2008年環(huán)保工程師專業(yè)知識四精選講義(15)

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二、阻尼減震的基本原理
    固體振動時(shí),使固體振動的能量盡可能多地耗散在阻尼層中的方法,稱為阻尼減震。
    阻尼是指阻礙物體的相對運(yùn)動、并把運(yùn)動能量轉(zhuǎn)化為熱能或其他可以耗散能量的一種作用。
    阻尼的作用主要有以下五個方面:
    (1)阻尼有減小機(jī)械結(jié)構(gòu)的共振振幅,從而避免結(jié)構(gòu)因動應(yīng)力達(dá)到極限造成結(jié)構(gòu)破壞。
    (2)阻尼有助于機(jī)械系統(tǒng)受到瞬間沖擊后,很快恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)。
    (3)阻尼有減少因機(jī)械振動所產(chǎn)生的聲輻射,降低機(jī)械性噪聲。
    (4)可以提高各類機(jī)床、儀器等的加工精度、測量精度和工作精度。各類機(jī)器尤其是精密機(jī)床,在動態(tài)環(huán)境下工作需要有較高的抗震性和動態(tài)穩(wěn)定性,通過各種阻尼處理可以大大提高其動態(tài)性能。
    (5)阻尼有助于降低結(jié)構(gòu)傳遞振動的能力。
    從物理現(xiàn)象上區(qū)分,阻尼大致可分為以下6類:
    (1)工程材料內(nèi)阻尼
    工程材料種類繁多,盡管其耗能的微觀機(jī)制有差異,宏觀效應(yīng)卻基本相同,都表現(xiàn)為對振動系統(tǒng)具有阻尼作用,因這種阻尼起源于介質(zhì)內(nèi)部,故稱為工程材料內(nèi)阻尼。
    (2)液體的黏滯阻尼
    在實(shí)際工程中,各種結(jié)構(gòu)往往與流體相接觸,而大部分流體都具有一定黏滯性,當(dāng)這些結(jié)構(gòu)相對其周圍流體介質(zhì)運(yùn)動時(shí),后者給前者以運(yùn)動阻力,對振動物體做負(fù)功,使其損失一部分機(jī)械能,這些機(jī)械能最終轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋?BR>    (3)結(jié)構(gòu)阻尼與庫侖摩擦阻尼
    相互壓緊的兩個表面有滑動趨勢,或者出現(xiàn)相對滑動時(shí),這兩個表面上立即產(chǎn)生一對方向相反的力,這就是干摩擦力,也叫做庫侖阻尼力。
    (4)沖擊阻尼
    沖擊阻尼是另一種結(jié)構(gòu)耗能方式。工程中可以通過設(shè)置沖擊阻尼器來獲得沖擊阻尼,例如砂、細(xì)石、鉛丸或其他金屬塊、以至于硬質(zhì)合金等,均可用做沖擊塊,以獲得沖擊阻尼。
    (5)輻射阻尼
    當(dāng)振動物體帶動周圍連續(xù)介質(zhì)運(yùn)動時(shí),振動物體的一部分運(yùn)動能量以波的形式傳播出去。這些能量的絕大部分不再回到振動物體上,因此,振動物體損失了這部分能量,其宏觀表現(xiàn)相當(dāng)于存在做負(fù)功的阻尼力,這就是輻射阻尼。
    (6)磁電效應(yīng)阻尼
    機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程中,由磁電效應(yīng)產(chǎn)生阻尼,家用電度表中阻尼結(jié)構(gòu)實(shí)質(zhì)上就是機(jī)械能與電能的轉(zhuǎn)換器,它產(chǎn)生的磁電效應(yīng)可以稱之為渦流阻尼。
    阻尼減震的簡要原理是,阻尼可使沿結(jié)構(gòu)傳遞的振動能量衰減,還可以減弱共振頻率附近的振動。常用的阻尼材料是那些具有顯著內(nèi)損耗、內(nèi)摩擦的材料,典型的如瀝青、橡膠以及其他一些高分子材料。