隔振与阻尼的关系
隔振器隔振原理
隔振器隔振原理隔振器是一种用于减少或消除振动传递的装置。
它的工作原理是通过减震材料或减振结构将振动能量转化为其他形式的能量，从而实现隔振效果。
隔振器的隔振原理主要包括质量阻尼和刚度阻尼两个方面。
质量阻尼是指隔振器本身的质量比被隔振物体的质量大，使得振动能量主要转化为隔振器的动能而不是传递给被隔振物体。
刚度阻尼是指隔振器的刚度比被隔振物体的刚度小，使得振动能量主要通过隔振器的弹性形变来吸收和消散。
质量阻尼是隔振器中常用的隔振原理之一。
通过增加隔振器的质量，可以降低振动传递的能力，从而减少被隔振物体的振动。
例如，在汽车工程中，车辆的发动机产生的振动会通过发动机座橡胶隔振器传递给车身，为了减少车身的振动，可以在发动机座上安装质量较大的隔振器，使得发动机的振动能量主要转化为隔振器的动能而不是传递给车身。
刚度阻尼是隔振器中另一个常用的隔振原理。
通过降低隔振器的刚度，可以增加振动系统的自然频率，从而减小振动传递效应。
例如，在建筑物中，地震会产生很大的地面振动，为了保护建筑物不受地震影响，可以在建筑物的基础上安装刚度较小的隔振器，使得地震的振动能量主要通过隔振器的弹性形变来吸收和消散，从而减小建筑物的振动。
除了质量阻尼和刚度阻尼，隔振器还可以利用压缩空气、液体或弹簧等材料的特性来实现隔振效果。
例如，软管隔振器中的压缩空气可以通过空气的压缩和膨胀来吸收和消散振动能量；液体隔振器中的液体可以通过流动和黏滞阻尼来减少振动传递；弹簧隔振器中的弹簧可以通过弹性形变来吸收和消散振动能量。
隔振器的隔振效果与其结构设计、材料选择和工作条件等因素密切相关。
合理的结构设计和材料选择可以提高隔振器的隔振效果，而不同的工作条件可能对隔振器的性能产生影响。
因此，在实际应用中，需要根据具体的振动源和被隔振物体的特点来选择合适的隔振器，并进行适当的设计和调试。
隔振器通过质量阻尼和刚度阻尼等原理来减少或消除振动传递，从而实现隔振效果。
合理的结构设计、材料选择和工作条件可以提高隔振器的性能。
07_隔振技术及阻尼减振
❖ 冲击隔离与缓冲是有区别的缓冲是让缓冲材料介于相互碰 撞的物体之间，使碰撞的冲击力要比直接碰撞低，如汽车 缓冲器，飞机着陆架等。
❖ 振动会影响仪器设备的精度、功能和使用寿命，会造成事故。 同样会危害人的身心健康，甚至造成器官损伤。
❖ 隔振就是就是将声源与结构之间形成弹性连接，实际上振动 不可能完全隔绝，故通常也称为减振。
2020年11月4日10时37分
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7 隔振技术及阻尼减振
❖ 7.1 振动控制的基本方法 ❖ 7.2 隔振原理 ❖ 7.3 隔振器材 ❖ 7.4阻尼减振 ❖ 7.5环境振动评价和标准
❖ 机械设备运转产生振动，振动一方面直接向外辐射噪声，另 一方面以弹性波的形式通过相连的结构向外传播，并在传播 的过程中向外辐射噪声。控制振动的一个重要方法就是隔振。
❖ 机械设备振动能量以两种方式向外传播而产生噪声，一部分 由振动机器直接向空中辐射，称为空气声；另一部分振动能 量则通过承载机器的基础、连接构件传递，固体表面振动以 弯曲波形式传播，因而能激发结构振动向空中辐射噪声，这 种通过固体传播的声波叫固体声。
▪ 人能感觉到的振动频率范围为l～100Hz (可听声的频率 范围为20～20000Hz)
• 人对频率为2～12Hz的振动感觉最敏感 • 频率>12Hz或<2Hz的振动敏感性就逐渐减弱
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7.1 振动控制的基本方法
7.1.1 振动的来源及危害
❖ 振动对人体的危害
