1隔振理论的要素及隔振设计方法
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建筑减震与隔震设计地震是自然界最令人恐惧的自然灾害之一。
破坏力巨大的地震常常导致建筑结构的倒塌,给人们的生命财产造成巨大损失。
因此,建筑减震与隔震设计变得尤为重要,它们可以有效地减少地震对建筑物的破坏。
建筑减震设计主要是通过结构改良,降低建筑在地震中的震动响应。
这种设计方法可以从多个方面入手。
首先,在建筑设计阶段,就应该合理布置建筑的结构构造,并使用适当的材料。
一些高耗能材料如钢、混凝土等具有较好的抗震性能,所以在设计中要选择这些材料。
此外,合理设置剪力墙、悬挑结构、隔震层等都能够增加建筑的抗震能力。
其次,建筑减震设计还可以利用减震器的原理。
减震器是一种通过改变建筑结构刚度和阻尼来减少地震能量输入的装置。
常见的减震器有液体减震器和摆锤减震器等。
液体减震器利用在液体中传播的阻尼力来减小结构振动,而摆锤减震器则是通过改变建筑的重心位置来实现减震。
这些减震器可以通过数学模型计算出最佳设计参数,从而达到更好的减震效果。
隔震设计与减震设计相似,都是通过改变建筑结构的属性来减少地震对建筑物的破坏。
而隔震设计更加注重的是通过与地基的隔离来减少地震波传输到建筑结构中的能量。
隔震设计的主要工作是设计和应用隔震层或者隔震装置。
隔震层可以分为刚性隔震层和弹性隔震层。
刚性隔震层是通过刚性材料来限制地震能量的传播,而弹性隔震层则是通过使用弹性材料来吸收地震波的能量。
隔震装置一般使用隔震基础,将建筑与地基分离,从而达到隔震效果。
隔震设计的目标是减少地震活动对建筑物的影响,保护人们的生命安全。
在工程中,通常通过分析地震特性和建筑结构特性来选择适当的隔震层或装置。
而为了达到更好的效果,还可以采用多层隔震设计。
多层隔震设计即在建筑物的不同层面使用不同类型的隔震层或装置,从而在吸收地震能量、减小破坏力方面具有更好的效果。
总而言之,建筑减震与隔震设计是保护建筑物和人们生命安全的关键措施。
它们可以通过不同的设计方法和结构改良,降低建筑在地震中的响应和破坏。
橡胶隔振设计指导设计和选用的原则:优先选用标准产品,对于一些有特殊要求而又无标准的产品,则可根据需要自行隔振设计。
隔振设计主要流程:1)输入:隔振系统固有频率和减振装置刚度的要求,输出:减振装置的形状和几何尺寸;2)输入:系统通过共振区的振幅要求,输出:阻尼系数或阻尼比;3)输入:隔振系统所处的环境和使用期限,输出:橡胶的材料。
隔振设计原则:结构紧凑、材料适宜、形状合理、尺寸尽量小以及隔振效率高。
具体设计和选用时,还应注意以下因素:1)载荷特点:确保支撑物的重心与支撑点中心重合,载重后的支撑面与基础面平行。
很多零件支撑大多采用几何对称布置,而设备的重心却往往偏离几何对称轴,设计时需将该偏差考虑进去。
在设计和选用减振器时,不仅要考虑总重量,还应考虑各支撑部位的重力大小,以确定每个减振器的实际承载量,使产品安装减振器后,其安装平面与基础平行。
2)减振装置的总刚度应满足隔振系数的要求。
此外,无论产品的支撑布置是否与几何中心对称,均应使各支撑部位的减振装置刚度对称于系统的惯性主轴。
3)减振装置的总阻尼既要考虑系统通过共振区时对振幅的要求,也要考虑隔振区隔振效率,尤其是在频率较高时对振动衰减的要求。
减振装置设计:橡胶减振器是以橡胶作为减振器的弹性元件,以金属作为支撑骨架,故称为橡胶一金属减振器。
这种减振器由于使用橡胶材料,因而阻尼较大,对高频振动的能量吸收尤为显著,当振动频率通过共振区时,也不至产生过大的振幅。
橡胶能承受瞬时的较大形变,因此能承受冲击力,缓冲性能较好。
这种减振器采用天然橡胶,受温度变化大,当温度过高时,表面会产生裂纹并逐渐加深,最后失去强度。
此外,天然橡胶耐油性差,对酸性和光等反应敏感,容易老化。
近年来化工技术的发展,人工橡胶使其工作性能大大提高,如有多种可在油中使用的改性橡胶,出现了使用温度可在 1 00 ℃以上的改性橡胶。
常用的橡胶减振器有 JP 型和 JW 型,性能基本相同,仅结构外形上有区别。
一、减振与隔振的概念减振是工程上防止振动危害的主要手段。
减振可分为主动减振和被动减振。
主动减振是在设计时就考虑消除振源或减小振源的能量或频率,在精密仪器、航空航天设备、大型汽轮发电机组及高速旋转机械中应用较多,但费用昂贵,普通工程机械中应用较少。
被动减振有隔振和吸振等。
隔振又可分为主动隔振和被动隔振。
