由振動(dòng)圖3-8彈簧自由振動(dòng)示意圖

在彈性系數(shù)為k的彈簧上

加一質(zhì)量m，使其產(chǎn)生位

移后輕輕放開(kāi)，則彈簧

作無(wú)阻尼自由振動(dòng)。

實(shí)際振動(dòng)系統(tǒng)有彈簧內(nèi)摩

擦、滑動(dòng)摩擦、空氣或水

的阻力等各種阻尼作用，

是有阻尼自由振動(dòng)。

94a（一）自由振動(dòng)：無(wú)外力作用的振動(dòng)1.無(wú)阻尼自由振動(dòng)2.有阻

（二）受迫振動(dòng)：在外力反復(fù)作用下的振動(dòng)1.無(wú)阻尼受迫振動(dòng)2.有阻尼受迫振動(dòng)圖3-11受迫振動(dòng)

95a（二）受迫振動(dòng)：在外力反復(fù)作用下的振動(dòng)1.無(wú)阻尼受迫振動(dòng)2

（三）振動(dòng)體與共振1.固有頻率

共振發(fā)生的頻率共振烈度的表示振動(dòng)體與共振頻率4.3.2.96a（三）振動(dòng)體與共振1.固有頻率共振發(fā)生的頻率共振烈度的表1.固有頻率（也稱(chēng)共振頻率）

公害振動(dòng)發(fā)生的主頻率范圍大約為1～100Hz。長(zhǎng)跨度橋、天線(xiàn)、電纜、建筑物等的固有頻率在此范圍。設(shè)備安裝在房屋地板（樓板）上時(shí)，為了防止建筑物產(chǎn)生共振響應(yīng)，需要對(duì)建筑物各構(gòu)件各自的固有頻率進(jìn)行估算。

單自由度振動(dòng)系的固有頻率與質(zhì)量、勁度常數(shù)及衰減系數(shù)相關(guān)。激振力的頻率與機(jī)械或構(gòu)筑物的固有頻率一致時(shí)，就會(huì)發(fā)生共振。97a1.固有頻率（也稱(chēng)共振頻率）公害振動(dòng)發(fā)生的主頻率范圍大約為2.共振發(fā)生的頻率即阻尼比=0，頻率比=1時(shí)，呈共振狀態(tài)

理論上振幅為無(wú)窮大。無(wú)阻尼

阻尼比＞0時(shí)，隨增大，最大位移振幅逐漸減小。最大振幅產(chǎn)生的頻率比為最大振幅產(chǎn)生的頻率為有阻尼

（3-31）

（3-33）

98a2.共振發(fā)生的頻率即阻尼比=0，頻率比3.共振烈度的表示（3-35）共振烈度：振動(dòng)產(chǎn)生的最大位移振幅。通常的振動(dòng)多是＜＜1，則最大振幅倍率近似為

共振烈度的強(qiáng)度：

（3-36）意義：表示共振點(diǎn)處振幅擴(kuò)大為靜態(tài)位移的倍數(shù)例，若Q為10，則共振點(diǎn)處的振幅擴(kuò)大為靜態(tài)位移的10倍。99a3.共振烈度的表示（3-35）共振烈度：振動(dòng)產(chǎn)生的最大位移振4.振動(dòng)體與共振頻率橋梁、天線(xiàn)、各類(lèi)機(jī)械及構(gòu)件等大多為棒狀振動(dòng)體。設(shè)棒狀體(圓形、方形、矩形板條)材料密度為ρ，彈性模量為E，長(zhǎng)度為l，振動(dòng)體的共振頻率為基頻的整倍數(shù)n＝1，2，3……，則縱向共振頻率

（3-37）橫向共振頻率

式中，——與棒橫截面半徑或厚度成正比的量。（3-38）100a4.振動(dòng)體與共振頻率橋梁、天線(xiàn)、各類(lèi)機(jī)械及構(gòu)件等大多為棒狀振

（一）波動(dòng)的產(chǎn)生

（二）共振引起的擴(kuò)大

（三）振動(dòng)波的種類(lèi)與形態(tài)

