在现场或实验室对振动系统的实物或模型进行的试验。振动系统是受振动源激励的质量弹性系统,如机器、结构或其零部件、生物体等。振动试验是从航空航天部门 发展起来的, 现在已被推广到动力机械、 交通运输、建筑等各个工业部门及环境保护、劳动保护方面,其应用日益广泛。振动试验包括响应测量、动态特性参量测定、载荷识别以及振动环境试验等内容。
响应测量
主要是振级的测量。为了检验机器、结构或其零部件的运行品质、安全可靠性以及确定环境振动条件,必须在各种实际工况下,对振动系统的各个选**和选定方向 进行振动量级的测定,并记录振动量值同时间变化的关系(称为时间历程)。对周期振动,主要测定振级(位移、速度、加速度或应变的幅值或有效值)和振动周 期;对瞬态振动和冲击,主要测定位移或加速度的峰值和响应持续时间;对平稳随机振动,主要测定力和响应的时间历程的均值和方差等;对非平稳随机振动, 可把时间划分为许多小段,测定各小段内时间历程的均值和方差,找出它们同时间的关系,并以此作为振级的度量。
许多机器的振动速度在很宽频率范围内几乎为常数,所以可用在机器上选**测得的振动速度的有效值作为机器振动强烈程度(称为振动烈度)的指标。
参量测定
为了设计和试制新机器或在改造旧机器时解决减振问题,以及为了提高振动机械的效率,必须了解系统的动态特性参量。动态特性参量很多,对于线性系统,常用 的为模态参量,包括各阶固有频率、振型、模态质量或模态刚度、模态阻尼比。模态参量可以换算出物理坐标(即几何坐标)中的力学参量,包括集中质量、刚度和 阻尼矩阵。
测定方法
在工程设计中,有时只需知道低阶(如一、二阶)固有频率、振型以及阻尼系数,可用简易方法测定这些参量:
①固有频率测定 用敲击或突然卸载使系统产生自由振动,记录其衰减波形并与仪器中的时标信号比较,或将信号发生器产生的固定频率正弦波和衰减波形输入射线 示波器,由示波器显示的利萨如图形求得一、二阶固有频率。如果有激振器或振动台,则可对系统进行步进频率激振或低速扫频激振以寻找共振频率,在小阻尼时共 振频率近似等于固有频率。
②振型测定 手持木质或铝质探针接触被测系统各点,由撞击声音(或凭手感)测定所有不振动点的位置,即节线位置。对水平放置的平板型系统,可在平板上撒上砂粒,振动时砂粒将聚集到节线上,由节线分布情况即可大致判断振型。
③阻尼测定 可采用衰减振动法、共振法和相位法。衰减振动法是用记录仪记录自由振动的衰减波形,由相邻同向的两次或数次的振幅的衰减率算出阻尼值;共振法是由共振时振幅和共振区频率带宽算出阻尼值;相位法是由共振区相位随频率变化关系算出阻尼值。
某地铁道床隔振结构及隧道结构振动测试
该项目主要是了解地铁运行过程中道床隔振结构的隔振效果的测试,了解过车时产生的振动对隧道结构产生的影响,下图是我公司技术人员在晚上地铁停运后现场测试和安装传感器的一些照片。
声音的有频率计权特性,那么人体对振动的响应是否也是具有频率特性呢?是肯定的!由于振动与声音对人体作用的部位不同,具体而言振动对人的影响包括人对振动的反应和振动对人的影响两个方面。
人体实际也是一个弹性系统,因此人体对振动的反应也主要取决于振动的频率特性和振动的方向。一般而言,全身垂直振动时,在4~8Hz处有个的共振峰,称作共振频率,它主要由胸部共振产生,对胸腔内脏影响。在10Hz附近还有一个较小的共振峰,称作*二共振频率,它由腹部共振产生,对腹部内脏影响较大。头部共振频率为2~30Hz和500~1000Hz,共振时,对大脑与头面部影响很大。手的共振频率为30~40Hz。另外,人体在对水平方向振动的感受要比垂直振动敏感一些。此外,除在受振方向上产生振动外,在其它方向上也会出现一些振动。如在人体受到低频横向振动作用时,头部会产生椭圆形振动。横向振动频率越高,头部垂直振动成分愈大;当频率达4~5Hz时,头部几乎成了垂直的振动。
振动测试方法按物理过程可分为机械法、光测法和电测法三类。
机械法。
目前测试轨道交通运行产生的振动和结构噪声主要有以下标准:
GB/T 50355-2018住宅建筑室内振动限值及其测量方法标准
HJ 793-2016城市轨道交通(地下段)结构噪声检测方法
JGJ/T 170-2009 城市轨道交通引起建筑物振动与二次噪声限值及其测量方法标准
DB31/T470-2009 城市轨道交通(地下段)列车运行引起的住宅室内振动与结构噪声限值及测量方法
其中GB/T 50355-2018为国家标准,因此该标准的适应范围广也有效;HJ 793-2016为环保部标准,该标准仅给出了结构噪声的测试方法,也没有给出评价标准;JGJ/T 170-2009为行业标准;DB 31/T470-2009为上海市地方标准,原则上仅在上海有效。
由于振动的形式和频率对人体不同部位产生影响均不同,因此在振动频率计权需要考虑振动对人体各个部位或者整体的影响。
因此总体而言,振动频率计权与声音频率计权类似,也包含多种计权方式。但声音的频率计权主要是依据使用的场合不同采用不同的计权方式,并且目前绝大多数情况下,采用A计权方式,其计权频率范围涵盖整个可听声频率。但是振动的计权主要考虑的是振动对人体各个部分的影响,其频率范围主要集中在80Hz低频段以内,这与声音是完全不一样的。
机械振动是指物体在平衡位置附近的往复运动,在机械振动的过程中,振动物体的一些物理参数,如位移、速度等,将发生反复变化,由此对日常生活和工程项目带来一定的危害。例如,振动会引起噪声污染,从而对人体产生损害;会加剧构件的疲劳和磨损,缩短机器使用寿命等
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