为了防止或限制振动带来的危害和影响,现代工程中采用了各种措施,归纳起来有以下几条原则:1.减弱或消除振源(主动减振)这是一项积极的治本措施。
如果振动的原因是由于转动部件的偏心所引起的,可以用提高动平衡精度的办法来减小不平衡的离心惯性力。
对往复式机械如空气压缩机等也需要注意惯性力的平衡。
2.远离振源(被动隔振)这是一种消极的防护措施。
如精密仪器或设备要尽可能远离具有大型动力机械、压力加工机械及振动机械的工厂或车间,以及运输繁忙的铁路、公路等。
3.提高机器本身的抗振能力(主动减振)衡量机器结构抗振能力的常用指标是动刚度,动刚度在数值上等于机器结构产生单位振幅所需的动态力。
动刚度越大,则机器结构在动态力作用下的振动量越小。
4.避开共振区根据实际情况尽可能改变系统的固有频率(主动减振)或改变机器的工作转速(被动减振),使机器不在共振区内工作。
5.适当增加阻尼(阻尼吸振)阻尼吸收系统振动的能量,使自由振动的振幅迅速衰减,对于强迫振动的振幅有抑制作用,尤其在共振区内甚为显著。
6.动力吸振(被动吸振)对某些设备上的测量或监控仪表,采用在仪表下安装动力吸振器的方法可稳定仪表的指针,提高测量精度。
7.采取隔振措施用具有弹性的隔振器,将振动的机器(振源)与地基隔离,以便减少振源通过地基影响周围的设备,这就是主动隔振或积极隔振;或将需要保护的精密设备与振动的地基隔离,使不受周围振源的影响,这就是被动隔振。
下面介绍隔振的基本理论。
被隔振的机器或设备与隔振器相比,可认为前者只有质量而不计弹性,后者是只有弹性和阻尼而不计质量,这样在只考虑单方向振动的情形下,可简化为单自由度隔振系统,如图14-16所示。
隔振基本原理主动隔振和被动隔振的共同点是安装减振器(弹簧),但减振器安上去后,可能使要保护的电子产品的振动减小了。
也可能使振动比原来更大。
因此必须了解振动的基本原理,否则可能会得到相反的结果。
1.病动系统的组成机械振动时物体受交变力的作用,在莱一位置附近做往复运动。
如电动机放在一简支梁上,当电动机旋转时,由于转子的不平衡质量的惯性力引起电动机产生上下和左右方向的往复运动。
当限制其左右方向的运动时,就构成了最简单的上下方向的振动(单自由度系统的正弦振动),如图5—50(a)所示。
亿宾微电子电动机放在简支梁上,电动机的转动中心在0点,转子质量为mf,重心偏移在口点,偏心距为‘,转子转动的角速度为m,则转动时,转子产生的离心力为EJ,zJ的垂直分量为y2,水平分量为D:。
如果限制左右方向的运动,则电动机仅受yJ的交变作用。
如果只考虑简支梁的弹性,不计其质量,电动机连同底座的质量为m,视为一个集中质量,则电动机的振动模型可表示为图5—50(b),该图即为其力学模型。
研究机械振动时,往往把实际的复杂系统进行简化,抓主要因素,得出力学模型,然后用力学模型进行分析计算。
几种常见的振动力学模型如图5—5l所示,5—51(a)是单自由度系统自由振动;图5—51(b)是单自由度系统阻尼自由振动;图5—51(c)、5—51(d)是单自由度系统的强迫振动的两种形式。
固5—5l(c)中激振以交变力形式存在,图5—51(d)中激振以支承振动位移的形式加于系统。
物体呼弹性回复力和重力的作用,并只能在一个方向上振动的机械振动称为单自从图5—52(b)可以看出,这种振动只要一开始,就会不停地进行下去,这显然是不行的。
只要给振动系统加上阻尼f(常用阻尼比D表示),如图5—5l(b)所示,振动就很挟消失,这种振动称为阻尼自由振动。
3.单自由度系统的阻尼强迫振动实际产品的持续振动是取外来激振对弹性系统做功,即输入能量以弥补阻尼所消耗的能量来进行的。
建筑结构的隔震、减振和振动控制发布时间:2022-11-03T01:45:58.410Z 来源:《城镇建设》2022年6月12期作者:马波[导读] 人们对现代建筑物的要求不仅停留在舒适、美观上,还有躲避恶劣气候与自然灾害的原始功能需求。
马波中环城乡规划设计有限公司阿克苏分公司新疆阿克苏 843000摘要:人们对现代建筑物的要求不仅停留在舒适、美观上,还有躲避恶劣气候与自然灾害的原始功能需求。
近年来我国地震频发,作为最常见的地质灾害之一,地震具有严重的突发性与破坏性,一旦发生则会对地震灾害位置上的建筑物与地貌地形造成严重破坏,还会对人们的生命财产安全造成巨大威胁。
因此建筑结构的隔振、减震以及振动控制成为了摆在建筑行业面前的重要课题,在此背景下,本文将对建筑结构的隔振、减震和振动控制进行研究,希望可以为今后的建筑结构设计起到参考作用。
关键词:建筑结构;隔振;减震;振动控制引言:随着人们生活水平的不断提升,安全意识也在逐步提升,因此对建筑物安全性与耐久性提出了更高的要求。
