减振技术论文精选(九篇)

第1篇：减振技术论文范文

【关键词】地铁轨道；噪声污染；减震降噪

引言

由于城市轨道交通的高速发展，其产生的振动和噪声问题不容忽视。城市交通轨道尤其是地铁轨道，不可避免地穿越人口密集区和重要建筑物下，列车行驶时产生的振动和噪声严重影响了人们正常的工作和生活。交通引起的振动噪声已被列为世界七大环境公害之一，因此设法降低城市轨道的振动和噪声，让人类与自然的关系更加和谐，成了人们普遍关注的问题.因此对轨道的减振、降噪能提出了更高的要求。本文将对地铁轨道的减振降噪措施进行简要探讨。

1 地铁减振降噪研究存在的问题

近年来，在城市轨道交通中已使用多种新型减振轨道结构形式和多种减振降噪措施，但普遍存在施工工序繁杂、工期长、成本高、性价比低等不足，制约着城市轨道交通在减振降噪方面的发展。我国轨道交通的减振降噪方案设计中，采用了大量的国外轨道的减振降噪技术和产品。但对于其评价，我们所看到的数据都是由供货商提供的，没有相应的对比对象。再次，由于在轨道减隔振方面的研究和工程实践起步较晚，所采用的减振降噪技术方案都比较单一，所以新材料、新工艺、新结构的研发和性能试验就显得尤为重要和急迫。因此，必须对目前各种减振降噪技术进行梳理、总结、归纳，从而掌握具有更好的减振技术，拥有更经济的工程造价和更优良的轨道交通装备，将这些轨道结构应用于建设中，这些都是值得更进一步研究的。

2 减振降噪的一般措施

轨道结构主要由钢轨、扣件及轨下基础组成。根据振动理论，轮轨之间的振动噪声与轨道各部件的质量、刚度以及结构阻尼密切相关。轨道结构的减振降噪则主要是通过改变结构参数来实现。

与有碴轨道相比，无碴轨道具有整体稳定性好、维修少等优点，但其缺点是振动噪声较大，尤其是用于高架轨道时更为突出，对此，应采取有效的减振降噪措施。

从轨道结构方面来看，国外已尝试的减振降噪措施主要有：

（1）采用焊接长钢轨；（2）采用减振型钢轨；（3）采用减振型扣件（如双重铁垫板式、剪切型、压缩型和低刚度型等等）；（4）采用减振型轨下基础（如有碴轨道采用弹性轨枕和道床弹性胶垫，无碴轨道则采用弹性支承块、防振型轨道板等等）；（5）采用钢轨打磨技术。这些措施均已被证明具有不同程度的减振降噪效果，适应环保要求。例如，由弹性支承块、道床板和混凝土底座及配套扣件构成的弹性支承块式轨道结构 减振降噪的效果较为明显，因此，对于振动和噪声敏感的地段，特别是高架结构，采用弹性支承块式无碴轨道结构是比较理想的方案。

减振型轨下基础的研究也很有价值，如在碎石道床的基础上，加设弹性轨枕道床和道碴垫道床，增加道床弹性，可有效降低道碴振动，与一般碎石道床相比，其减振效果可达5～15dB。新加坡、香港地铁的特殊减振地段采用浮置板结构，减振效果非常显著。另外控制轨道不平顺度也能获得很好的减振降噪结果。例如，钢轨打磨后，在振动频率为8～100Hz 范围内，振动噪声下降 4～8dBA，站台上的振动噪声下降 5～15dBA。

另外，橡胶材料在轨道交通减振降噪中应用很广，如轨下胶垫、支承块下胶垫、桥梁橡胶支座等，但橡胶材料配方工艺不同，其减振降噪效果就不同，而且其耐磨性能和抗老化性能也不同。因此，研制高性能橡胶材料至关重要。如ZnOw改性橡胶复合材料，开发既具有优越的减振降噪性能又具有良好的耐磨、抗老化性能的橡胶垫板产品，进而研制出新的减振型轨下胶垫、扣件铁垫板下胶垫和支承块下胶垫等系列产品，为减振型轨道结构提供配套部件。开发高效轻质的减振降噪新材料，包括单相匀质的新材料和多层结构的复合材料。进行高效吸声、隔声材料的体结构设计，提高隔声性能。借助有限元等分析手段对不同吸声、隔声材料的性能进行模拟，优化吸声、隔声体的性能。

3 轨道结构减振隔振方案设计及其动力性能预测

在国内外轨道交通减振降噪研究成果的基础上，结合我国轨道交通实际，围绕轨道结构开展各种可能的减振隔振结构设计和参数优化研究，主要开展以下工作：

（1）弹性支承块式无碴轨道结构参数设计。目前我国轨道交通主要采用承轨台式混凝土道床结构，由于只有扣件弹性垫板一个减振环节，而轨道整体刚度大，其减振效果并不理想。若在承轨台下设置一层橡胶垫，便能大大降低轨道整体支承刚度，显著提高轨道的减振降噪性能。这种结构已被瑞士、丹麦、英国、法国等采用，特别是在英法海峡隧道和我国长大秦岭隧道内得到了成功应用，被证明具有优越的减振降噪性能。本项目还将研究其应用技术条件，并通过车辆-轨道耦合动力学新理论对其进行动力学参数优化设计。

（2）防振钢轨设计。在钢轨轨腰两侧粘贴（或包覆）防振吸音材料（如橡胶、树脂），可望获得较理想的降噪效果，适用于需特殊降噪地段（如医院、学校和住宅区附近）。通过对不同的防振吸音材料的理论和实验研究，找出其最佳的防振材料及其粘附方案。

（3）浮置板式轨道结构设计及动力学评估。该结构是用扣件把钢轨固定在钢筋混凝土浮置板上，浮置板置于可调的橡胶支座上，浮置板两侧用弹性材料固定，形成一种质量-弹簧系统。为探索其应用于轨道交通的可行性与经济性，拟运用车辆-轨道耦合动力学理论，具体评估车辆运行于 浮置板式轨道结构上的动力学能。

