隔振原理
电子设备的减振与缓冲
电子产品结构工艺
频率比
隔振系数 与频率比 及阻尼比D关系曲线
当＜1时，振动系数 ＞1，表明隔振系统不起减振作用，反而放大了振动干扰。
在这种情况下使用减振器没有好处。
当 =1时，振动系数 为最大，振动力有放大现象，此时系统处于共振状态。 当 = 2时，振动系数 =1，此时振动力等值传递，系统无隔振效果。故 = 2
差
振
振
振
动
动
动
方
方
方
向
向
向
② 调谐元件应有固定制动装置，使调谐元件在振动和冲击时不会自行移 动。
③ 可迅速拆下的元件、部件（如电子管、接插件等）应该用专门固定装 置给予紧固，防止在振动或冲击下自行脱出。下图(a)为固定电子管的 管卡；图(b)为固定磁芯体所使用的压簧。
④ 采用新型高分子轻质材抖封装元件，能对高冲击振动下易损部件进行防护。 ⑤ 应尽可能地使设备小型化。
实训 家用电器的减振设计剖析
一、实训目的
1.了解家用电器的结构及使用性能特点。 2.会分析家用电器整体结构布局在减振缓冲方面的功效。 3.会分析家用电器在减振缓冲方面采取的措施。
二、实训所需器材
1.工具：大、小螺丝刀一字形和十字形各一把；收纳盒一个。 2.器材：两台不同品牌的洗衣机
三、实训内容
1.正确拆装洗衣机。 2.对洗衣机内部的整体布局在减振方面的作用进行分析。 3.对洗衣机内部的具体减振措施进行分析。 4.对不同品牌的洗衣机的减振性能进行分析、比较。
② 被动隔振
动物体的振动得以有效的隔离。隔振对象是振源。
被动隔振：当外界环境传给支承结构以振动时，为减小支承结构的振动传递 到设备上而采取的隔振措施叫被动隔振。
③ 隔振系数
第三章 吸振原理隔振原理
吸振原理
• 非线性动力吸振器就是在动力吸振 器上使用非线性弹簧. • 与线性系统相比，在机器设备启动 或停止时，机器通过共振区时的振 幅有可能更小，从而实现对机器设 备的保护. • 但非线性动力吸振器的分析比较复 杂，一般只能利用各种近似方法和 数值计算来进行研究.
线性和非线性弹簧系统的固有频率与 振幅的典型关系.
s 2 2 M 2 / M 1 5
2
吸振原理
• 当吸振器无阻尼时，吸振后设备 的共振峰值为无穷大; • 当吸振器阻尼为无穷大时，吸振 后设备的共振峰值同样为无穷大; • 只有当吸振器阻尼为一定值时， 吸振后设备的共振峰值才不至于 无穷大. • 通过设计，可以找到一个最优的 阻尼值，使吸振后设备的共振峰 值最小.
吸振原理-复式动力吸振器
吸振原理
为了增加吸振频带宽度，可使用复式动力吸振器. M，K，C分别为设备的质量、刚度和阻尼，受到一个单频振动力的激励.为了 降低其响应:V的幅值，复式动力吸振器采用在其上附加两个弹性子系统(M，K1，C1) 和(M2，K2，C2)或多个弹性子系统的方法，分别吸收设备在不同频段的扰动能 量.系统中各质量块位移方程为
吸振原理
动力吸振器仅适用于控制设备在非常稳 定的窄带扰动下引起的振动，而且这一 激励频率就在原设备的共振频率附近;
若吸振器质量不够大，新构成系统的共 振频率和原设备的共振频率将相差不大， 则该共振系统很容易产生新的共振。这 是无阻尼动力吸振器的缺点.
吸振器工作时，设备的振动幅度与扰动 频率关系
吸振原理
吸振原理
在动力吸振器中引入一定的 阻尼，拓宽其吸振频带，避 免在其他频率的共振，因此 被称为宽带吸振器。
吸振原理
• 设备为M1，支撑在刚度为K1 ，阻尼为C1 的弹簧上，受到 一个单频振动力的激励，现欲降低其响应的幅值，可采 用在其上附加一个弹性系统(A2，K2，C2)的方法.系统中 各质量块位移方程为
隔振 防震原理略谈
隔震技术原理略谈结构减震，隔震方法的研究和应用开始于20世纪60年代，70年代以来发展速度很快。
隔震的本质和目的就是将结构与可能引起破坏的地面运动尽可能分离开来，要达到这个目的，一般可通过延长结构的基本周期，避开地震能量集中的范围，来降低结构的地震作用。
（一）结构隔震的概念与原理1、房屋基础隔震的概念：在建筑物基础与上部结构之间设置隔震装置（或系统）形成隔震层，把房屋结构与基础隔离开来，利用隔震装置来隔离或耗散地震能量以避免或减少地震能量向上部结构传输，以减少建筑物的地震反应，实现地震时建筑物只发生轻微运动和变形，从而使建筑物在地震作用下不损坏或倒塌的抗震方法。
2、基础隔震的原理：通过设置隔震装置系统形成隔震层,延长结构的周期，适当增加结构的阻尼,使结构的加速度反应大大减少,同时使结构的位移集中于隔震层,上部结构像刚体一样,自身相对位移很小，结构基本上处于弹性工作状态，从而建筑物不产生破坏或倒塌。
3、隔震结构的组成及特性：隔震系统一般由隔震器、阻尼器等所构成，它具有竖向刚度大、水平刚度小，能提供较大阻尼的特点。
（二）隔震系统的组成隔震系统一般由隔震器、阻尼器、地基微震动与风反应控制装置等部分组成。
在实际应用中，通常可使几种功能由同一元件完成，以方便使用。
1、隔震器的主要作用：1）在竖向支撑建筑物的重量；2）在水平方向具有弹性，能提供一定的水平刚度，延长建筑物的基本周期，以避开地震动的卓越周期，降低建筑物的地震反应，能提供较大的变形能力和自复位能力。
阻尼器的主要作用是吸收或耗散地震能量，抑制结构产生大的位移反应，同时在地震终了时帮助隔震器迅速复位。
地基微震动与风反应控制装置的主要作用是增加隔震系统的初期刚度，使建筑物在风荷载或轻微地震作用下保持稳定。
2、常用的隔震器：叠层橡胶支座、螺旋弹簧支座、摩擦滑移支座等。