对此,应从建筑物的减震结构入手,通过采用多项有效措施,提升建筑物的隔振、减震、抗震性能,从而提升建筑物的稳定性与耐久性,保障人们的生命财产安全。
一.建筑结构的隔振、减震概述传统建筑通常会采用严格的设计方法,利用结构的变形对地震能量进行吸收和消耗,这样的结构对于一些等级较低的地震可以实现一定的防震效果,但在等级较高的地震面前作用不大,无法吸收和消耗高等级地震带来的巨大能力,不能为人们与建筑结构提供充分的安全保障。
对于这样的情况,许多建筑专家都在积极探索抗震能力更强的建筑结构抗震体系,隔振、减震、振动控制技术也因此诞生。
1.建筑结构隔振工作原理建筑结构的防震体系是基于隔震层的设置而产生作用的,我们可以将建筑结构分为上部结构、隔震层以及下部结构三部分,在地震由下至上地释放能量时,所释放出的能量将从下部结构传递至中间的隔震层,此时隔震层会将大部分地震能量进行吸收和消耗,最后仅剩极小部分的地震能量会传递至上部结构,在隔震层的作用下,上部结构在接收地震能量后会产生一定的弹性,所以这小部分能量对上部结构产生的影响微乎其微,不会对建筑物与人们的生命安全造成威胁。
一、减振与隔振的概念减振是工程上防止振动危害的主要手段。
减振可分为主动减振和被动减振。
主动减振是在设计时就考虑消除振源或减小振源的能量或频率,在精密仪器、航空航天设备、大型汽轮发电机组及高速旋转机械中应用较多,但费用昂贵,普通工程机械中应用较少。
被动减振有隔振和吸振等。
隔振又可分为主动隔振和被动隔振。
为了防止或限制振动带来的危害和影响,现代工程中采用了各种措施,归纳起来有以下几条原则:1.减弱或消除振源(主动减振)这是一项积极的治本措施。
如果振动的原因是由于转动部件的偏心所引起的,可以用提高动平衡精度的办法来减小不平衡的离心惯性力。
对往复式机械如空气压缩机等也需要注意惯性力的平衡。
2.远离振源(被动隔振)这是一种消极的防护措施。
如精密仪器或设备要尽可能远离具有大型动力机械、压力加工机械及振动机械的工厂或车间,以及运输繁忙的铁路、公路等。
3.提高机器本身的抗振能力(主动减振)衡量机器结构抗振能力的常用指标是动刚度,动刚度在数值上等于机器结构产生单位振幅所需的动态力。
动刚度越大,则机器结构在动态力作用下的振动量越小。
4.避开共振区根据实际情况尽可能改变系统的固有频率(主动减振)或改变机器的工作转速(被动减振),使机器不在共振区内工作。
5.适当增加阻尼(阻尼吸振)阻尼吸收系统振动的能量,使自由振动的振幅迅速衰减,对于强迫振动的振幅有抑制作用,尤其在共振区内甚为显著。
6.动力吸振(被动吸振)对某些设备上的测量或监控仪表,采用在仪表下安装动力吸振器的方法可稳定仪表的指针,提高测量精度。
7.采取隔振措施用具有弹性的隔振器,将振动的机器(振源)与地基隔离,以便减少振源通过地基影响周围的设备,这就是主动隔振或积极隔振;或将需要保护的精密设备与振动的地基隔离,使不受周围振源的影响,这就是被动隔振。
下面介绍隔振的基本理论。
被隔振的机器或设备与隔振器相比,可认为前者只有质量而不计弹性,后者是只有弹性和阻尼而不计质量,这样在只考虑单方向振动的情形下,可简化为单自由度隔振系统,如图14-16所示。
实验二 隔振和减振实验主动隔振实验一、实验目的1、学习隔振的基本知识;2、学习隔振的基本原理;3、了解主动隔振效果的测量。
二、实验仪器安装示意图三、实验原理隔振的作用有两个方面:一是减少振源振动传至周围环境;二是减少环境振动对物体或设备的影响。
原理是在设备和底座之间安装适当的隔振器,组成隔振系统,以减少或隔离振动的传递。
有两类隔振,一是隔离机械设备通过支座传至地基的振动,以减少动力的传递,称为主动隔振;另一种是防止地基的振动通过支座传至需保护的精密设备或仪表仪器,以减小运动的传递,称为被动隔振。
在一般隔振设计中,常常用振动传递比T 和隔振率η来评价隔振效果。
主动隔振传递比等于物体传递到底座的振动与物体振动之比,被动隔振传递比等于底座传递到物体的振动与底座的振动之比,两个方向的传递比相等。
隔振效率: η=(1- T ) ·100% 传递比T : ]u D )u -/[(1u D (1T 222222++=)式中D 为阻尼比,0fu f =为激振频率和共振频率的比。
只有传递比小于1才有隔振效果。
因此T <1的区域称为隔振区。
四、实验步骤1、把5kg 空气阻尼器组成的隔振器放在底座上,偏心激振电机安装在隔振器上,偏心电机的电压有调压器输出端提供。