（4）有碴轨道减振设计。运用车辆-轨道耦合动力学理论及有关仿真软件，以目前我国有碴轨道结构参数为基础，通过对高弹性轨下胶垫、弹性轨枕和道碴下胶垫等所进行的轮轨动力分析，评估其减振效果，并确定轨道各部件刚度的合理设计范围。

基于以上不同减振隔振轨道结构方案的分析，结合轨道交通运营实际，提出最优动力性能轨道结构方案，包括适合于一般地段和特殊要求地段的方案各一套。在部分轨道交通线上根据最优轨道结构方案试铺试验线段，或对试验地段线路局部改造，加设关键减振技术环节，通过过路列车运行测试其减振降噪效果。

第2篇：减振技术论文范文

关键词：减振，虚拟仪器，LabVIEW

 

0 引言

振动现象是自然界中普遍存在的一种现象，振动问题在工程中是要经常面对地问题，故振动分析已成为各项工程技术研究与设计必不可少的环节。伴随着微电子技术、计算机技术和网络技术的迅速发展及其在电子测量技术领域的应用，测量仪器不断进步，从最初的模拟仪器依次发展到数字化仪器、智能化仪器和最新一代的虚拟仪器。虚拟仪器技术，由用户定义仪器功能，可扩展性强，信号分析及处理能力强。因此，我们设计了以LabVIEW为基础的动力减振实验系统。

1.虚拟仪器技术

1.1虚拟仪器的组成

虚拟仪器以透明的方式把计算机资源(如微处理器、显示器等)和仪器硬件(如A/D、D/A、数字I/O、定时器等)的测量、控制能力结合在一起，通过软件实现对数据的分析处理、表达以及图形化用户接口[1]。这样用户便可以通过友好的图形界面操作这台计算机，就象在操作自己定义、自己设计的一台单个传统仪器一样。

虚拟仪器从功能上划分,可以分为数据采集、数据分析和结果显示三大功能模块；从构成要素讲,它是由计算机、应用软件和仪器硬件组成的；从构成方式讲,则有以DAQ板和信号调理为仪器硬件而组成的PC-DAQ测试系统,以GPIB、VXI、Serial和Fieldbus等标准总线仪器为硬件组成的GPIB系统、VXI系统、串口系统和现场总线系统等多种形式。无论哪种VI系统都是将仪器硬件搭载到笔记本电脑、台式PC或工作站等各种计算机平台加上应用软件而构成的。免费论文参考网。

1.2虚拟仪器的优势

虚拟仪器与传统仪器最大的不同之处在于应用的灵活性和功能的可重构性上。在虚拟仪器中，硬件仅仅是为了解决信号的输入、输出，软件才是整个仪器系统的关键，任何一个使用者都可以通过修改软件的方法，很方便的改变、增减仪器系统的功能与规模。虚拟仪器克服了传统仪器的功能在制造时就被限定而不能变动的缺陷，摆脱了由传统硬件构成一件仪器再连接成系统的模式，为用户提供了一个充分发挥自己的才能和想象力的空间。

2.振动的数学模型分析

工程实际中，大量问题不能简化为单自由度系统的振动问题进行分析，而往往需要简化成多自由度系统才能解决。两自由度系统是最简单的多自由度系统。对系统模型的简化、振动微分方程的建立和求解的一般方法以及系统响应表现出来的振动特性等方面，两自由度系统和多自由度系统没有什么本质区别。因此研究两自由度系统是分析和掌握多自由度系统振动特性的基础。免费论文参考网。两自由度系统的运动形态要由两个独立的坐标来确定，需要用两个振动微分方程描述它的运动。建立振动微分方程最常用的方法就是用牛顿第一定律法则进行分析。

在工程中有许多实际系统都可以简化为图1所示的力学模型图。质体m1和m2用弹簧k2联系，而它们与基础分别用弹簧k1和k3联系。假定两质体只沿铅垂方向作往复直线运动，质体m1和m2的任一瞬时位置只要用x1及和x2两个独立坐标就可以确定，因此，系统具有两个自由度。以ml和m2的静平衡位置为坐标原点，在振动的任一瞬时t，m1与m2的位移分别为xl和x2。在质体m1作用谐激振力Qlsinωt。取加速度和力的正方向与坐标正方向一致，根据牛顿第二定律可分别得到质体ml和m2的振动微分方程：

力学模型的振动微分方程为：

（1）

其受迫振动的振幅为：

（2）

当时，得，。

可见选择动力消振器的固有频率时，ml即保持不动，而m2则以频率作的受迫振动。消振器弹簧在下端受到的作用力在任何瞬时恰好与上端的激振力相平衡，因此使m1的振动转移m2上来。

3.减振实验系统的设计

3.1减振实验系统总体设计

整个系统的结构框图如图2所示。它包括振动激励系统、两自由度动力减振振动梁装置、数据采集系统以及包含LabVIEW软件的计算机系统。我们采用框架式结构梁和附梁作为被测件，通过激振器使其产生振动，从而得到它的动态特性。

第3篇：减振技术论文范文

关键词：GPS；动态变形监测；模态识别；希尔伯特-黄变换（HHT）；建筑物；结构特性 文献标识码：A

中图分类号：P228 文章编号：1009-2374（2015）04-0118-03 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2015.0340

工程建筑物在施工过程和运营期间，在外部荷载与内部应力的共同作用下，建筑物本身会发生一定的变形。变形的大小如果超出一定的限值，就会给建筑物的生产和运营带来安全隐患。因此，为保证工程质量和建筑物安全，对建筑物主要构件进行变形监测，分析其动态特性，以此对建筑物的健康做出评估。