目前国内外应用最广泛的是叠层橡胶支座，它又可分为普通橡胶支座、铅芯橡胶支座、高阻尼橡胶支座等。
第五章-隔振技术-第六章-阻尼技术
6.1.2 阻尼的产生机理 从工程应用的角度讲，阻尼的产生机理就 是将广义振动的能量转换成可以损耗的能量，
从而抑制振动、冲击、噪声。 1 ．工程材料的内阻尼 材料阻尼的机理是：宏观上连续的金属材
料会在微观上因应力或交变应力的作用产生 分子或晶界之间的位错运动、塑性滑移等，
产生阻尼。在低应力状况下由金属的微观运
动产生的阻尼耗能，称为金属滞弹性。
当金属材料在周期性的应力和应变作用
下，加载线 和卸载线 在一次周期的应力循 环中，构成了应力 - 应变的封闭回线 ABCDA ，阻尼耗能的值正比于封闭回线的面 积。
粘弹性材料属于高分子聚合物，从微观结构上
看，这种材料的分子与分子之间依靠化学键或物 理键相互连接，构成三维分子网。高分子聚合物 的分子之间很容易产生相对运动，分子内部的化 学单元也能自由旋转，因此，受到外力时，曲折 状的分子链会产生拉伸、扭曲等变形；分子之间 的链段会产生相对滑移、扭转。当外力除去后， 变形的分子链要恢复原位，分子之间的相对运动 会部分复原，释放外力所做的功，这就是粘弹材 料的弹性；但分子链段间的滑移、扭转不能全复 原，产生了永久性变形，这就是粘弹材料的粘性， 这一部分功转变为热能并耗散，这就是粘弹材料 产生阻尼的原因。
系统频率。如果系统干扰频率 比较低，系
统设计时很难达到 的要求，则必须通
过增大隔振系统阻尼的方法以抑制系统的振
动响应。
5.2 隔振设计与隔振器 在隔振设计中，通常把 100Hz 以上的干 扰振动称作高频振动， 6-100Hz 的振动定义 为中频振动， 6Hz 以下的振动为低频振动。 常用的绝大多数工业机械设备所产生的 基频振动都属于中频振动，部分工业机械设
隔振原理及机械设备的隔振方法
（1－7） （1－8）
可假定系统的初始条件
P (t ) v0 dt t M
0
物体的位移（t>0）及速度可用式（1－9）、（1－10） 表达：
x v0 sin(0 1 2t )
0 1 2 e t
0
（1－9） （1－10）) 1 2 e0 t
积极隔振与消极隔振
一般采取以下措施来防止或减弱有害的机械 振动： 消除或减小振源， 切断及抑制从振源向外界的振动传递； 防止振动物体或结构的共振。 中间一项就是振动隔离的问题。振动隔离的 目的是：防止机器设备的振动对建筑结构及环境 的影响；防止建筑结构或基础的振动对机器设备 的影响。前者为积极隔振，后者为消极隔振。
消极的冲击隔离
消极的冲击隔离如图1—3b所示，基础的脉冲位移由式 (1—13)表达：
U (t ) U 0 (-t<t<0) (t<-t,0<t)
（1－13）
物体的初始速度 v0 由式(1—14)表达： （1－14） 物体的位移与式（1－9）相同，隔离系数与式（1－12） 相同。 消极的冲击隔离和积极的冲击隔离的隔离原理是相同的， 为了达到一定的隔离效果，须选择较软的弹性支承并增大 系统的支承阻尼性能。
本章内容
隔振原理及机械设备的隔振方法 隔振器、隔振元件与隔振材料的分类及主 要性能 隔振器、隔振元件与隔振材料的选用 单双层隔振与浮筏隔振
隔振器、隔振元件与隔振材料的分类 及主要性能
从理论上说，凡是具有弹性的材料均能作为隔振 元件，但在实际工程应用上受到很多条件的限制， 例如能否大量供应，性能是否稳定，使用寿命长 短以及是否具有防水、防油、防火性能等。兹将 目前国内大量使用的隔振元件和隔振材料介绍如 下。
隔振原理
书：机械振动与噪声学赵玫，周海亭， 陈光冶，朱蓓丽科学出版社2004年9月第1版 2008年1月第三次印刷 P135隔振：就是在振源和设备或其他物体之间用弹性或阻尼装置连接，使振源产生的大部分能量由隔振装置吸收，以减小振源对设备的干扰。
分类：主动隔振（积极隔振） 被动隔振（消极隔振） 如图所示，其中：m —机器的质量k —弹性装置的刚度c （或h/ω）—弹性装置的阻尼当机器的振幅为0X 时，它传递到底座上的力有两部分：一部分通过弹簧传递到基础上，即弹簧力0kX ；另一部分是由阻尼器传到地基上的力，即阻尼力0X c ω（或0hX ）。
机器的受力分析和力矢量的关系如图所示，传递到地基上的力幅T F 是上述两力的矢量和。
()()()20202021ωζω+=+=kX X c kX F T由式（4-23）()()22200021/ωζωμ+-==kX kX F 代入上式得：()()()222202121ωζωωζ+-+=F F T 定义力传递率为：0F F ST==刚性支承传递的力幅幅通过弹性支承传递的力 则()()()222202121ωζωωζ+-+===F F S T刚性支承传递的力幅幅通过弹性支承传递的力当阻尼忽略不计时，0=ζ2011ω-==F F S T将上式画成力传递曲线，如下图所示，从图中可以看出：（1）当1<<ω时，1≈S ，当系统的固有频率远大于激励频率时，隔振效果几乎没有；（2）当2<ω时，1>S ，不但没有什么隔振效果，反而会将原来的振动放大；（3）当1=ω时，系统还要产生较大的共振振幅；（4）当2>ω时，1<S ，振动隔离才有可能。
隔振专题
缺点是：制造陈本高，使用成本高。需要半年检查一次，气压小了就得补气纤维的弹性和空隙的压缩性，纤维内部的摩擦产生一定阻尼。
优点：隔振效果良好，防火、防腐蚀、施工方便、价格低廉，材料来源广、吸水性小。
Thank you !