▪ 共振频率：人体某些器官固有频率相吻合的频率
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
7-隔振、测振仪表、阻尼做功
面之间有弹簧与阻尼器隔开，
振动隔离
机器设备运转时发生的剧烈振动，不但会引起机 器本身结构或部件的破坏、缩短寿命、降低效率等不 利影响，而且会影响周围的精密仪器设备不能正常工 作或降低其灵敏度和精确度。由振动产生的噪音对人 体健康也很有害。因此必须有效地隔离振动。 根据振源的不同，一般分为两种性质不同的隔振。 一种称为主动隔振，一种称为被动隔振。
可见，粘性阻尼力所做的功与振幅的平方成正比， 与振动频率也成正比。
当每个周期的能量输入与耗散相等时，由上
两方程，有
在发生共振时ω=ωn，φ=π/2，可得
这时激励每个周期所做的功最大，阻尼力所消耗 的能量也最大。
括号内第一项是常量，第二项是频率2ω的正弦波。
例 3.5—2
设 F=10sinπt(N) ， x=2sin(πt-30o)(cm) ，
振动经过一段时间之后就会停止。在强迫振动
中，激励对振动物体做功，能量不断输入振动
系统，当能量输入与能量耗散相等时，振幅保 持常值，系统进行稳态振动。现在就来说明激 励与阻尼在强迫振动中所做功的计算方法。
(1)简谐激振力在一个周期内所做的功
设有激励F=F0sinωt，沿x轴方向，作用于物体m
上，其运动方程的解为x=xsin(ωt-φ)，则在一个周 期内激励所做的功为
选取λ值在2.5～5之间隔振效果已经足够了。
(3)当λ> 时，传递率随相对阻尼系数ζ的增
大而提高。即在此情况下增大阻尼不利于隔振。
3．4振动测量仪器
振动测量仪器基本上分为三
类：即位移计 、速度计和加
速度计。它们都是利用支承
运动产生的强迫振动振幅频 率特性制成的 。图示意了测 振仪的 基本原理，测振仪内部包括一个惯性质量m、弹簧k 和阻尼c，组成一个单自由度振动系统。测振时直 接把仪器外壳与振动物体固接，外壳随振动物体一
工程结构的阻尼和隔振设计
未来研究方向探讨
智能化阻尼和隔振技术
随着人工智能和大数据技术的发展，未来可研究如何将智能算法应用 于阻尼和隔振设计中，实现自适应调节和优化控制。
新型阻尼材料和隔振技术
02 03
隔震支座
隔震支座是一种特殊的阻尼装置，用于隔离地震波向上部结构的传播。 它允许建筑物在地震时相对于地面发生水平位移，从而减小地震力对上 部结构的影响。
耗能支撑
耗能支撑是一种具有滞回特性的支撑构件，能够在地震中通过塑性变形 消耗能量，减轻主体结构的损伤。
桥梁结构中的隔振设计
隔震沟
在桥梁结构中，隔震沟被用于隔离地震波向桥墩的传播。通过在桥墩周围设置隔震沟，可 以减小地震力对桥墩的作用，保护桥梁免受地震破坏。
阻尼材料
用于吸收和消耗振动能量，减少振动的幅度和持续时 间。常用的阻尼材料有橡胶、沥青等。
辅助结构
用于固定隔振元件和阻尼材料，保证整个隔振系统的 稳定性和可靠性。
隔振效果评价指标
传递率
表示隔振系统对振动传递的阻隔 程度，通常以分贝（dB）为单位 进行衡量。传递率越低，隔振效 果越好。
固有频率
指隔振系统自身固有的振动频率 。当外界振动频率接近固有频率 时，隔振系统容易发生共振，导 致隔振效果降低。
粘弹性阻尼材料
兼具粘性和弹性，能耗散振动能量，适用于各 种复杂结构的阻尼设计。
复合阻尼材料
通过不同材料的组合，实现宽频带、高效能的阻尼效果，满足特殊工程需求。
智能控制技术在隔振系统中应用
主动隔振技术
采用作动器对结构施加反向振动，抵消外部激励 引起的振动，实现高精度隔振。
阻尼对浮筏隔振性能的影响研究
的数学 模 型 。 由于 阻 尼 的本 质 和 表 现 均 相 当 复 杂 ， 应 的模 型 也 很 多 ， 相 ＡＮＳ ＹＳ提 供 了强 大 丰 富 的阻 尼 输 入 方法 ， 此 正确 理 解 ＡＮＳ 为 ＹＳ中各 阻