资料表明，建筑物的基振频率约为0.1～10Hz。传统的监测工具中，位移传感器的缺点是对于难以接近点无法测量以及对横向位移测量有困难；加速度计对低频振动并不敏感，为获取位移值须对结果进行两重积分处理，导致监测数据精度不高；倾斜传感器必须与其他方法联合作业，监测数据要进行数据融合；激光法测试在被建筑物桥产生晃动时无法捕捉光点；全站仪和精密水准仪采样率低无法达到动态测量的要求；同时，上述监测手段在各测点之间很难做到时间上的同步。

随着GPS技术硬件和软件的发展，已经称为目前测定结构在外界因素下产生的三维静态位移或低频振动的最好的手段。本文在分析GPS动态变形监测特点的基础上，研究了基于希尔伯特-黄变换（HHT）理论的模特识别方法。

1 GPS动态变形监测分析

1.1 GPS动态变形监测技术的优点

相较于传统的测量方法，GPS在动态监测中有很多优点：（1）全天候同步作业工作；（2）GPS监测站间无需通视；（3）监测点三维空间信息；（4）自动化程度高：GPS能够实行无人值守的数据采集、传输进行实时动态监测；（5）可消除或削弱系统误差的影响。动态监测数据处理时，所需要的是监测点相对于基准点之间的变化值或者监测点相较于自身的位置变化值。利用GPS差分技术使得接收机天线的对中误差、整平误差、定向误差、量取天线高的误差等并不会影响动态监测的结果。同样GPS动态监测网中的起始坐标的误差，数据处理中所用的定位软件本身的不完善以及卫星信号在大气层中的传播误差（电离层延迟、对流层延迟、多路径误差等）中的公共部分的影响也可得以消除或削弱。

1.2 GPS动态变形监测数据的特点

GPS测量的是监测点相对于固定基准点的绝对位移量，因此被认为是目前能同时测量建筑物的整体惯性偏移与振动位移的最好方法，但是GPS技术应用于结构动态监测也具有一定缺点如采样率不够高，虽然已经有100Hz采样率的接收机面世，但是还不够普遍，技术还不够成熟。在实际动态监测中，GPS其往往受到信号衍射及多路径效应等多种误差因素的影响。此外，GPS动态监测的位移序列中除具有高频的噪声外，还存在低频的系统性误差，限制了其动态测量的精度和稳定性。GPS动态变形监测数据特征表现为：（1）非线性、非平稳数据；（2）较高的数据采样率，能够反映工程结构物动态变形的细节；（3）含有强噪声；（4）具有多种频率成分叠加的多尺度特征。

因此，在结构动态监测中，研究如何削弱信号衍射误差、多路径效应以及残余对流层延迟误差对GPS动态监测结果的影响，并采用合理的数据处理方法有效地分离各种误差影响，对于提高GPS动态测量的有效性，建立大型建筑物健康监测系统具有重要现实意义。

2 建筑物动态特性分析

在建筑物动态监测及评估系统中，结构的模态参数非常重要，每一个结构都有其固有的模态参数，如固有频率、模态振型和阻尼等。对于一个多自由度系统来说，其自由振动一般是由多种频率的简谐波组合成的复合运动。这些频率都是系统的固有频率。自由度系统的振动微分方程为：

（1）

其中的质量矩阵[M]、刚度矩阵[K]、和阻尼矩阵[C]通常为对称矩阵，通过线性变换，，为由结构各阶振型向量组成的振型矩阵，公式（1）可以写成：

（2）

由于振型的正交性，有：

式中，、和（i=1，2，…，N）分别为结构的第i阶模态质量、模态阻尼和模态刚度，设，代入公式（2）得：

（3）

其中：

， （4）

式（3）与单自由度运动方程具有相同的形式，因此可以用单自由度振动系统的理论与方法，来分析多自由度系统的振动问题。因此的位移响应为：

（5）

根据以上分析，由于基于Hilbert变换的模态参数识别方法只适用于单自由度系统，而对于多自由度系统，必须采用一定的预处理手段从结构响应中提取各阶模态响应。

3 基于分层引入随机减量技术的HHT多自由度模态识别

3.1 基于HHT的模态识别

参考文献[4]对HHT的算法进行了详细介绍。为改善上述混频问题，Z.Wu和N.E.Huang在2005年对HHT的关键技术EMD进行了改进，发展为集成经验模态分解法（EEMD）。利用（EEMD）的自适应分解特性，其能够根据响应信号内含的时间尺度自适应分解信号，且其分解所得本征函数（IMF）具有适用于Hilbert变换进行模态识别。对于具有个频率成分的多自由度系统振动响应信号，通过集成经验模态分解可将其表示为个IMF分量和残余量r（t）之和，即

（6）

根据经验模态分解时空滤波特性，式（6）可以表示为以下形式：

（7）

上式表明原始信号被分解为四个部分。一般来说，通过分解后的信号能量大小可以判断出个IMF分量包含了振动响应信号最重要的信息。因此分解信号包含有表示随机噪声的l阶高频IMF分量；与实际分量一致的个IMF分量；具有较低能量的k个无关IMF分量和与振动趋势相关的余项r。其主要IMF分量应与多自由的系统随机响应下各模态振动响应相对应。由于集成经验模态分解按照时间尺度从小到大的顺序依次分解信号，因此可以利用这种滤波特性削弱信号中高频噪声对随机减量技术的影响。并且根据分解后各分量能量大小剔除无关分解项。对于环境随机激励，EEMD后的结构模态响应，实际上是由自由振动响应和外荷载引起的强迫振动响应两部分组成。因此应用随机减量技术（RDT）提取结构模态自由振动响应为Hilbert法识别模态参数提供有效数据。

3.2 分层引入RDT多自由度系统模态参数识别模型

随机减量技术（RDT）能够根据平稳随机振动信号的平均值为零的性质，消除或减少随机成分，从而获得一定初始激励下的自由响应信号。因此提出分层引入RDT的基于Hilbert-Huang变换的多自由度系统模态参数识别模型。模态识别流程如图1所示：