220v 电源线接到调压器的输入端,一定要小心防止接错,要注意调压器的输入和输出端,防止接反。
2、在隔振器下托板上安装一加速度传感器,在上托板上安装以加速度传感器,分别接入ZJY-601A 型振动教学试验仪的第一和第二通道,输出的信号接到采集仪的第一和第二通道。
3、开机进入DASP2000标准版软件的主界面,选择单通道按钮。
进入单通道示波状态进行波形和频谱同时示波。
4、在采集参数菜单中设置采样频率为500HZ,程控1倍、采样点数2K、工程单位μm。
5、调节调压器改变电机转速,使系统产生共振,打开数据列表按钮从频率计中读取频率值f0、振幅以及第一通道的峰值A1和第二通道的峰值A2。
太阳能板隔振器的设计和优化随着全球能源需求的不断增加和环境污染问题的日益严重,太阳能作为一种清洁、可再生的能源形式,正在逐渐成为人们关注的焦点。
太阳能板作为太阳能设备的核心部件之一,其隔振器的设计和优化对于系统的性能和寿命具有重要影响。
本文将着重介绍太阳能板隔振器的设计原理和优化方法。
太阳能板隔振器的设计目的是减少振动对太阳能板的影响,确保太阳能板在工作时的稳定性和性能。
太阳能板常常受到外部环境因素和内部组件振动等的影响,振动会导致太阳能板产生应力集中、损坏、性能下降等问题。
因此,设计一个有效的隔振器对于确保太阳能板的长期稳定运行至关重要。
首先,太阳能板隔振器需具备一定的刚度和弹性,能够吸收和减少来自各个方向的振动能量。
此外,为了提高隔振器的效果,还需要考虑隔振器的质量和形状,以及与整个系统的结合方式。
设计隔振器时,应综合考虑材料的刚性、密度和耐久性等因素,选择合适的材料制作隔振器,以满足太阳能板的需求。
其次,优化太阳能板隔振器可以通过结构设计和材料选择来实现。
结构设计方面,可以采用多级隔振设计,即通过在隔振器内部设置多个隔振层,以增加隔振效果。
此外,还可以利用减震机构来优化隔振器的效果。
材料选择方面,可以选用高弹性、耐久性好的材料,如弹簧钢、橡胶等,以提高隔振器的性能和使用寿命。
为了更好地优化太阳能板隔振器,可以采用模拟仿真和实验验证相结合的方法。
通过建立模型,可以对隔振器的性能进行仿真分析,如振动幅值、频率响应等。
同时,通过实验验证,可以对模拟结果进行验证和修正,以获得更准确的优化结果。
在进行太阳能板隔振器优化时,还需要考虑系统的整体集成和协调。
太阳能板隔振器与其他组件的协作和配合对于系统的性能至关重要。
因此,在设计隔振器时,需充分考虑系统的整体结构和布局,以确保太阳能板与其他组件之间的振动干扰最小化。
此外,为了进一步提升太阳能板的性能和稳定性,可以使用主动隔振技术。
主动隔振是利用控制系统主动减小振动幅度的一种技术。
设备隔振措施引言在许多工业和实验室环境中,存在许多震动和振动源,这些源会对一些精密的设备和仪器的工作稳定性和准确性产生负面影响。
为了解决这个问题,需要采取一系列的隔振措施来减少外部震动对设备的影响。
本文将介绍一些常见的设备隔振措施及其工作原理。
1. 胶垫隔振胶垫隔振是一种简单而有效的隔振方法。
它通过在设备和支撑面之间加入一层具有弹性的胶垫来减轻振动的传输。
胶垫隔振通过胶垫的柔性和能量吸收特性来降低传输到设备的振动能量。
胶垫隔振可以减少低频振动的传输效果比较好。
2. 悬浮隔振悬浮隔振是一种高级的隔振方法,它使用气体弹簧或电磁悬浮等技术将设备悬浮在空中,以减少外界振动对设备的影响。
悬浮隔振可以实现多自由度的隔振,并可以有效地减小低频振动的传输。
悬浮隔振系统通常由传感器、控制器和悬浮装置组成,可以实时监测外界振动并相应地调整悬浮装置的状态。
3. 被动隔振被动隔振是一种使用自行研发的隔振材料或隔振结构来减少外界振动的传输。
被动隔振通常采用吸振和隔振材料等方式来消除或吸收振动能量。
这些隔振材料和结构可以根据需要进行定制,以适应不同频率和振幅的振动。
被动隔振的优点是结构简单,无需外部能源,但其隔振效果受到频率和振幅的限制。
4. 主动隔振主动隔振是一种高级的隔振方法,它利用反馈控制系统实时调整隔振装置以适应变化的外界振动条件。
主动隔振系统通常由传感器、控制器和执行器等组成。
传感器监测外界振动,并将信号传递给控制器,控制器根据信号进行计算,调整执行器的状态以产生相应的力或位移,从而抵消外界振动。
主动隔振具有高度自适应性和隔振效果好的特点,但其系统复杂度和成本较高。
5. 环境隔离环境隔离是一种相对简单且经济的隔振方法,它通过将设备置于隔离舱或隔离室中来减少外界振动的传输。
隔离舱或隔离室由具有隔振特性的材料构建,有效地隔离了外界振动对设备的影响。