（四）波動(dòng)沿地面的傳遞特性四、波動(dòng)的產(chǎn)生與傳播●101a（一）波動(dòng)的產(chǎn)生（二）共振引起的擴(kuò)大（三）振動(dòng)波的種類(lèi)波動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)理：激振力的作用。由往復(fù)、旋轉(zhuǎn)之類(lèi)周期性運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的激振力直接作用于媒介物，就會(huì)發(fā)生振動(dòng)。振動(dòng)往往以波動(dòng)的的形式遷移，或?qū)⒅芷谛宰饔昧κ┘拥狡渌考蚧?，形成振源。典型的振源：壓縮機(jī)、破碎機(jī)、自動(dòng)織布機(jī)、各種風(fēng)鉆、振動(dòng)輸送機(jī)等。

（一）波動(dòng)的產(chǎn)生102a波動(dòng)產(chǎn)生的機(jī)理：激振力的作用。（一）波動(dòng)的產(chǎn)生41a共振現(xiàn)象的主要形式有4種

（二）共振引起的擴(kuò)大（1）包括基礎(chǔ)在內(nèi)的機(jī)器質(zhì)量和支承基礎(chǔ)的支承彈簧引發(fā)的力的傳遞即為共振。（2）波動(dòng)傳遞過(guò)程中，可能發(fā)生因地質(zhì)構(gòu)造引起地基共振的現(xiàn)象。3）從受振（即受損方）還須考慮與振源同樣的機(jī)械或建筑及其支承引起的共振。（4）當(dāng)機(jī)械或建筑的部分或部件的固有頻率與傳遞來(lái)的激振力頻率一致時(shí)，就會(huì)強(qiáng)烈共振。103a共振現(xiàn)象的主要形式有4種（二）共振引起的擴(kuò)大（1）包括基礎(chǔ)

（三）振動(dòng)波的種類(lèi)與形態(tài)縱波（壓縮波或疏密波）:傳播速度快，在振源觀測(cè)時(shí)總是先到達(dá)觀測(cè)點(diǎn)，故也稱(chēng)為一次波（PrimaryWave，略作P波）縱波傳播以媒介體體積伸長(zhǎng)或壓縮的形式變化，質(zhì)點(diǎn)沿波的行進(jìn)方向作前后運(yùn)動(dòng)。

橫波（剪切波）:又稱(chēng)二次波（SecondaryWave，略作S波）橫波中質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)與波的傳播方向垂直，媒介體體積不發(fā)生變化。實(shí)體波（BodyWave）瑞利波（RayleighWave）：最具代表性的表面波，在公害振動(dòng)中起重要貢獻(xiàn)。質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)與波的傳播方向垂直

表面波（SurfaceWave）樂(lè)甫波(Lovewave)：在不同固體表面層內(nèi)發(fā)生的表面波。質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)與波傳播方向垂直且水平移動(dòng)。

圖3-14振動(dòng)波的種類(lèi)與形態(tài)

104a（三）振動(dòng)波的種類(lèi)與形態(tài)縱波（壓縮波或疏密波）:傳播速度快

（三）振動(dòng)波的種類(lèi)與形態(tài)在流體場(chǎng)中必須考慮媒介體的體積彈性，因此空氣中只發(fā)生縱波。液體表面發(fā)生以重力和表面張力為恢復(fù)力的橫波。固體中，體積變化的阻尼產(chǎn)生縱波；形變阻尼導(dǎo)致橫波產(chǎn)生。在無(wú)限大的媒介體中傳播的僅為縱波和橫波在性質(zhì)完全不同的固體界面或固體與真空、固體與氣體的界面產(chǎn)生表面波。105a（三）振動(dòng)波的種類(lèi)與形態(tài)在流體場(chǎng)中必須考慮媒介體的體積彈性

（四）波動(dòng)沿地面的傳遞特性1.波動(dòng)傳遞的順序

波動(dòng)的空間分布特征波動(dòng)隨距離的衰減波動(dòng)的反射、折射和衍射4.3.2.106a（四）波動(dòng)沿地面的傳遞特性1.波動(dòng)傳遞的順序波動(dòng)的空間分1.波動(dòng)傳遞的順序