图1 基于分层RDT的HHT模态识别流程图

4 GPS动态监测在建筑物结构监测中的应用

为了验证上述模型，本文设计了相应的GPS结构动态监测实验。测试时将一台GPS接收机天线安放在距进行动态监测的建筑物不远的地方作为基准站，周围5°以上无反射物和建筑物遮挡，以减少多路径效应的影响。另一台GPS接收机天线安放在待测建筑物楼顶作为流动站，流动站的周围也要求尽量无遮挡物，保证至少可同时接收5颗以上卫星信号。GPS监测数据采用轨迹估计的方法逐历元解算出监测点相对于参考站的坐标。由于采用载波相位双差的数学模型，能够减少卫星轨道和大气误差以及消除卫星与接收机间的钟差。本次试验中设计了振动幅值为0.2cm，固有频率为Hz，Hz。的自由振动响应将模拟的振动响应加载到GPS监测信号上，作为结构振动信号无阻尼自由振动响应并选取选择相关性较好的y方向作为分析数据。从图2中可以看出在强噪声背景的干扰下，这样的结构模态通常不易被识别出来。

针对模拟数据进行EEMD，分解结果及各分量傅立叶频谱如图3，图中c5、c6分别对应着系统两阶模态，c4，c7分别有少量第一、二阶模态分量的泄露，但能量级非常小，不影响数据分析。针对图3中c5存在的模态混叠，是由于EEMD的自适应二进制滤波特性存在着模态重合造成的。从而精确提取表示系统固有模态的IMF，如图4所示，根据多自由度线性系统模态叠加原理和信号EEMD结果的线性组合特性，对提取的各层响应模态分别利用随机减量技术（RDT）获取结构自由振动响应，如图5所示。利用Hilbert变换识别模态参数结果如图6所示。利用上述HHT理论进行模态识别结果为0.5和0.87，与设计频率相吻合并列于表1。

图2 模拟结构振动信号

图3 振动响应EEMD结果（前7个IMF分量）及傅立叶变换

图4 EEMD结果

图5 RDT提取结构自由振动响应

（a）第一阶模态识别结果

（b）第二阶模态识别结果

图6 Hilbert模态识别

表1 HHT识别值与理论值相比较

理论值 HHT识别值

固有频率（Hz） 固有频率（Hz） 阻尼比（%）

第一阶模态参数 0.5033 0.5005 0.0035

第二阶模态参数 0.8700 0.8703 0.0021

5 结语

本文分析了GPS用于建筑物动态监测的优势以及动态监测数据的特点，针对GPS动态监测数据非线性、非平稳的特点，建立了分层引入随机减量技术（RDT）的HHT的建筑物结构模态识别方法。实验数据表明：（1）GPS技术相对于传统测量方法，具有高效、高精度、全天候等优势，这也是GPS技术在越来越多的领域发挥重要作用的主要原因；（2）在结构模态识别之前，利用集成经验模态分解法能够削弱环境噪声信号影响，获取结构的主要模态响应（IMF），对于获取建筑物结构自由振动衰减效应的准确性和稳定性具有明显的作用。

参考文献

[1] 袁东，孙成城，王嘉杨.高层建筑动态变形的GPS检测技术[J].合肥工业大学学报（自然科学版），2005，28（8）.

[2] 徐佳.基于改进HHT的桥梁结构动态监测模态识别理论与应用研究[D].辽宁工程技术大学，2010.

[3] 胡宗武.工程振动分析基础（修订版）[M].上海：上海交通大学出版社，1999.

[4] N.E，Huang，Z.Shen，S.R.Long，etal.The empirical mode decomposition and Hilbert Spectrum for nonlinear and non-stationary time series analysis [A].Proceedings of the Royal Society of London [C].1998.

[5] Flandrin，P.，P.Gon?alvès，G.Rilling.MD Equivalent Filter Banks， from Interpretation to Applications

[A].Ed.N.E.Huang and S.S.P.Shen，Hilbert-Huang Transform：Introduction and Applications[C].World Scientific，Singapore，2005.

第4篇：减振技术论文范文

英文名称：Noise and Vibration Control

主管单位：中国科协

主办单位：中国声学学会

出版周期：月刊

出版地址：上海市

语

种：中文

开

本：大16开

国际刊号：ISSN： 1006-1355

国内刊号：31-1346/TB

邮发代号：4-672

发行范围：

创刊时间：1981

期刊收录：

CBST 科学技术文献速报(日)(2009)

中国科学引文数据库(CSCD―2008)

核心期刊：

中文核心期刊(2008)

中文核心期刊(2004)

期刊荣誉：

Caj-cd规范获奖期刊

联系方式

期刊简介

《噪声与振动控制》（双月刊）创刊于1981年，由中国声学学会主办，上海交通大学承办，编辑部设在上海交通大学徐汇校区内。本刊物是科技人员、工程师和大专院校师生,交流学习噪声与振动控制应用研究的理论、技术、方法、经验和知识的公共平台。主要内容有噪声与振动控制理论；噪声振动治理的技术理论、方法、经验、设计技术以及工程实例；基础理论讲座；噪声振动测试技术；国内外噪声振动控制原器件、新技术、新材料、新产品以及工厂介绍等。

办刊宗旨

刊登原创学术论文，跟踪学科领域的最新发展方向及其动态；交流科研成果及噪声与振动控制工作经验；宣传和普及相关标准和规范，促进我国噪声与振动控制技术的发展。

第5篇：减振技术论文范文

关键词：减振，虚拟仪器，LabVIEW

 

0 引言

振动现象是自然界中普遍存在的一种现象，振动问题在工程中是要经常面对地问题，故振动分析已成为各项工程技术研究与设计必不可少的环节。伴随着微电子技术、计算机技术和网络技术的迅速发展及其在电子测量技术领域的应用，测量仪器不断进步，从最初的模拟仪器依次发展到数字化仪器、智能化仪器和最新一代的虚拟仪器。虚拟仪器技术，由用户定义仪器功能，可扩展性强，信号分析及处理能力强。因此，我们设计了以LabVIEW为基础的动力减振实验系统。