环境隔离对于对振动敏感的设备,如光学设备和精密仪器来说,是一种非常有效的隔振手段。
《复合波阻板隔振理论与设计》阅读随笔目录一、基本概念与原理 (2)1.1 复合波阻板隔振理论的基本概念 (3)1.2 复合波阻板隔振设计的基本原理 (4)二、复合波阻板的材料选择 (5)2.1 复合波阻板材料的种类与特性 (6)2.2 复合波阻板材料的选择原则与方法 (8)三、复合波阻板的设计方法 (9)3.1 复合波阻板的设计流程 (10)3.2 复合波阻板设计的优化方法 (12)四、复合波阻板隔振系统的设计与应用 (13)4.1 复合波阻板隔振系统的组成与结构 (15)4.2 复合波阻板隔振系统的设计与选型 (16)4.3 复合波阻板隔振系统的安装与调试 (17)五、复合波阻板隔振技术的实验研究 (18)5.1 复合波阻板隔振的实验方法与步骤 (20)5.2 实验结果分析与讨论 (20)5.3 实验报告撰写与总结 (21)六、复合波阻板隔振技术的工程应用与案例分析 (23)6.1 复合波阻板隔振技术在工程中的应用领域 (24)6.2 复合波阻板隔振技术在不同领域的案例分析 (26)七、复合波阻板隔振技术的发展趋势与展望 (27)7.1 复合波阻板隔振技术的发展趋势 (28)7.2 复合波阻板隔振技术的未来展望 (29)一、基本概念与原理在阅读《复合波阻板隔振理论与设计》这本书的过程中,我深入了解了复合波阻板隔振技术的基本概念与原理。
该书系统地介绍了这一技术的定义、发展历程、应用领域及其重要性。
在阅读过程中,我深刻感受到该技术对于提高机械设备的运行稳定性和减少环境噪声污染的潜在价值。
在阅读本书的第一部分时,我了解到复合波阻板隔振技术主要涉及的基本原理包括弹性力学、振动理论以及声学原理。
通过对弹性力学的学习,我明白了波阻板在不同力学条件下的形变特性,这有助于分析隔振系统的性能。
振动理论在隔振设计中扮演着核心角色,通过对振动源和传播路径的分析,可以制定出有效的隔振策略。
声学原理的应用使得复合波阻板隔振技术不仅局限于减少机械振动,还能有效地降低噪音污染。
准等温气动准零刚度隔振机构设计一、隔振的“秘密武器”咱们都知道,生活中总有些东西特别“吵”,比如大街上那辆“轰轰”作响的货车,或者是办公室里的打印机每次吐出来一大堆文件时的“嘎嘎”声,听得让人抓狂。
大家有没有想过,为什么这些噪音能影响我们的情绪、甚至影响我们的工作效率?这些噪音的源头往往和振动有关。
你看,噪音的背后藏着振动的“身影”。
所以,解决这些烦人的噪音,最直接的办法就是“隔振”。
隔振这个东西,说简单也简单,说复杂也复杂。
你如果想让一个东西“安静”,其实最关键的一步就是要让它“稳定”。
而隔振机构的作用,就在于让这些振动不再轻易地传递到需要安静的地方。
说到这里,有没有人觉得自己就像在和这些振动展开一场“战争”?别担心!我们今天要讲的这个准等温气动准零刚度隔振机构,正是你打击振动的“秘密武器”。
它是利用气动系统,通过一定的设计,来消除那些烦人的振动和噪音。
你可以把它当做振动的“克星”,它能让你享受一个更加宁静和舒适的环境。
想象一下,汽车行驶在颠簸的路面上,车内却像坐在云朵上一样平稳,这就是气动隔振的魅力所在。
二、准零刚度的魔力听到“准零刚度”这个词,有人可能会觉得,这个名字听起来有点复杂是不是?其实不然,准零刚度就是要通过巧妙的设计,减少振动系统的刚度,让系统的响应更加柔和。
就像你在沙发上弹跳,如果沙发很硬,每跳一次都会很明显地传递到你的身上;但是如果沙发软,跳起来就像踩在云朵上,感觉不到任何硬邦邦的冲击。
这个原理就能很好的解释准零刚度的设计思路。
你可能会想,刚度越小,是不是意味着隔振效果就越差?别急,事情没那么简单。
所谓的“准零刚度”,其实是想在隔振系统中实现一个“轻微弹性”的状态,不让过多的外部干扰力影响系统。
它的好处就在于能够有效地“缓冲”那些来自外界的扰动,避免让振动通过刚性传递到你需要的地方,最终达到让设备平稳运行的效果。
简而言之,准零刚度就是不让那些不必要的力量轻易地影响到你的“静谧空间”,让你能在“安静的世界”里工作、生活。
理论力学中的振动隔离和控制方法是什么?在我们的日常生活和各种工程领域中,振动是一个常见的现象。
从车辆行驶时的颠簸,到机械设备运转时的抖动,再到建筑物在风中的摇晃,振动无处不在。
然而,在很多情况下,过度的振动可能会带来诸多问题,如降低设备的精度和可靠性、影响人员的舒适度、甚至导致结构的损坏。
为了应对这些问题,理论力学中的振动隔离和控制方法应运而生。
振动隔离,简单来说,就是采取措施将振动源与需要保护的对象隔离开来,以减少振动的传递。