c k
mm f m mf
mf m mf
F
其中： x1 x2 , mef
为系统的‘有效质量’
令激励力F F0eiwt，弹性元件的变形为 0ei ( t ) , 并考虑作用在基础上的力F k c
mf Ff
m mf mm f ( 2 k ) ic m mf
对固定物体进行隔振的典型动态模型及其变形共有四种。（单轴向隔振系统）
隔振器表示为一个弹性元件（刚度为k） 与粘性阻尼器的并联，粘性阻尼器是对 阻尼理想化以及便于对问题进行分析而 提出的，并非一个实际存在的元件。
隔振器的弹性元件将弹性（刚度为k） 和迟滞性能量耗散特性（材料阻尼） 组合在了一起。 这类材料有橡胶、金属丝网等。
缺点是： 自身静态位移小,不适用于较低的干扰频率机组和重量特别大的设备,耐高温性差,耐腐蚀性差,易老化。
二、隔振材料
2.3 空气弹簧隔震器
空气型减振器是目前隔振效率最高的隔振器，比弹簧的和橡胶的效果都要好
优点是：有较低的固有频率、较高的阻尼比（0.1-0.2）、承载范围宽，承载能力， 弹簧常数，工作高度彼此独立，系统固有频率几乎不变，较好的隔声和隔振。
例：降低路面不平度，减轻车轮所受的激励； 减小高层建筑迎风面积，降低风载。 隔振就是在振源体和减振体之间安装隔振装置， 以隔绝或减弱振动能量的传递。 减振体上附加特殊装置，依靠他和减振体间的作用 力吸收系统的动能，降低减振体的振动强度。
隔振基本原理
二、ω和ρ对隔振效果的影响
二、ω和ρ对隔振效果的影响
三、隔振器的设计
积极隔振
消极隔振
高频振动干扰的隔离（100Hz以上） 中频振动干扰的隔离（ 6Hz以上至100Hz之间） 低频振动干扰的隔离（ 5Hz以下）
三、隔振器的设计
• 测量和分析振 动干扰值
1
2
• 根据容许干扰值 计算出隔振效率
四、高频/低频隔振
高频振动的隔离
四、高频/低频隔振
高频振动的隔离
四、高频/低频隔振
低频振动的隔离
四、高频/低频隔振
低频振动的隔离
1.对隔离大地脉动目前可选用气垫 2.对求特别严格的实验室应当通过选点和采取隔振措
施相结合的办法来克服 3.采用局部零件隔振方法,而“长周期惯性悬挂”是可取
的一种方案
四、高频/低频隔振
低频振动的隔离
ＴＨＡＮＫ ＹＯＵ！
四、高频/低频隔振
高频振动的隔离
高频干扰往往振幅较小而频率高，它常会引起弹性元 件的纵向弹性共振。
在发生纵向弹性共振的情况下,负荷的弹性元件本身则 变成一个有分布参数的线性振动系统。隔振系统除有集中 参数的线性振动系统的一个固有频率ω0外，还有其他共振 频率ωk，这就是弹性元件的纵向弹性固有振动频率。所以 在设计隔振系统时，除考虑到集中参数的线性振动规律外， 还应注意不使主要的干扰频率与隔振系统的纵向固有弹性 振动频率相同，从而保证整个隔振系统在干扰力的作用下 能获得良好的隔振效果。
主要内容
隔振的基本原理 ω和ρ对隔振效果的影响 隔振器的设计 高频、低频隔振
一、隔振基本原理
刚性基座对力 是1比1的传递过去的。它对 力 F不起放大或减小的作用。
一、隔振基本原理
隔振技术的原理及应用
隔振技术的原理及应用1. 隔振技术的概述隔振技术是一种减少或消除振动传递的技术，通过使用特殊的隔振装置将振动源与被隔离结构物分离开来，从而减少传递到结构物的振动。
隔振技术被广泛应用于许多领域，包括建筑工程、航天航空、机械制造等。
2. 隔振技术的原理2.1 质点隔离原理隔振技术的原理之一是质点隔离原理。
质点隔离装置通过将振动能量转移给装置内的质点来实现隔离效果。
这些质点可以是弹簧、减震器等，通过其自身的弹性变形来吸收和分散振动能量，从而降低传递到被隔离结构物的振动。
2.2 波动隔离原理另一种隔振技术的原理是波动隔离原理。
波动隔离装置利用材料的特性来吸收和分散振动能量。
这些装置通常采用高分子材料，如橡胶、泡沫等，通过材料内部的分子摩擦和变形来阻止振动的传播。
波动隔离装置具有良好的隔振效果，并且在一定范围内可以调节材料的刚度和阻尼特性。
3. 隔振技术的应用隔振技术在许多领域都有广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域：3.1 建筑工程隔振技术在建筑工程中被用于减少地震、风载、交通振动等对建筑物的影响。
隔振装置可以安装在建筑物的基础、墙体或屋顶等位置，通过吸收和分散振动能量来降低建筑物的振动。
3.2 航天航空在航天航空领域，隔振技术可以减少发动机、燃气涡轮机等设备产生的振动对飞行器的影响。
隔振装置可以安装在发动机座椅、舱壁等位置，通过吸收和分散振动能量来保护飞行器和乘员的安全。
3.3 机械制造在机械制造领域，隔振技术可用于减少工业设备的振动对周围环境的影响，并提高设备的可靠性和稳定性。
隔振装置可以安装在机床、压力容器等设备上，通过隔离设备的振动来降低噪声和振动对周围环境和操作人员的干扰。