1.虚拟仪器技术

1.1虚拟仪器的组成

虚拟仪器以透明的方式把计算机资源(如微处理器、显示器等)和仪器硬件(如A/D、D/A、数字I/O、定时器等)的测量、控制能力结合在一起，通过软件实现对数据的分析处理、表达以及图形化用户接口[1]。这样用户便可以通过友好的图形界面操作这台计算机，就象在操作自己定义、自己设计的一台单个传统仪器一样。

虚拟仪器从功能上划分,可以分为数据采集、数据分析和结果显示三大功能模块；从构成要素讲,它是由计算机、应用软件和仪器硬件组成的；从构成方式讲,则有以DAQ板和信号调理为仪器硬件而组成的PC-DAQ测试系统,以GPIB、VXI、Serial和Fieldbus等标准总线仪器为硬件组成的GPIB系统、VXI系统、串口系统和现场总线系统等多种形式。无论哪种VI系统都是将仪器硬件搭载到笔记本电脑、台式PC或工作站等各种计算机平台加上应用软件而构成的。

1.2虚拟仪器的优势

虚拟仪器与传统仪器最大的不同之处在于应用的灵活性和功能的可重构性上。论文参考网。在虚拟仪器中，硬件仅仅是为了解决信号的输入、输出，软件才是整个仪器系统的关键，任何一个使用者都可以通过修改软件的方法，很方便的改变、增减仪器系统的功能与规模。虚拟仪器克服了传统仪器的功能在制造时就被限定而不能变动的缺陷，摆脱了由传统硬件构成一件仪器再连接成系统的模式，为用户提供了一个充分发挥自己的才能和想象力的空间。

2.振动的数学模型分析

工程实际中，大量问题不能简化为单自由度系统的振动问题进行分析，而往往需要简化成多自由度系统才能解决。两自由度系统是最简单的多自由度系统。对系统模型的简化、振动微分方程的建立和求解的一般方法以及系统响应表现出来的振动特性等方面，两自由度系统和多自由度系统没有什么本质区别。因此研究两自由度系统是分析和掌握多自由度系统振动特性的基础。两自由度系统的运动形态要由两个独立的坐标来确定，需要用两个振动微分方程描述它的运动。建立振动微分方程最常用的方法就是用牛顿第一定律法则进行分析。

在工程中有许多实际系统都可以简化为图1所示的力学模型图。质体m1和m2用弹簧k2联系，而它们与基础分别用弹簧k1和k3联系。假定两质体只沿铅垂方向作往复直线运动，质体m1和m2的任一瞬时位置只要用x1及和x2两个独立坐标就可以确定，因此，系统具有两个自由度。以ml和m2的静平衡位置为坐标原点，在振动的任一瞬时t，m1与m2的位移分别为xl和x2。在质体m1作用谐激振力Qlsinωt。取加速度和力的正方向与坐标正方向一致，根据牛顿第二定律可分别得到质体ml和m2的振动微分方程：

力学模型的振动微分方程为：

（1）

其受迫振动的振幅为：

（2）

当时，得，。

可见选择动力消振器的固有频率时，ml即保持不动，而m2则以频率作的受迫振动。消振器弹簧在下端受到的作用力在任何瞬时恰好与上端的激振力相平衡，因此使m1的振动转移m2上来。

3.减振实验系统的设计

3.1减振实验系统总体设计

整个系统的结构框图如图2所示。它包括振动激励系统、两自由度动力减振振动梁装置、数据采集系统以及包含LabVIEW软件的计算机系统。我们采用框架式结构梁和附梁作为被测件，通过激振器使其产生振动，从而得到它的动态特性。

3.2两自由度振动装置

由框架式结构梁和激振器所构成的两自由度动力减振实验台装置如图3 所示。1所示即为框架式结构梁，2所示为附梁，3为激振器。在激振器的作用下，框架式结构梁（m1，k1）产生振动，在激励频率等于其固有频率时,会产生单自由度系统的共振现象。为消除框架式结构梁主梁系统的共振状态，在该系统上再附加附梁系统（m1，k2）而形成两自由度系统，当附梁系统的固有频率和框架式结构梁主梁系统相同时，这时附梁系统（m1，k2）具有消除主梁系统（m1，k1）共振的作用，故称为动力减振系统。论文参考网。振动信号通过贴在主梁和附梁上的电阻应变片测量。

3.3振动激励系统

将电动式激振器与被测件固定在一起，使其随激振器的振动形式而运动。由信号采集卡输出产生激励信号。论文参考网。然后经功率放大器传给激振器，对框架式结构梁和附梁产生激振作用。在本系统中，为控制方便，可对被测件进行恒力激振，即每改变一次频率，只要调整信号的幅值大小使功率放大器的输出保持恒定即可。

3.4数据采集系统

数据采集系统由电阻应变片、信号调理电路、数据采集卡、计算机等几部分组成。对于可接触测量的框架式结构梁和附梁，分别贴上电阻应变片，将两路振动信号变成应变信号，再通过信号调理电路转变成电压信号，再进行放大滤波处理。考虑到振动信号的频率不高，所以选用了的NI公司的USB—6008型多功能数据采集卡，其采样速度可达10k/s，可完成双通道的数据采集处理。

3.5数据分析系统

数据分析系统的软件结构可分为主模块、虚拟信号源模块、振动信号采集模块、数据分析模块，其中数据分析模块又可分为频谱分析模块、波形显示模块、数据记录模块。虚拟仪器系统功能较为复杂，所以采用了四个分面板形式，把最重要的显示元件和操作元件放在了第一分面板，并且分配到每个子面板上的功能均简洁明了，易于用户理解。