其中,最常见的方法之一是使用弹性元件。
这些弹性元件可以像弹簧一样,吸收和储存振动能量,从而降低传递到被保护对象的振动幅度。
例如,在汽车的悬挂系统中,弹簧和减震器就起到了振动隔离的作用。
当车辆行驶在不平坦的路面上时,车轮的振动通过弹簧和减震器得到缓冲,使得车内乘客感受到的振动大大减小。
另一种常见的振动隔离方法是使用阻尼材料。
阻尼材料能够将振动能量转化为热能等其他形式的能量并耗散掉,从而有效地抑制振动。
在一些机械结构中,会添加阻尼涂层或使用具有高阻尼特性的材料来减少振动。
除了振动隔离,振动控制也是解决振动问题的重要手段。
主动振动控制是其中较为先进和有效的方法之一。
它通过传感器实时监测振动状态,然后由控制器根据监测到的信息计算出所需的控制力量,并通过执行器施加到系统上,以达到抑制振动的目的。
这种方法在航空航天领域有着广泛的应用,例如用于控制飞机机翼的振动,提高飞行的稳定性和安全性。
在主动振动控制中,控制器的设计是关键。
常见的控制算法包括PID 控制、自适应控制和最优控制等。
PID 控制是一种经典的控制算法,它通过比例、积分和微分三个环节的组合来调整控制量。
自适应控制则能够根据系统的变化自动调整控制参数,以适应不同的工作条件。
最优控制则是在一定的性能指标下,寻求最优的控制策略。
被动振动控制也是一种常用的方法。
它不需要外部能源输入,而是通过巧妙地设计系统的结构和参数来实现振动控制。
厂房基础隔振设计要求
厂房基础隔振设计是指在建筑物的基础设计中考虑隔振措施,以减少外部振动对建筑物的影响。
在进行厂房基础隔振设计时,需要考虑以下几个方面的要求:
1. 建筑物类型,不同类型的厂房对隔振的要求可能不同,例如重型设备厂房和精密仪器厂房对隔振的需求有所不同。
2. 地震和振动环境,设计师需要考虑厂房所在地的地震和振动环境,以确定所需的隔振水平。
地震和振动的频率和振幅会影响隔振设计的要求。
3. 基础材料和结构,选择合适的基础材料和结构设计是基础隔振设计的关键。
使用弹性材料或隔振垫可以减少振动传输到建筑物结构中。
4. 设备布置和重量分布,建筑物内设备的布置和重量分布也会影响隔振设计的要求。
合理的设备布置可以减少振动对建筑物的影响。
5. 环境噪声控制,隔振设计也需要考虑对环境噪声的控制,以
确保厂房内部的舒适性和安全性。
6. 相关标准和规范,隔振设计需要符合相关的建筑标准和规范,以确保设计的合法性和安全性。
综上所述,厂房基础隔振设计要求涉及建筑物类型、地震和振
动环境、基础材料和结构、设备布置和重量分布、环境噪声控制以
及相关标准和规范等多个方面的考虑和要求。
在实际设计中,需要
综合考虑这些因素,以确保基础隔振设计的有效性和可靠性。
震建筑结构基本要求:
1、隔震层板厚至少160mm,双层双向配筋
2、隔震层楼板、梁按以下方法设计:A地下室层数0,嵌固端所在层号为1(返隔震公司,上层施工图设计依据)。
B地下室层数为1,嵌固端所在层号为2,且土层水平抗力系数M取0。
两个模型取包络(针对隔震层的楼板、梁配筋)
3、计算竖向地震,勾选“计算水平和简化竖向地震”勾选“采用自定义组合及工况”修改Z向地震组合系数,将0.5改为1.71;1.3改为4.45,正负号不变(隔震只减少水平地震作用,竖向地震按原地震烈度计算)
4、隔震层的剪重比可以不按规范执行;地基基础设计等级不能低于乙级
5、下肢墩底部点"铰接"
6、构造注意事项:A楼梯的构造(上部结构按滑动支座处理),B局部薄弱的地方要加强,比如楼梯在结构角部
7、隔震层净高最小800(满足维修要求),上支墩净高≤500
8、修改SATWE抗震等级、地震影响系数最大值(按隔震报告的结果输入,通常为降低一度后的结果),地震烈度还是按隔震前的烈度输入,抗震构造措施的隔震等级为不改变
9、隔震层下肢墩的平面尺寸一般为支座大小加200
10、隔震层下肢墩的计算要计算到基础顶,按双偏压计算(PKPM特殊构件中可计算),平面外尺寸为支墩高度的2倍,要进行斜截面计算,(实际计算的是下肢墩底面的力和弯矩,从而得出下肢墩底部的配筋)
11、隔震沟净宽为罕遇地震下支座最大位移的1.2倍(一般取500);隔震沟悬挑板板厚也按160厚取
隔振报告参数表达意义
uis设防烈度地震作用下非隔震结构计算结果;
mis设防烈度地震作用下隔震结构计算结果;
bis罕遇地震作用下隔震结构计算结果。
震动建筑隔震方案震动是指地震发生时地面或建筑物产生的振动现象,对于建筑物而言,震动会给其结构、功能和使用安全性带来严重的影响。
