物理性污染控制_第三章_振动污染及其控制(课堂PPT)

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2、振动对构建物的危害 振动通过地基传递到房屋等构建物，导致构
建物破坏，其影响程度取决于振动的频率和强度。 共振的放大作用会带来更严重的破坏的危害。
载重车辆对道路两侧建筑物产生共振，发生 地面晃动和门窗抖动。
振动可能引起结构的大变形破坏，有的桥梁曾 因振动而坍毁——塔科马大桥 2010年5月22日，欧洲最长大桥——俄罗斯境 内长达7公里的伏尔加河大桥发生离奇晃动
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难得一见的飞机“音障”共振现象
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战神突破音障
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2000年亚特兰蒂斯号航天飞机升空时突破音障瞬间
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第二节 振动基础
振动问题的研究方法－与分析其他动力学问题 不同的是：一般情形下， 都选择平衡位置作为广 义坐标的原点。 一、简谐振动基本概念
简谐振动：物体运动时，离开平衡位置的位移 (或角位移)按余弦(或正弦)规律随时间变化。
第三章 振动污染及其控制 第一节 概述
一、振动与振动污染 二、振动污染源 三、振动的影响
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一、振动与振动污染
1、振动：
广义地讲，任一个物理量在某一定值附近作周期 性的变化均称为振动。
如：地震 声的产生、传播和接收(声带、耳膜) 电磁振动 光的波动 晶体中原子的振动 心脏的搏动 海浪起伏
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机械振动：指物体在平衡位置附近作往复运动。 如：汽车、火车运动中的振动 飞机、船舶航行中的振动 机床和刀具在加工时的振动 桥梁和建筑物在阵风或地震激励下的振动 各种动力机械的振动 控制系统中的自激振动
其它系统，如免疫系统、内分泌系统功能异常。 与噪声共存时，可加重噪声对听力的损害。
局部振动病：长期使用振动工具而引起的以末 梢循环障碍为主的疾病，也可累及肢体神经和运动 功能。发病部位多在上肢末端，发作性手指变白是 其典型表现。
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正常手部颜色
雷诺氏症—振动性白 指
正常指关节图像
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（2）全身振动——一般为低频率大振幅振动
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运动学特征: a k x 2 x k
m
md 2x dt 2 Nhomakorabea2x
0
2. 规律
解
d2x dt 2
2 x 0
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简谐振动中质点位移、速度、加速度与时间的关系:
x Acos(t )
T 2π 取 0
x xt图
A
o
t
T
A
v vt 图
v A sin(t ) A
o
Tt
A cos(t π ) A
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（1）局部振动——全身性
神经系统：以上肢手臂末梢神经功能障碍为主， 常以多发性末梢神经炎的形式出现。表现为皮肤感 觉迟钝、振动觉和痛觉减退，神经传导速度减慢， 反应潜伏期延长等。
心血管系统：血压、心率不稳，手多汗等。 高频率、小振幅振动可引起血管收缩和血压上升， 甚至引发血管痉挛；低频率、大振率振动则可使血 管扩张和血压下降，心电图异常。
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1、特征 弹簧振子：连接在一起的一个忽略了质量的弹簧和
一个不发生形变的物体系统。
平衡位置：物体做往复运动时，在某位置所受的力 (或力矩)等于零，则此位置称平衡位置。
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O
X
F
O
X
F
O
X
回复力：作简谐运动的质点所受的沿位移方向的合 外力, 该力与位移成正比且反向。
动力学特征 F合 kx
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a a t图
a A 2 cos(t ) A 2
o
Tt
A 2 cos(t π ) A 2
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3、简谐振动的振幅、周期、频率和相位 (1)振幅: 物体离开平衡位置的最大位移的绝对值。
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三、振动的危害
1、振动对人体的危害 按作用于人体的部位和传导方式 局部振动：指振动通过手臂传导至全身。 风动工具：铆钉机、凿岩机、捣固机等。 电动工具：电钻、砂轮机、铣床等。
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铁道工人使用捣固机夯实铁轨
工 人 使 用 风 钻 打 眼
煤矿工人使用电钻打眼 工人使用砂轮机打磨工件9
全身振动：指通过下肢或躯干传导至全身的振动。 交通工具：汽车、火车、船舶、飞机 农机械：拖拉机、收割机等 作业台：钻井平台、振动筛、采矿船等
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二、振动污染源
环境振动污染的主要来源 自然振动：地震、火山爆发等 人为振动：工厂振动源、工程振动源、道路交通
振动源、低频空气振动源。
1、工厂振动源 工业生产中的振动源主要有旋转机械、往复机 械、传动轴系、管道振动。 振级为60~100dB, 峰值频率在10~125Hz范围。
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2、工程振动源 工程施工现场的振动源主要有打桩机、打夯机、水 泥搅拌机、碾压设备、爆破作业以及各种大型运输 机车等。振级为60~100dB。
3、道路交通振动源 主要是铁路和公路振源。在离轨30米处，振动频率 在20~80 Hz 范围内;振级在75 ~90 dB范围内。公路 的振动频率主要在5-63Hz范围，振级在65~90dB 范 围。
4、农业机械：拖拉机、收割机、脱粒机。
5、低频空气振动源：指人可听见的100 Hz 左右低频。
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振动污染源按其形式又可分为： ①固定式单个振动源； ②集合振动源。 振动污染源按其动态特征又可分为： 稳态振动 冲击振动 无规则振动 铁路振动。
40～300Hz的振动可引起末梢毛细血管形态和 张力发生改变。
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骨骼-肌肉系统：手部肌肉萎缩（鱼际肌和指 间肌多见），手握力和手指捏合力下降。
40Hz以下大振幅冲击振动可引起骨和关节改变， 以指骨、掌骨、腕骨和肘关节多见，主要表现为脱 钙、囊样变，骨皮质增生，骨岛形成，无菌性骨坏 死以及骨关节变形等。
振动强度大、时间长，则可产生多器官、系统 的不良影响，如机械性损伤，呼吸增强、低碳酸血 症，交感神经紧张，抑制胃酸分泌和胃肠蠕动，作 业能力与工效降低。
振动病：亦称晕动病，由不同方向的振动加速 度反复过度刺激前庭器官所引起的一系列急性反应 症状。患者先出现疲劳，出冷汗，面色苍白等，继 之眩晕、恶心、呕吐，甚至血压下降，视物模糊， 频繁呕吐还可引起水电解质紊乱，少数严重反应者 甚至出现休克。
振动的利用：
琴弦振动；振动沉桩、振动拔桩以及振动捣固； 振动检测；振动传输、筛选、研磨、抛光； 振动压路机、振动给料机和振动成型机等。
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2、振动污染
振动污染： 振动超过一定的界限，轻则对人的生活和工作环 境形成干扰，降低机器及仪表的精度；重则危害 人体健康、引起机械设备及土木结构的破坏。 振动污染特点： 主观性 局部性 瞬时性