振动信号变成数字信号输入计算机中，接下来调用LabVIEW软件编写的数据分析程序进行对数据进行频谱分析。根据振动测试中对信号的分析和处理的基本要求，提供了滤波器、窗函数、时域、频域、频率响应、自相关函数、互相关函数等信号分析方法。加上对这些分析方法的数据控制，能够很好的实现对信号的分析和处理。当信号发生器产生一个从0Hz开始的扫频信号，传给激振器对框架式结构梁产生激振作用时，我们可以在计算机上观测到两自由度的共振现象和动力减振现象。在这我们给出了信号傅立叶变换后的频域观察，当然也可以在时域观察。

4结束语

基于虚拟仪器技术的减振实验系统能有效的观测和分析两自由度振动和动力减振现象，由于所处理的信号频率不高，采用廉价的采集卡就能满足要求，整体造价低廉，而信号处理内容较为丰富，所以该实验系统不仅适合机械专业使用，而且还可以用于检测和应用物理等专业在学习传感器和虚拟仪器时使用。同时利用LabVIEW的灵活性，可以让学生自己添加或改动信号处理模块，开展有关的综合性实验。

参考文献：

[1]林君，谢宣松.虚拟仪器原理及应用[M].北京：科学出版社，2006

[2]魏相华，张士文，赵继敏.虚拟仪器的发展现状和前景[J].工业控制计算机，2003

[3]李青霞，虚拟仪器综述[J].现代科学仪器，1999(3)

第6篇：减振技术论文范文

关键词:结构振动;结构抗振;技术减振;振动远端传递

建筑结构在人的活动及设备振动等激励下产生振动的问题虽然是工程界的一个老问题，但已有的文献也仅是分别从结构抗振或技术减振的某单一方面进行分析论证，研究振动远端传递问题的文献仅限于在出现结构振动问题后从结构加固方面进行分析论证;实际上建筑结构振动问题是一个综合性的问题，工程设计中需对其进行系统性的分析;实践中的情况也是大抵如此，近年来建筑结构振动问题频频出现也正说明了这个问题。建筑结构在人的活动及设备振动等激励下产生振动的问题，一方面体现在民用建筑领域内人的活动激励导致的楼层振动，另一方面体现在工业建筑领域内设备振动激励引起的结构振动。建筑结构振动轻者会影响人们正常生活、工作的舒适度，重者影响生产的正常运行，更严重者会影响建筑结构的主体安全。解决建筑结构振动问题的思路归纳起来主要在于结构抗振和技术减震两个方面，但更重要是应同时考虑结构振动的远端传递问题［1－3］。

1结构的抗振措施

结构抗振的措施很多，对结构抗振的研究也比较成熟。相比较振动荷载而言，常规静荷载条件下仅考虑满足结构安全时结构构件的刚度是相对较弱的，结构抗振目的主要是协调结构刚度与振动激励力的频率关系避免结构与振动设备发生共振现象。在这一前提下，改变结构主体及结构构件的刚度以减弱结构本身对外干扰力的激励响应，通过改变结构的自身频率回避结构自振频率接近干扰频率进而达到结构抗振的目的，是工程设计人员在遇到结构振动问题时首先要考虑的问题。

1.1振动类型及成因分析

对民用建筑而言，居住类、办公类建筑的振动问题尚不明显，振动表现比较剧烈的主要涉及一些设有较大会议大厅的会展中心类公共建筑、体育场馆类建筑及机场类建筑等，这类建筑的部分楼层在人的活动激励下发生局部楼层振动甚或整栋建筑振动的现象较多。对工业建筑而言，发生建筑结构振动问题的建筑主要涉及一些设有振动设备的多层工业厂房，振动设备开启工作后其振动波通过设备支座激励厂房结构主体，最终引发厂房结构振动问题的产生。根据生产工艺的不同，工业厂房建筑内必然布置较多的机器设备，各设备质量轻重不一，振动强弱不同，工作方式方法各异。即便是相同生产工艺的各个厂房建筑内设备布置方式也千差万别。单就其中的振动设备而言，各个振动设备的工作特性(即工作频率和惯性力大小等)也差别不一。建筑结构的振动和振动设备的工作特性有很大的相关性，钢筋混凝土框架厂房建筑的竖向振动问题基本是由中、高频振动设备的工作振动引起的，钢筋混凝土框架厂房建筑的水平振动问题基本是由低频振动设备的工作振动引起的。民用建筑一般不用考虑设备振动问题，但随着经济的发展，建筑设计、施工技术均发生了巨大进步，设计计算方法的逐步改进，轻质、高强新材料大量使用，建筑物的跨度和规模越做越大，其中一些有代表性的体育场馆、会议展览和机场建筑的楼盖结构设计跨度越做越大，结构体系变得越来越轻柔，大幅降低了楼盖的刚度和阻尼，楼盖自振频率不断降低，此时，人们的正常活动就成了一个主要的振动激励源，当楼盖的自振频率与室内人们活动产生的振动频率接近时，就会发生共振现象，导致较大的振动作用和振幅，影响结构安全和正常使用。