因此,为了保证建筑物的稳定性和安全性,在建筑设计和施工过程中,需要采取一系列的隔震措施。
隔震是指将建筑物与震源之间的振动分离开来,从而减少震动传播到建筑物的能量。
为了实现隔震效果,需要考虑以下几个方面的因素:1. 建筑材料的选择:隔震效果的实现主要依赖于材料的弹性和减震能力。
一般来说,使用弹性好、抗震能力强的材料能够有效减少地震对建筑物的影响。
常见的隔震材料包括弹性橡胶、钢材等。
2. 结构设计:建筑物的结构设计应该考虑地震影响下的力学特性,通过合理布置支撑结构和梁柱系统,减少地震时的变形和应力集中。
同时,采用柔性的结构形式,如剪力墙、框架结构等,能够增强建筑物的抗震性能。
3. 地基处理:地基是建筑物的基础,其稳定性对建筑物的抗震能力至关重要。
在地震区域,需要对地基进行加固处理,如加厚地基、加固地基、增加地基的承载力等,以提高建筑物的稳定性。
4. 隔震器的应用:隔震器是一种能够减少地震对建筑物传递的装置,通过减小建筑物与地面之间的接触面积,减少地震振动的传输。
常见的隔震器包括橡胶隔震器、钢制隔震器等。
5. 非结构部位的加固:在建筑物中,非结构部位如墙体、屋面等也需要进行加固处理。
通过加固非结构部位,能够减少地震对建筑物的破坏,保证建筑物的完整性和稳定性。
6. 建筑物抗震设备的设置:建筑物中的抗震设备,如地震感应器、避震装置、减震器等,能够及时检测地震信息并采取相应的措施。
这些设备能够提高建筑物的抗震能力,减少地震对建筑物造成的影响。
总之,震动建筑隔震方案是在建筑设计和施工过程中采取的一系列措施,旨在保证建筑物在地震发生时能够保持稳定、安全。
通过合理的材料选择、结构设计、地基处理等,结合使用隔震器、加固非结构部位以及设置抗震设备,能够有效降低地震对建筑物造成的损害,保障人们的生命财产安全。
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。
隔振理论的要素及隔振设计方法
采用隔振技术控制振动的传递就是消除振动危害的重要途径。
隔振分类
1、 主动隔振
对于本身就是振源的设备,为了减少它对周围的影响,使用隔振器将它与基础
隔离开来,减少设备传到基础的力称为主动隔振,也称为积极隔振。
2、 被动隔振
对于允许振幅很小,需要保护的设备,为了减少周围振动对它的影响,使用隔振
器将它与基础隔离开来,减少基础传到设备的振动称为被动隔振,也称消极隔振。
隔振理论的基本要素
1、 质量m(Kg)指作用在弹性元件上的力,也称需要隔离构件(设备装置)负载的
重量。
2、 弹性元件的静刚度K(N/mm)
在静态下作用在弹性元件上的力的增量T与相应位移的增量δ之比称为
刚度 K=T(N)/δ(m)。如果有多个弹性元件,隔振器安装在隔振装置下,其弹
性元件的总刚度计算方法如下:
如有静刚度分别为K1、K2、K3…Kn个弹性元件并联安装在装置下其总刚
度K=K1+K2+K3+…+Kn。
如有静刚度分别为K1、K2、K3…Kn个弹性元件串联安装在装置下其总刚
度1/K=(1/K1)+ (1/K2) + (1/K3) +(…) + (1/Kn)。
3、 弹性元件的动刚度Kd。对于橡胶隔振器,它的动刚度值与隔振器橡胶硬度的
高低,使用橡胶的品种有关,一般的计算办法就是该隔振器的静刚度乘以动态
系数d,动态系数d按下列选取:
当橡胶为天然胶,硬度值Hs=40-60,d=1、2-1、6
当橡胶为丁腈胶,硬度值Hs=55-70,d=1、5-2、5
当橡胶为氯丁胶,硬度值Hs=30-70,d=1、4-2、8
d的数值随频率、振幅、硬度及承载方式而异,很难获得正确数值,通常只考
虑橡胶硬度Hs=40°-70°。按上述范围选取,Hs小时取下限,否则相反。
4、激振圆频率ω(rad/s)
当被隔离的设备(装置)在激振力的作用下作简谐运动所产生的频率,激振力可
视为发动机或电动机的常用轴速n
其激振圆频率的计算公式为ω=(n/60)×2π
n—发动机(电动机)转速n转/分
5、固有圆频率ωn(rad/s)
质量m的物体作简谐运动的圆频率ωn称固有圆频率,其与弹性元件(隔振器)刚
度K的关系可由下式计算:ωn(rad/s)=√K(N/mm)÷m(Kg)
6、振幅A(cm)
当物体在激振力的作用下作简谐振动,其振动的峰值称为振幅,振幅的大小按下
列公式计算:A=V÷ω
V—振动速度cm/s
ω—激振圆频率,ω=2πn÷60(rad/s)
7、隔振系数η(绝对传递系数)
隔振系数指传到基础上的力FT与激振力FO之比,它就是隔振设计中一个主要