单元 阻尼 和全结构 恒定 阻尼 比。
瑞利 阻 尼 对 应 ａＭ ＋ Ｋ ； 料 阻 尼 对 应 材
— —
质量 ；
是 一 构 刚度 ； 一 结
。一
系 统 的无 阻尼 自振频 率 。
在多 自由度 系统 中采 用 等 效 粘滞 阻尼 ， 尼 阻
力 向量 的表达式 为
Ｆｄ 一 （） ３
近几 十年来 ， 人们 提 出了多种 阻尼 理论 假设 ，
式 中：ｆ Ｆ｛ 一
， … 一
阻尼 力列 向量 ；
能量 的 能力 。也 就 是 将 机 械 振 动及 声 振 的能 量 ，
在 实 际应用 中通 常是 用不 同频 率下 的阻尼 比 来表 征 系统 的阻尼 。
一 ＝ ＝＝ 一 —
ｃ
２ ㈨ ｏ ２
（） ２
、 一
转变 成热 能或 其 他 可 以损耗 的 能量 ， 而起 到减 从 振及 降 噪 的 目的 。引 起 结 构 能 量 耗 散 的 因素 很
收 稿 日期 ：０００— ６ ２ １—４２
— —
等效粘滞阻尼矩阵；
节点 的速 度 向量 。
阻尼减震和隔振的原理区别
阻尼减震和隔振的原理区别阻尼减震和隔振是两种常见的减震控制方法，它们在原理和应用场景上有一定的区别。
阻尼减震是一种通过增加系统的阻尼来减小振动幅度的方法。
在实际系统中，振动往往是由于系统存在不稳定的共振频率或共振模态引起的，而阻尼可以通过吸收系统的振动能量来减小振幅，并且降低系统共振的危害性。
阻尼减震的原理可以通过振动系统的阻尼比以及阻尼对系统动力学特性的影响来解释。
阻尼比是描述阻尼效应强弱的比值，即阻尼力和系统的临界阻尼力之比。
当阻尼比小于1时，系统处于过阻尼状态，振动幅度较小且趋于稳定；当阻尼比等于1时，系统处于临界阻尼状态，振动幅度最小但需要的时间最长；而当阻尼比大于1时，系统处于欠阻尼状态，振动幅度大且持续时间较短。
因此，合理选择适当的阻尼比可以有效控制系统的振动幅度。
在阻尼减震中，常用的减震器有阻尼器、液体阻尼器、摩擦减震器等。
阻尼器中通常用高频阻尼器来吸收系统高频范围内的振动能量，而低频阻尼器则用来分散和吸收系统低频范围内的振动能量。
液体阻尼器通过液体的粘滞阻力和离心力来消耗振动所带来的能量，在大多数情况下能够提供较好的阻尼效果。
摩擦减震器则是通过材料之间的摩擦力来吸收振动能量，其实现简单且成本较低。
隔振是一种通过隔离系统与外界环境的接触来减小振动幅度的方法。
在实际工程中，许多设备受到地震、机械冲击或交通振动等外部振动的干扰，而隔振技术可以将这些外部振动隔离，从而保护设备的正常工作。
隔振的原理可以通过系统的共振频率以及隔振材料的固有频率来解释。
在隔振中，系统具有的共振频率是关键。
当外部振动频率接近系统的共振频率时，系统振幅会大幅度增大，从而产生共振现象。
而隔振系统则会添加隔振垫、弹簧、隔振支座等隔振材料，这些材料具有较低的固有频率，即其自身的共振频率较高。
通过合理设计隔振系统的刚度和阻尼等参数，可以使得系统的共振频率远离外部振动频率，从而减小振动幅度。
在隔振中，常见的隔振材料有弹簧、橡胶隔振垫、隔振支座等。
系统阻尼对隔振效率的影响研究
系统阻尼对隔振效率的影响研究博雨 博播摘要：引用隔振效率计算公式，采用实例计算方法，得出积极隔振中系统阻尼对隔振效率的影响规律。
研究表明，随着系统阻尼的增大隔振效率逐渐下降，但是随着频率比的增大隔振效率都升高。
系统阻尼增大时，设备质量对隔振效率也有一定影响。
1 前言目前，隔振降噪的应用多起来，采用积极隔振或主动隔振,往往能满足减震降噪要求。
但隔振系统阻尼对隔振效率的影响研究还很少，本文讨论积极隔振中阻尼比对隔振效率的影响，以供参。
2 隔振效率计算隔振系数T ，表示传到基础的力与机械设备产生的干扰力比值。