4. 隔振技术的优势和局限性4.1 优势隔振技术具有以下优势：•可以降低结构物的振动，提高结构物的稳定性和可靠性；•可以减少振动对设备和乘员的伤害；•可以减少噪声和振动对周围环境的污染和影响。
4.2 局限性隔振技术也有一些局限性：•隔振装置的设计和安装成本较高；•隔振装置会占用一定的空间；•隔振效果可能会受到装置材料和环境条件的影响。
隔振原理
F
振动隔振的基本方法
假设振动物体的质量为 m，弹簧的刚度为k，组 成一个m-k系统。
单自由度体系
隔振原理
m-k系统
•自由振动
•受迫振动
m-k系统 自由振动
d2x 建立运动方程： m 2 +kx=0 dt
（1-1）
（1-2）
取方程的解的 形式为：
x(t)=Ge
st
取将式（1-2）代入式（1-1）中整理得：
x(t )= x0 +(x0 + x0 )t e-t
临界阻尼： =1
（3-8） （3-9） （3-10）
m-k-c系统 自由振动
小结
m-k-c的临界阻尼状态自由振动按指数衰 减恢复到静止，即不出现在零位置附近 的振荡。
m-k-c系统 自由振动
低阻尼： 1 d = 1- 2 引入式子： 代入式(3-7)，得： s =- id x(t )=(asind t+bcosdt )e-t 代入式(3-2)中得： 引入初始条件得： x +x 即：
（4-1）
（4-2） 通解： 由于阻尼的存在，反应一般与荷载不同相 （4-3） 因此，设特解为： x2 (t )=G1 sin t +G2 cos t 将式(4-3)代入式(4-1)中，得：
-G1 2 sin t -G2 2 cos t +2G1 cos t -2G2 sin t F0 + G1 sin t + G2 cos t = sin t m
st
2
m-k-c系统 自由振动
引入式子：
=
k = m
2
c
2 m
=
c 2 km
生活中的隔振原理及应用
生活中的隔振原理及应用1. 什么是隔振原理隔振原理是指将振动的物体与周围环境分隔开，阻断振动的传递或减小振动的幅度。
其核心原理是阻尼和共振。
2. 隔振原理的应用场景隔振原理在日常生活中有着广泛的应用，下面列举了一些常见的应用场景：•建筑隔振：在地震发生时，通过将建筑物与地面隔离，可以减小地震对建筑物的破坏。
•汽车隔振：通过在汽车底盘安装橡胶垫或减震器，可以减轻汽车行驶时的颠簸感。
•音响隔振：在音响等设备的底部安装隔振垫，可以有效减小声音传递所产生的振动和噪音。
•电子设备隔振：在电脑的硬盘、机箱等部件上添加隔振垫，可以减小设备震动对硬件的影响，延长设备的使用寿命。
3. 阻尼的作用阻尼是隔振原理中的关键概念之一，它通过给振动系统施加阻力，将系统的振动能量转化为热能，从而降低振动的幅度。
阻尼的作用包括以下几个方面：•减小振动幅度：通过增加阻尼，可以减小振动的幅度，从而降低振动对周围环境的影响。
•提高系统稳定性：合适的阻尼可以提高系统的稳定性，防止系统发生共振。
•保护设备：阻尼可以减小振动对设备的影响，延长设备的使用寿命。
4. 共振的危害共振是振动系统中的一种现象，当外界激励频率与系统固有频率接近时，会引发共振效应。
共振的危害包括以下几个方面：•增加振动幅度：当系统处于共振状态时，振动幅度会大大增加，可能造成设备的破坏。
•增加噪音产生：共振效应产生的振动会引起噪音，对周围环境和人的健康产生不利影响。
•减少设备寿命：共振效应产生的振动会对设备造成损害，缩短设备的使用寿命。
5. 隔振材料隔振材料是隔振应用中常用的材料，根据不同的需求和应用场景选择不同的隔振材料可以达到最佳的隔振效果。
常见的隔振材料包括：•橡胶：橡胶是一种优良的隔振材料，具有良好的弹性和阻尼性能，能够有效地吸收和减小振动。
•弹性体：弹性体材料具有良好的弹性恢复性能，在隔振应用中起到卓越的隔振效果。
•隔振垫：隔振垫是一种常见的隔振材料，可以根据需要选择不同厚度和硬度的隔振垫来实现不同的隔振效果。
声学基础隔振原理
声学基础隔振原理声学基础隔振原理是指通过减少振动源与受体之间的能量传递，来降低振动和噪声的传播。
隔振的主要目的是防止振动能量通过结构或介质传播到周围环境中，从而减少噪声和振动对人们生活和工作的干扰。
隔振原理基于以下几个方面：1. 弹性支撑：使用弹性材料，如橡胶、弹簧等，将振动源与基础结构隔开。
弹性支撑可以吸收和衰减振动能量，减少振动的传递。
2. 质量惯性：增加振动系统的质量可以降低其振动频率，使其与外部激励频率错开，从而减少共振的发生。
质量惯性大的物体对振动的响应较小。
3. 阻尼损耗：在振动系统中引入阻尼材料或机制，如阻尼器、减振垫等，可以将振动能量转化为热能等其他形式的能量消耗掉，进一步减少振动的幅度和持续时间。
4. 隔振器设计：隔振器是专门设计用于隔离振动的装置，它可以根据具体的振动特性和要求进行定制。
隔振器通常由弹性元件和阻尼元件组成，以实现最佳的隔振效果。