要素,隔振系数按不同的隔振类型分别选取,一般选择范围0、25-0、01,最佳选择范
围为0、11-0、04。
8、频率比(Z)
系统的激振频率ω与固有频率ωn之比称为频率比Z,它的大小可根据选取的
隔振效率来计算:Z≥1÷√η,在隔振系统中只有Z > √2,即η< 0、5才有隔振效
果。
9、阻尼系数C
当固体(弹性体)在外力作用下产生变形,以滞后形式消耗能量产生的阻尼称为
阻尼系数,作为橡胶隔离器来说,它的大小可按下列公式计算:C=βK÷ωn, β为力
学材料损耗固子。β值按橡胶硬度与胶料品种选取。
橡胶硬度 30° 50° 70°
β 0、05 0、1 0、15
胶料品种 氯丁橡胶 丁腈橡胶 苯乙烯橡胶
β 0、15-0、3 0、25-0、4 0、15-0、3
K—弹性体动刚度
ωn—弹性体固有频率
10、临界阻尼Ce
临界阻尼就是一个系统内粘滞阻尼的最低值,它允许系统偏离后回到初始位置
而不产生振动。
11、阻尼比ζ
在有粘滞阻尼系统中,实际的阻尼系数C与临界阻尼系数Ce之比称为阻尼比。
ζ=C/Ce,在橡胶隔离器中按胶料品种及硬度确定:
胶料为天然胶时,阻尼比为0、025-0、075
胶料为丁腈胶时,阻尼比为0、075-0、15
胶料为氯丁胶时,阻尼比为0、075-0、30
胶料为丁基橡胶时,阻尼比为0、12-0、50
阻尼比随着硬度H的增加而增加,H=40时,取下限,H=70时,取上限。
在有阻尼的隔振设计中,设ωd为有阻尼时的固有频率,ωn为无阻尼时的固有
频率,a为材料的衰减系数,ωd=√ωn²-a²
ζ(阻尼比)=C/Ce=a/ωn a=ζωn
ωd=√ωn²-(ζωn )²=ωn×√1-ζ²
当ζ=0、05时,ωd=0、99875ωn
当ζ=0、2时, ωd=0、98ωn
ωd≈ωn
因阻尼比在隔振设计中影响很小,所以在隔振设计中,一般对阻尼比不进行考
虑。
隔振系统的特性
1、 隔振效率(η)(绝对传递率)在主动隔振系统中为传到基础上的力FT与激振力
FO之比,在被动减振中为设备的振幅与基础振幅之比。
2、 相对传递率在被动隔振系统中,相对传递率为被隔振设备相对基础的位移,δ
o=A-U,与基础位移幅值U之比,即ηR=δo/U,δo影响隔振效果,就是隔振要
求的最小间隙。
3、 运动响应β,在主动隔振系统中,设备的位移振幅,A与静变位Ast之比,为运
动响应,即β=A/Ast,由于Ast=FO/K ,所以β=AK/FO ,为保证设备在隔振过程
中具有足够的活动空间,隔振器具有的间隙应大于设备的位移振幅A,运动响
应也称动力放大系数。
隔振设计的步骤
1、 通过计算,测量对比或调查统计等方法确定被隔离设备的原始数据,包括设备
及安装台座的尺寸,重量,重心与中间主惯轴的位置,以及振源的大小,方向频
率或频谱。
2、 根据隔振的具体要求,主动隔振时允许传到基础上的力,被动隔振时设备允许
的振幅确定隔振系统中的隔振效率η与运动响应β,按公式Z≥1÷√η,计
算频率比Z,按频率比Z=ω÷ωn计算系统的固有频率ωn,如果在设备上作用
着多个振源,在计算频率比Z时,应取激振频率ω的最小值,对于多自由度系
统,应取系统的最高固有频率,以保证各个激振频率与固有频率都能满足
Z=2、5-5的要求。
3、 根据公式K=1/Z²×m×ω²计算隔振器的总刚度,其中Z-频率比,m-隔振物体
的质量(Kg),ω-激振频率(rad/s),如果有n个隔振器并联安装,每个隔振器
的刚度为K1=K/n。
对多自由度的隔振系统可先估计隔振器的刚度,再验算固有频率。
4、 计算主动隔振时传递到基础的力,或被动隔振时设备的振幅,核算就是否符合
隔振要求,如果不满足要求,可适当增加设备底座的重量,进一步降低设备的
重心位置,或改变减震器的参数。
隔振就就是在振源与减振体之间安装隔振装置,以隔绝或减弱振
动能量的传递。隔振分为主动隔振与被动隔振。设备本身就是振
源,为了降低它对周围其它设备的 影响而采取隔振措施的,称主
动隔振;对于需要防振的设备,为了降低周围振源对它的影响而
采取的隔振措施,叫被动隔振。对于单自由度的隔振系统,主动隔
振与 被动隔振的力学模型见图1、图2。
隔振系统的隔振效果以隔振系数来表示。主动隔振的隔振系
数就是通过隔振器传到支承上、的力幅与激振力之比;被动隔振
的隔振系数则就是振动体的振幅与支承的振幅之比。其表达式均
为:
式中:η为隔振系统的隔振系数;ξ为隔振器阻尼比,为实
际阻尼C与临界阻尼Cc之比;λ为隔振系统频率比,为激振频率
f与隔振器固有频率fn之比。
隔振器的隔振效率ε以下式表示: ε=(1-η)×100%