1.2抗振措施

建筑结构的振动主要是通过振幅和频率这两个振动特性反映结构振动问题的。对一确定结构构件而言振动激振力越大，结构振动幅度就越大，也就是结构自身对振动激励的响应程度也越大，降低结构的振动响应，主要是降低结构共振振幅，当振幅小到一定程度时，也就没有所谓振动问题了，这主要体现了振动的振幅属性;同时当结构自身的自振频率与振动设备的激励频率接近时，一个较弱的连续激励也会引发结构产生较大的振幅，这主要体现了振动的频率影响。工业厂房的结构振动问题与其自身建筑结构的动力特性、振动设备的动力特性及振动设备的布置位置相关。厂房内部的工艺设备布置决定了它的结构布局，厂房的结构布局同样决定了其结构动力特性。为从源头避免建筑结构振动问题的发生，在设计之初各相关专业设计人员就应通力配合，工艺设计做到设备布置先进、合理;结构布置做到构件受力明确、结构体系传力路径直接而迅捷。对具体建筑结构而言，确定了整栋建筑结构布局及其主要梁、柱断面，也就确定了其整栋建筑结构的自振特性。对直接承受设备振动干扰的结构构件而言，确定了其跨度、断面及承受的载荷，其自振频率也是固定的，对工程设计人员来说，需要做的就是对一建筑确定合理的结构布置、合理的构件截面，使振动设备的振动频率在建筑结构主体及其结构构件的自振频率的共振区间之外，不使结构主体直接受荷构件发生振动，进而达到使整栋建筑结构不产生振动，从而实现结构抗振的目的。具体到结构设计时，首先应做的是调整直接承受振动激励的结构构件的刚度，一是减弱其对振动的激励响应、在不发生共振时降低振幅，二是使振动设备的频率避开结构的共振频率区间、避免共振发生。一般而言，一个振动构件的自振频率随其刚度的增大而增大，随其质量的增大而减小，同时，其振动的自振频率数目等于其自由度的数目。从理论上讲，研究结构的共振问题必须根据振动结构或构件的自振频谱进行结构振动计算，但从工程实践上以及理论分析看，高阶频谱对结构的影响较弱，一般不予考虑，仅需考虑振动结构或构件的低阶频率就足够满足工程需要了。由于上述多数竖向振动问题是由振动设备的中、高频工作振动引起的、多数水平振动问题是由振动设备的低频工作振动引起的这一规律存在。对布置中、高频振动设备的多层工业厂房，要对建筑结构的竖向振动问题给予特别重视;对布置低频振动设备的多层工业厂房，要对建筑结构的水平振动问题着重考虑。

2结构的减振技术措施

工程设计中应对结构振动问题一般以结构抗振为首要措施，当结构抗振成本较高时，应当采用技术减振措施来应对结构振动问题。目前，采用调谐振动控制技术解决结构振动问题是一个新途径，其中TMD技术是结构调谐振动控制中的一种重要型式。调谐振动控制系统是通过调节附加在主体上的子结构的自振频率实现对主结构的振动反应控制。该项技术已被广泛应用于建筑结构的减振控制工程中，目前，其在高层建筑、大跨桥梁、高耸结构等工程中应用较多，应用于工业厂房建筑解决结构振动问题的工程实例还不多。TMD技术是利用共振原理解决振动问题的，一个TMD系统由质量块、弹簧、阻尼器等部分组成，质量块通过弹簧和阻尼器与主结构相连结。在主体结构受到干扰力作用而振动时，质量块也随即产生惯性运动，当TMD系统的自振频率与主结构的激励频率相协调时，TMD系统将通过弹簧、阻尼器向主结构施加反方向作用力来抵消振源设备传入主结构的扰动力，降低主结构的对干扰力的振动响应，TMD技术系统被动产生的消能能力大小和质量块的大小及它与主结构之间的相对运动相关。TMD系统本身有频率相关局限性。表现在当TMD技术系统的频率与主结构的某一频率接近时，结构的该阶频率振动响应会大幅减小，而结构的其它频率对其响应则无确定性。为了克服TMD技术系统的这种与频率相关的局限性，通常可在一个结构中采用多个TMD技术系统与建筑结构串联，其中每个TMD分别调谐不同的模态频率，采用多个TMD系统能够在较宽频率范围内控制结构的振动。具体工程设计时可利用TMD原理在工程结构中将结构设计成为一个包含主、次结构的一个TMD体系:结构主体部分设计具有较大的刚度，同时设置较柔性的子结构部分，通过子结构来消能减振。TMD技术体系的概念十九世纪初首次由西方人Frahm提出，后经多次演变改进已基本完善。国内对TMD技术的研究相对较晚，基本上是在20世纪初才开始引入该技术，目前，国内大部分高校对此都进行了较深入的研究。TMD技术以往的研究主要是应对风和地震对建筑结构的影响，其在西方的应用实例较多、应用效果比较明显，除风与地震荷载之外，国内对它的研究应用也在往更宽的范围探索:如人的活动对大跨轻质楼盖的激励振动影响、设备振动对工业建筑结构激励振动的影响等。现今该技术在国内还处于推广起步期。TMD减震技术应用于实际工程中需进行详细的时程分析计算。根据具体工程情况考虑质量块的增设问题、质量块相对建筑结构的行程问题、系统支承面与质量块间摩擦阻尼问题。目前工业建筑应对设备振动引发的结构振动问题的减振措施主要是通过设备基座减震技术实现，具体地说，通过在设备基座与建筑结构主体之间设置柔性弹簧、橡胶垫等一般措施，该项减震措施具有相对的局限性，减震效果也受到一定的限制，采用TMD调谐振动控制技术解决厂房结构与设备共振问题的实例还不多。在这方面有很大的探索空间，可以通过移植、改进把这一先进技术应用到工业建筑领域内，尤其是在一些超大型工业厂房工程建设中的应用更具有广阔的前景。