圖3-15振動(dòng)波傳遞順序示意圖

作用于勻質(zhì)且廣闊的地表面上一點(diǎn)的純沖擊波，一般隨著距離的增加，波形本身將產(chǎn)生變形。假定波形傳播時(shí)保持原狀，則波動(dòng)傳遞順序：首先觀測(cè)到與地面平行的P波，其次是S波，而后是具有與地面垂直振動(dòng)分量的R波。

107a1.波動(dòng)傳遞的順序圖3-15振動(dòng)波傳遞順序示意圖作波動(dòng)隨距離的衰減3.距振源r0的基準(zhǔn)點(diǎn)與距離r點(diǎn)的振幅比xr/x0為（3-39）式中，xr、x0——分別為基準(zhǔn)點(diǎn)和距離r點(diǎn)的振動(dòng)位移振幅；λ——地基的衰減常數(shù)；n——與波動(dòng)類(lèi)型相關(guān)的參數(shù)，表面波n=1/2。式中右側(cè)第1項(xiàng)是介質(zhì)吸收引起的衰減，每隔一定距離衰減一定dB量；第2項(xiàng)是波面擴(kuò)展引起的衰減，若為表面波，則每倍程衰減3dB。振動(dòng)以波動(dòng)形式從振源傳遞到地面，隨波動(dòng)距離增加逐漸減小，直至衰滅波的形態(tài)不同，n值不同，波動(dòng)隨距離r的衰減也不同。108a波動(dòng)隨距離的衰減3.距振源r0的基準(zhǔn)點(diǎn)與距離r點(diǎn)的振幅比xr波動(dòng)的反射、折射和衍射4.圖3-17不同入射波的反射波和折射波

振動(dòng)在固體中的反射、折射、衍射、透射基本原理同聲場(chǎng)；復(fù)雜處在于固體中縱波、橫波、表面波共存，且傳播速度不同。圖示為P波、S波從固體介質(zhì)1傳遞到固體介質(zhì)2的界面產(chǎn)生反射和折射的情況。設(shè)P波、S波在介質(zhì)1中的振動(dòng)速度分別為cp1、cs1，在介質(zhì)2中的振動(dòng)速度分別

為cp2、cs2。

109a波動(dòng)的反射、折射和衍射4.圖3-17不同入射波的反射波波動(dòng)的反射、折射和衍射4.不同波的強(qiáng)度受ρ1cpl、ρ1csl、ρ2cp2、ρ2cs2的影響，介質(zhì)1和介質(zhì)2的ρc比越大，材質(zhì)越相異，反射波就越強(qiáng)，折射波越減少。

若界面的一側(cè)是氣體或液體，則其中只存在P波即壓縮波(縱波)，界面阻抗顯著變化，相互折射顯著減少，與聲場(chǎng)情況相同。若為固-固界面，即使是異質(zhì)材料，阻抗變化也很小，振動(dòng)易于導(dǎo)入，折射透過(guò)也相當(dāng)大。110a波動(dòng)的反射、折射和衍射4.不同波的強(qiáng)度受ρ1cpl、ρ1cs二、環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)

三、城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)●●一、振動(dòng)的評(píng)價(jià)

●第三節(jié)振動(dòng)的評(píng)價(jià)與標(biāo)準(zhǔn)111a二、環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)三、城市區(qū)域環(huán)境振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)●●一、振動(dòng)的評(píng)（一）振動(dòng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)

（二）振動(dòng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)1.位移、速度和加速度2.振動(dòng)級(jí)一、振動(dòng)的評(píng)價(jià)

●112a（一）振動(dòng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)（二）振動(dòng)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)（一）振動(dòng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)

1.位移、速度和加速度振動(dòng)的振動(dòng)量：是指被測(cè)系統(tǒng)在選定點(diǎn)上選定方向的運(yùn)動(dòng)量。

位移、速度和加速度的換算關(guān)系（p118圖3-20）描述振動(dòng)量的基本參數(shù)

○10Hz