5. 结构隔声：通过合理的结构设计，如隔声墙、隔声罩等，减少声音的传播。
隔声结构可以阻挡声音的直接传播，降低噪声的辐射。
6. 声学材料应用：使用吸声材料和隔音材料，如吸音棉、隔音板等，吸收和散射声音能量，减少声音的反射和传播。
综上所述，声学基础隔振原理的核心是通过弹性支撑、质量惯性、阻尼损耗等手段，减少振动能量的传递和噪声的辐射。
这些原理在机械设备、建筑声学、交通运输等领域都有广泛的应用，对于提高生活质量、保护环境和保障人们的健康具有重要意义。
在实际应用中，需要根据具体情况选择合适的隔振方法和材料，并进行合理的设计和安装，以达到良好的隔振效果。
同时，还需要考虑成本、空间限制和使用要求等因素，以实现经济、有效的隔振解决方案。
第三章 吸振原理隔振原理
吸振原理-复式动力吸振器
吸振原理
为了增加吸振频带宽度，可使用复式动力吸振器. M，K，C分别为设备的质量、刚度和阻尼，受到一个单频振动力的激励.为了 降低其响应:V的幅值，复式动力吸振器采用在其上附加两个弹性子系统(M，K1，C1) 和(M2，K2，C2)或多个弹性子系统的方法，分别吸收设备在不同频段的扰动能 量.系统中各质量块位移方程为
K2 M 1M 2 3K1M 2 K1 , C2 3 M1 M 2 2 1 M 2 / M 1
吸振原理
• 设备质量M1为10kg，临界阻尼比 为1 C1 / 2 M1K1 0.001，刚度K1为10000N/m， 而欲降低的振动频率为5Hz(设备的共振频 率). • 扰动力幅值为1N，则设备的振动幅度为图 中一个尖峰的曲线.
0 2 2 2 2 2 4 2 2 [(1 ) (1 2(1 ) ] 2
2
• 从方程组(2)中的第一个方程可以看出，若ω=ωb，则
Y1 0, { Y2 Yst / ( K2 / K1 ) F / K2
吸振原理
， b 0 , b 0 , y1 , y2
吸振原理
Y1 Yst [1 (b )2 ]/{[1 (0 )2 K 2 / K1 ][1 (b ) 2 ] K 2 / K1} Y2 Yst /{[1 (0 )2 K 2 / K1 ][1 (b )2 ] K 2 / K1}
• 吸振器的质量M2为lkg，是设备质量的十分 之一，若设计吸振器的共振频率为扰动力 的频率，即5Hz，得吸振器在阻尼比 ζ2=0.001时，刚度K2为1000N/m.
• 此时，设备的振动幅值曲线为图中的有两 个尖峰的曲线.
结构振动理论3-隔振原理
所以有： ( )2 1 1
n
Td
又因为 (n )2 g / s
则
s
g
2
(1 1 Td
)
由已知条件：
360* 2 12 rad / s Td 0.2
60
可得
s
9.8
(12 )2
(1
1) 0.2
0.0414 m
4.14cm
单自由度系统的定常强迫振动
Base Isolation Technique
(t )dt
1dt 1 ＝1
由此可得
lim
0
(t
)
(t
)
单位脉冲响应:零初始条件下,系统对单位冲量产生的瞬态响应。
单自由度系统非定常响应
函数具有如下的重要性质和功能：
（1）筛选性
积分中值定理
(t ) f (t)dt lim 1/ f (t)dt lim 1/ f ( ) f ( )
传到基础上的力幅与机器上作用的简谐力幅之比称为力传递率：
FT F0
1 (2 )2
X
(1 2)2 (2 )2 Y T
可见力隔振与运动隔 振的原理是统一的。
单自由度系统的定常强迫振动
三.反馈控制隔振
1/s k2 m
F (k1x& k2&x&) m&x& k(x xg ) F
k1
4
0
0.1
时间内作用的效果，可以把它
t t
f(t)
看成是 一系列冲量微元之和 。
t 时刻冲量微元 f ( )d
作用下系统的响应为 h(t ) f ( )d t
0
t
d
隔振技术的原理和应用
隔振技术的原理和应用1. 隔振技术的概述隔振技术是防止振动传递和减少外界振动对设备或结构物的影响的一种技术。
它通过采用特殊的隔振材料和结构设计来实现，可以减少噪音和振动对设备的损害，提高设备的稳定性和性能。
2. 隔振技术的原理隔振技术的原理是通过分离振动源和受振系统，阻断振动能量传递的路径，从而减少振动的影响。
隔振系统通常由隔振材料、隔振器和隔振支座等组成。
2.1 隔振材料隔振材料是隔振系统的核心组成部分，它具有良好的减振和吸振性能。
常见的隔振材料包括橡胶、弹性塑料、泡沫材料等。
这些材料能够吸收振动能量，减少振动的传递。
2.2 隔振器隔振器是用来支撑和固定设备或结构物，并起到分离振动的作用。
隔振器通常由弹簧或气囊等弹性元件构成，可以吸收和分散振动能量。
2.3 隔振支座隔振支座是一种安装在设备或结构物底部的隔振装置，用来支撑和隔离振动。
隔振支座可以根据需要调整刚度和阻尼，以适应不同的振动环境。
3. 隔振技术的应用隔振技术在各个领域都有广泛的应用，以下列举几个常见的领域和应用案例。