T = F 传/F 干 （1）传到基础的力越小越好，因此隔振系数T <1。
根据隔振理论，隔振系数与振动系统的阻尼比，频率比有关： T= 2222224)1(41λζλλζ+-+ （2） 式中，λ为频率比，λ =ω/ωn ，即干扰力园频率ω与系统固有园频率ωn 之比；ζ为阻尼比。
ζ=c/2m ωn (3)式中，m 为振动质量或被隔振设备质量，kg ；c 为系统阻尼系数，N ·S/m 。
当忽略阻尼时，（2）式可简化为：T= 2)1(1λ- （4） 3 实例计算以制冷压缩机组积极隔振为例，计算隔振系统有关参数的关系。
制冷压缩机组重量为2800kg,计算时转数取550(r/min)-2800(r/min)，既激振力频率在57.6（rad/s ）-298.5（rad/s ）之间，从而得到频率比为3.6-18.8。
另，根据资料[积极隔振系统的最佳阻尼比为ξ= 0.05-0.2，因此将有关参数代入（2）式中，即可计算隔振系数T ，从而得出隔振效率（η=1-T ）。
由计算可知，阻尼比为零（既无阻尼时）隔振效率最高，而且随着阻尼比增加而逐渐降低。
同时，也可以看到，不同频率比下降的规律几乎相同。
另外可知，随着频率比增大隔振效率增高，且不同阻尼比的增幅也几乎相同。
当阻尼很小时，如ξ=0.05以下，隔振效率与无阻尼差别不大，因此采用弹簧元件做隔振时由于金属弹簧的阻尼系数很小，因此对隔振效率影响不大。
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隔振与阻尼的关系
隔振是利用振动元件间阻抗的不匹配，以降低振动传播的措施。
隔振技术常应用在振动源附近，把振动能量限制在振源上，不向外界扩散，以免激发其他构件的振动；也应用在需要保护的物体附近，把需要低振动的物体同振动环境隔开，避免物体受振动的影响。
采取隔振措施主要是设计合适的隔振器。
隔振的原理是把物体和隔振器（主要是弹簧）系统的固有频率设计得比激发频率低得多（至少低3倍）;但对高频振动要注意把隔振器的特性阻抗设计得与连结构件的特性阻抗有很大变化（至少差3倍）。
为此,隔振器如用钢丝弹簧，还要垫上橡皮、毛毡等作的垫子。
在隔振器的设计中，还应该考虑阻尼的作用。
对启动过程中变速的机械，设计隔振器时应加阻尼措施，以免经过共振频率时振动过大。
阻尼是通过粘滞效应或摩擦作用把振动能量转换成热能而耗散的措施。
阻尼能抑制振动物体产生共振和降低振动物体在共振频率区的振幅，具体措施就是提高构件的阻尼或在构件上铺设阻尼材料和阻尼结构。
如近年来研制成的减振合金材料，具有很大的内阻尼和足够大的刚性，可用于制造低噪声的机械产品。
另外，在振动源上安装动力吸振器，对某些振动源也是有效的降低振动措施。
对冲击性振动，吸振措施也能有效地降低冲击激发引起的振动响应。
电子吸振器是另一种类型的吸振设备。
它的吸振原理与上述隔振、阻尼不同，它是利用电子设备产生一个与原来振动振幅相等、相位相反的振动，来抵销原来振动以达到降低振动的目的（见有源降噪）。
隔振和阻尼的关系一般情况下,隔振设备和阻尼设备的功能是差不多的，两者是相辅相成的，所以在选型的时候，一定要挑选合理的平衡点。
阻尼的作用
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单纯从隔振观点来说，阻尼的增加会降低隔振效果，但是在机器的实际工作过程中，外界的激励，除简谐型外还可能包含一些不规则的冲击，由于冲击会引起设备较大振幅的自由振动，增加阻尼的目的就是能使自由振动很快消失，尤其是当隔振对象在起动及停车而经过共振区时，阻尼就显得更加重要。
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