3.1 建筑工程在建筑工程中，隔振技术可以使用在地震防护、减少结构物振动、降低噪音等方面。
例如，在高层建筑中使用隔振支座可以减少地震对建筑物的影响，提高建筑的安全性。
3.2 机械工程在机械工程领域，隔振技术可以保护机械设备免受振动的干扰，提高设备的运行稳定性和寿命。
例如，在电力设备中使用隔振支座可以减少振动对设备的损害，提高设备的可靠性。
3.3 车辆工程隔振技术在车辆工程中也有广泛的应用。
例如，在汽车制造中使用隔振材料和隔振器可以减少车辆振动和噪音，提高乘坐舒适性。
此外，在高铁和地铁的轨道系统中也使用隔振技术来减少振动对列车和轨道的影响。
4. 隔振技术的优势隔振技术具有以下几个优势：•减少振动的传递：隔振技术可以有效地减少振动的传递，降低设备和结构物的振动量。
•提高设备的性能：隔振技术可以提高设备的运行稳定性、减少故障率，提高设备的效率和寿命。
隔振技术在轨道交通中的应用
c
.
x
，通过传振系
.
统的干扰力为 P c x kx ，在稳定情况下，
图1.2 有阻尼单自由度 隔振系统
传递干扰力的幅度为：
p0
& P cx kx
F0 / k
(kej(t) jce j(t) )
(1 z2 )2 (2z)2
F0 / k
(k 2c2) ，振动传递系数为：T
图1.4 轨道结构主动隔振
图1.5 建筑物基础安装减振支座
一、隔振基本原理及效果评价指标
1.4 隔振的分类
（2）按照隔振器有源与否分：隔振分为被动隔振、主动隔振和半主动隔振。被动隔振是在 振源与系统之间加入弹性元件、阻尼元件甚至惯性元件以及它们的组合所构成的子系统。主动隔 振也叫有源隔振，一般是在被动隔振的基础上，并联或串联一个能产生满足要求的力作动器，或 者用力作动器代替被动隔振装置的部分或全部元件，通过适当的动态主动力来达到隔振的目的， 这种隔振装置需要系统中有能源装置提供能量支持隔振装置工作。半主动隔振与被动隔振的差别 在于使用过程中，它可以改变隔振设备的阻尼特性，所以，半主动隔振设备又称为可控制的被动 隔振系统，隔振效果优于被动隔振。像主动隔振系统一样，半主动隔振系统的传感器装置得到结 构响应及激励的信息，并反馈给最优控制算法装置，然后发出适当的指令给半主动设备，以改变 隔振设备的特性，但与主动隔振系统不同的是，半主动隔振系统提供的控制力受到隔振设备的制 约，有时它并不能提供按最优控制算法得到的力，所以，它的控制效果次于最优主动控制。然而， 由于半主动隔振所需要的外部能量比主动控制少得多，且半主动隔振系统不给结构施加机械能量， 隔振的稳定性得到保障，是一种失效一安全性的隔振方法。
主动隔振器原理
主动隔振器是一种用于减振和抑制振动的装置，它通过感知振动信号并产生相位和幅度相反的振动信号来抵消原始振动，从而达到减振的效果。
主动隔振器的工作原理可以分为以下几个步骤：
1. 感知振动信号：主动隔振器通过传感器或加速度计等装置感知振动信号，将其转化为电信号。
2. 信号处理：感知到的振动信号经过信号处理器进行处理，包括滤波、放大、相位调整等操作，以便产生与原始振动信号相反的振动信号。
3. 控制算法：信号处理器根据预设的控制算法，计算出需要产生的振动信号的相位和幅度。
4. 振动产生：根据计算得到的振动信号的相位和幅度，主动隔振器通过执行器（如电动机或压电陶瓷）产生相应的振动，这些振动与原始振动相位和幅度相反。
5. 振动抵消：通过产生相位和幅度相反的振动信号，主动隔振器将原始振动信号抵消，从而达到减振的效果。
主动隔振器的优点是可以实时调整振动信号的相位和幅度，适应不同频率和振幅的振动，具有较好的减振效果。
它广泛应用于航空航天、汽车、机械设备等领域，可以提高系统的稳定性、可靠性和舒适性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
目录题目要求：简要叙述隔振原理，力的传递和隔振，基底振动的隔离；关于隔振算例的编程并附上编程解释；以算例做样本，简单介绍GUI控件的应用。
第一节简述隔振的原理1.1 隔振的含义1.2 建筑结构抗震设计的方法1.3 隔振原理及系统组成1.3.1隔振原理1.3.2 隔振系统的组成第二节工程中的隔振(震)2.1 力的传递和隔振2.2 基底隔振2.3 算例第三节算例的编程3.1 GUI控件介绍3.2 matlab操作步骤3.3 编程程序的简要讲述第四节结束语第一节简述隔振的原理1.1 隔振的含义人们常说的“隔振”可以统称为减震。
简单的说，抗震以“抗”为主，以“刚”为主，要提高整体刚变，要刚度均匀，避免若层。
减震以“放”为主，以柔为主，改变结构刚度，设置耗能、吸能装置。
其中结构减震的理论和方法比较先进，减震设计无规范可循，需要开发。
1.2 建筑结构抗震设计的方法目前世界各国普遍采用的抗震设计方法都是既考虑强度，又考虑变形能力和能量耗散能力。
在进行结构抗震设计时，适当控制结构的强度和刚度，使结构在大地震作用下进入非弹性状态时具有较好的延性，以便耗散输入结构的地震能量。
这种抗震设计方法在很多情况下都是有效的。
与其靠结构本身的强度、变形能力和能量耗散能力来抗御水平地震作用，不如人为地在结构中布置一些耗能装置，但这类耗能装置只能在结构能产生大变形时才有效。
为适应这种需要，基地隔振方法应运而生。
建筑物基地隔振是结构物地面以上部分的底部设置隔震层，使之与固结于地基中的基础顶面分离开。
目前采用的底部隔振主要用于隔离水平向的地面运动。
隔振层的水平刚度显著低于上部结构的侧向刚度才能收到隔振效果。
基地隔振方法与传统的抗震设计方法相比，有很大的优越性，它用基地隔振系统来减少地震作用，并耗散地震能量，而不特别要求结构本身有较大的变形能力和能量耗散能力。
1.3 隔振原理及系统组成1.3.1隔振原理随着大量强震记录的获得，计算分析等手段不断进展，对建筑物的地震反应也有了不同层次的影响，主要因素有：(1)结构物的基本周期；(2)阻尼比。
周期延长后，建筑物的位移必然增大，必须采用适当的阻尼元件，增大整个结构的阻尼，以控制主部结构与基础之间的相对位移，简单地说，由于隔振建筑物具有相对较长的固有周期，因此采用使发生在底层的较大的相对位移集中化的方法，来减少上部结构的加速度反应，保证建筑物安全，并且隔振建筑能够将部分地震能量或反馈回地面，或由集中发生在柔性底层的大变形来吸收，减少地震能量向上部结构的传递，使上部结构基本上保持在弹性工作范围内，避免建筑结构的破坏。
隔振的作用是减少振源和被隔振物体之间的动态耦合，从而减少不良振动传递给被保护物体或从物体传出。
1.3.2 隔振系统的组成隔振是振动控制的主要方法之一，该方法通过一个包含了特殊装置的辅助系统将振源和被保护物体隔离起来。
这种特殊装置称为隔振器或隔振装置。
隔振系统典型的模型包括如图所示的三个子系统：被隔振物体（质量为m ）；柔性连接（隔振器）；非接触的基础（质量为m f ）。
常用的隔振器有：叠层橡胶垫支座、螺旋弹簧支座、摩擦滑移支座等。
其中叠层橡胶垫隔振系统技术比较成熟，性能可靠和稳定，是目前世界上应用最为广泛的一种隔振系统。
很多工程按比例缩小的建筑模型在地震模拟台上实验都获得成功，并在工程实际施工中获得了很好的经济价值和社会价值。
根据弹性元件中能量耗散的特点及其设计，单轴向系统的动力学模型可以改变。
对固定物体进行隔振的典型动态模型及其变形共有四种，如图1所示。
在图（a ）中，隔振器表示为一个弹性元件（刚度为k ）与粘性阻尼器的并联，当俩个终端的相对位移为x 时，粘性阻尼器产生的阻尼力Fv 与相对速度成正比，即Fv=c(v1-v2),粘性阻尼器是对阻尼理想化以及便于对问题进行分析而提出的，并非一个实际存在的元件。
图(b)中隔振器的弹性元件将弹性（刚度为k ）和迟滞性能量耗散特性（材料阻尼）组合在了一起。
研究表明，这种迟滞阻尼可以通过一个变阻尼系数的线性（粘性）阻尼器来表示c h =c(ω)= ψ/2π。
迟滞阻尼为弹性-阻尼材料的基本特征，这类材料有橡胶、金属丝网等。
图(c)、(d)是俩种松弛型隔振系统。
F x 1 x 2F x 1x 2F (t) x 1 x 2F (t) x 1x 2图1 常见单轴向隔振系统的典型模型(a)具有刚度k 和粘性阻尼c 的隔振器； (b) 具有刚度k 和迟滞阻尼c(ω) 的隔振器；(c)，(d) 松弛型隔振器。
第二节 工程中的隔振(震)工程中的隔振分俩种情况：（1）阻止振动的输出。
如，大型动力机器振动向地基中的传播；地铁车辆振动传播。
（如图2所示）（2）阻止振动的输入。
如，结构抗震问题中的隔震设计，在振动的结构或地基上安装的精密仪器设备的隔振问题。
（如图3所示）2.1 力的传递和隔振第一种隔振实际上是力的隔振，即使动力机器产生的不平衡力或地铁车辆产生的冲击力降低，不传入或少传入到地基中，其力学模型如图4中左图所示。
图4中，P 0sin ωt 为机器的不平衡力；ω为机器的转速（角速度）；m 为机器质量（设为m kcx 1x 2mkcF (t) x 1xmP(i)=P 0sin ωtckf T图4 不同频率时力的传递率图2 主动隔振系统图3 被动隔振系统刚性质量块）；k、c为隔振元件的总刚度和阻尼系数；f T为从隔振元件传到地基的力。
而通过隔振元件传递到地基的力为（1-1）TR（Transmissibility）：将作用于地基上的力的最大值f max与体系上作用力的幅值p0之比称为传递率，它反映各隔振效果的量。
（1-2）不同的频率时力的传递率TR可从图4中看到，当即，提高隔振的频率比(ω/ωn)可实现隔振，即使TR<1。
因此，为达到隔振的目的，可采用降低ωn的办法，即通过减小隔振元件或增加仪器质量的方法提高隔振效果。
实际的隔振设计方案应在尽量小的刚度和可接受的静位移之间优化选取。
2.2 基底隔振第二种隔振情况实际上是基底振动的隔离，其力学模型与前者相似，如图4所示，而作用的基地（地面）的振动位移,质点的绝对位移为而为相对位移。
可见，位移的传递率关系与力的传递率完全相同，说明俩种隔振问题是相同的，其隔振设计方法也基本相同。
在基底隔振研究中有时专门研究对加速度的隔振，此时给出加速度的传递率可见，加速度的传递率与位移的传递率完全相同。
2.3 算例算例2.3.1（书算例3.3）工程场地竖向加速度为ag=0.1g，振动频率为f=10HZ，按放个重m=50kg的敏感仪器，仪器固定在刚度k=14KN/m,阻尼比ξ=10%的橡胶隔振垫上，问：(1)传递到仪器上得加速度是多少？(2)如果仪器只能承受0.005g的加速度，给出解决方案。
算例2.3.2（书算例3.4）汽车在多跨连续桥梁上行驶，桥梁跨度均为L=30m，桥面由于长时徐变效应而产生15cm 的扰度。
桥面可以用振幅为7.5cm的正弦曲线来近似，汽车可以用一个单质点体系模拟，如果车重m=1.8t，求等效弹簧刚度k=140KN/m，等效阻尼比ξ=40%，求：(1)车以v=80km/h 行驶时，汽车的竖向运动u t(t)的振幅u t0 ;(2)发生共振时汽车的行驶速度（此处指使振幅最大时的速度）。
7.5cm图5 算例2.3.2模型示意图第三节算例的编程3.1 GUI介绍图形用户界面（Graphical User Interfaces,GUI）是用户与计算机程序之间的交互式，它是包含图形对象，如窗口、图标、菜单和文本以及工具栏的用户界面。
用户以某种方式选择或激活图形对象而引起动作或发生变化。
通过图形界面用户可以非常直观、轻松地与计算机交互，且用户不必了解应用程序是如何执行各条命令的，只要掌握图形界面的各个组件的使用方法即可。
3.1.1 GUI如何工作每一个组件，包括GUI本身，都与一个或多个用户编写好的程序作为回调函数相关联。
每一个回调函数的执行都是由用户的一个行为触发（如单击鼠标），选择菜单项或者是指针移动某个组件等。
用户作为GUI的创建者编写出这些回调函数。
GUI编程一般把它作为事件驱动型编程。
在事件驱动型编程中，回调函数的执行是受事件外部软件控制而不同步的。
在MATLAB的GUIs所有例子中，这些事件常常把它当做用户与GUI 交互的形式。
3.1.2 GUI 图形用户界面设计工具MATLAB R2010 提供的设计工具主要包括以下几种：⏹对象编辑器（Layout Editor）⏹对象位置调整工具（Align Objects）⏹菜单编辑器 (Menu Editor)⏹Tab顺序编辑器（Tab Order Editor）⏹M-file 编辑器 (M-file Editor)⏹对象属性编辑器 (Property Inspector)⏹对象浏览器（Object Browser）3.2 MATLAB操作步骤第一步：在命令窗口输入GUIDE或者执行【file】——【New】——【GUI】命令启动对象编辑器（如图所示），然后对自己要设计的用户界面进行总体布局。
上图按默认的选择择方式会产生空白对象编辑器如下图所示上图为空白对象编辑器第二步：添加需要的控件对象、菜单对象或者坐标轴对象。
在这个例子中，我们需要添加2个滑块对象，2个坐标抽对象，2个命令按钮，n个静态文本标签和9个可编辑文本对象。
（如图所示）上图各对象直接拖动就可生成第三步：修改对象属性、调整对象位置。
选择对象属性编辑器来查看和修改控件对象的属性，然后通过对象位置调整工具调整对象位置使得界面更加规范、美观，如图所示。
步骤一（如图所示）步骤二（如图所示）上图为编辑对象时的效果图上图为编辑对象后的效果图第四步：设置好界面的各个对象以后，图形用户界面设计程序最重要、也是最关键的一步就是编写好回调程序，实行图形用户界面程序的功能。
第五步：调试。
编写好回调程序以后，单击M-file编辑器中的菜单【Debug】——【Run】调试程序。
运行结果如图所示。
上图为调试后效果图3.3 编程程序的简要讲述(详情参见POVI3_3.m文件)1、function Fcnname(hObject, eventdata, handles, varargin)hObject：图形界面的句柄。
Eventdata：为了兼容将来版本的保留接口,直接忽略。
Handles：可以理解成一个全局的structure,用来传输你自己的数据,你可以往handles里面任意添加成员。
2、callback() 函数Eg: function slider1_Callback(hObject, eventdata, handles)如果控件是按钮，那点击按钮时，则按钮下地callback 就会执行；如果是滑块（slider）则拖动滑块时，滑块名下地callback就会执行；总之，就是对控件默认操作时，matlab后台就会自动调用它名下的callback。