3建筑结构的振动远端传递问题

结构抗振及技术减振分别是解决建筑结构振动问题的两个主要方面，同时，在结构设计时对结构、设备进行统一整体分析以避免发生振动远端传递对解决结构振动问题更为重要。厂房结构振动问题主要分为结构整体水平振动和楼层结构竖向振动两类，而且发生结构水平振动事故较少、发生厂房楼层结构竖向振动事故较多，这其中由振动的远端传递引发的结构振动事故占很大的比例。结构的振动问题分为振源层振动和受振层振动两类:振动设备和楼板振动问题产生在同一位置称为振源层振动;振动设备和楼板振动问题产生不在同一位置称为受振层振动。振源层由于布置有较多的设备，其楼面荷载较重，一般基于强度考虑而言其楼层刚度就设计的比较大，相反，受振层由于布置设备较少，一般设计人员基于常规理念仅考虑规范楼面活载，其楼层刚度就会设计的较弱;同时，由于振源层楼板竖向共振会带来较直观的结构安全性问题，设计人员一般也都会比较关注，结果就容易造成振源层楼板结构刚度过强、振源层楼板结构刚度与受振层楼板结构刚度差别过大等问题，导致即使振源层楼板产生微小振幅的振动，受振层楼板也会产生很大的动力响应，这就是近年来发生受振层振动事故较频繁的主要原因。在这里，受振层是一个广义的概念，它是相对于振源层而言的，它可能是设备振源楼层的相邻上、下楼层，也可能是设备振源楼层的同层左、右相邻跨间，可能是设备振源楼层的远端相邻楼层、跨间，还可能是建筑结构整体与其地基的共振。现在的常规设计手段、设计方法也是产生振动远端传递问题的症结所在，大部分设计单位设计人员在遇到需考虑振动问题的工程时，基本都采用简化的方法进行分析计算。一种方法是仅对直接承受振动荷载的结构构件考虑振动效应，即提高直接承受振动荷载的大梁刚度，不使振动设备与其产生共振，也就是对该承受振动荷载的大梁设计采用刚度控制，整体设计时按常规利用程序设计软件进行空间建模计算，此时不再考虑设备振动对整体结构的效应影响，最多也就考虑一个很小的振动荷载放大系数，从另一方面说现行的一般软件也没有这个振动分析功能，这个设计方法现在在煤炭设计行业较为常用。另一种设计方法是不再对直接承受振动荷载的构件进行单独振动考虑，设计分析时直接利用现行结构设计软件空间建模计算，在荷载输入时再按相关规范对振动荷载乘上一个较大的动荷放大系数，这个方法在机械运输行业常用。严格意义上讲这两种方法都不严谨、都有局限性，也都不能有效考虑振动的远端传递问题。从理论研究的层面来看，有关的研究大都是在出现远端振动问题后着眼于主要受力构件和厂房整体的简化分析上。客观情况是设备振动必然引发其支撑结构振动，振动波就从设备支撑结构传播到整个振源层结构，继而引发整个结构体系的振动，从而使设备的振动波及到整个厂房结构。当某部分楼层结构的自振频率和设备工作频率接近时，就会引发该部分楼层结构共振，当地基条件较差时，振动也会引起厂房地基共振问题，从而加剧受振层振害。这就是造成受振层楼板共振响应的原因。另外，由于造成受振层振动的振源是振动设备，而设备和受振楼板并不在同一位置，在对其进行动力响应分析时也很难采用简化的模型。结构发生远端传递的位置是不特定的，可能是设备振源层上层、上上层，也可能是设备振源层下层、下下层;可能是设备振源层同层其他跨间楼板，还可能是是结构整体与基础共振，在这种情况下采用该文提到的部分结构整体分析可能就不能完全判断出振动远端传递的受振层位置、进而彻底解决振动远端传递问题。［3］要有效地解决振动远端传递问题，至少需要从以下几个方面考虑［4，5］:1)修正现行的简化设计方法。首先，现行采用的对直接承受振动荷载的大梁设计采用刚度控制，扩大其截面、提高其刚度，不使振动设备与其产生共振，这当然正确，关键是下一步，因为刚度较弱的楼面结构必然对振源的振动响应较大，整体结构设计时就应该在直接受荷大梁的刚度满足需要的同时，有意扩大其他非振动设备布置楼层的刚度，减小其与振动设备楼层的刚度比。当然，这只是一个定性的感念，需要采用程序进行试算调整，由于具体的楼层荷载大小差异、振动频率差异等原因，具体多大的刚度比合适，只能具体问题具体分析。2)运用TMD等技术减小振动干扰对主体结构的激励。3)利用新技术改变现行的设计手段。各设计单位现行的设计手段一般是采用常规的设计软件进行空间整体分析，如采用中国建筑科学研究院的PKPM系列软件、北京盈建科软件公司的盈建科软件、广东的广厦软件、上海佳构软件公司的佳构STRAT软件等，这些软件都没有这方面的振动分析的功能，利用其对振动荷载进行计算设计当然要出问题，要解决这个问题结构设计时最好采用具有有限元振动分析功能的设计软件AYSYS等进行计算分析，同时振动分析应尽对相关影响因素考虑全面，每一个忽视的因素都有可能导致结构振动问题发生，不完备的数据分析结果也是不可靠的，有条件的情况下最好采用第二程序分析复核。同时，由于受振层的动力响应和整个厂房结构体系都有关系，设计时必须建立包含设备、结构在内的整体有限元分析模型。当地基条件较差时，应考虑地基对结构振动的影响及设备和结构连接方式影响等一系列因素。

4结语

建筑结构振动是在结构设计和使用过程中经常遇到的问题，它的成因比较复杂，并且由于每个建筑的实际情况各不相同，故没有固定的解决模式可循。总体来说，结构抗振和技术减振是工程设计中解决结构振动问题的两个主要方面，一般在工程设计中要以结构抗振为主要应对措施，在结构抗振成本较高时要考虑设备减振和结构减振等具体减振措施，同时，建立设备、结构整体模型进行有限元分析计算是保证避免发生结构振动远端传递问题的有效手段。在具体工程中应根据实际情况合理选择经济合理的解决方案，避免工程中出现共振问题发生。

参考文献:

［1］高红珍．选煤厂主厂房结构设计中的振动荷载问题［J］．煤炭工程，2003，35(5):26－27．

［2］徐建．建筑振动工程手册［M］．北京:建筑工业出版社，2002．

［3］冯军和，张敏政，闫维明．多层选煤厂房的受振层楼板振动分析［J］．地震工程与工程振动，2007，27(2):100－103．

［4］GB50583—2010，选煤厂建筑结构设计规范［S］．

第7篇：减振技术论文范文

关键词：深圳地铁；轨道结构；减振技术；减振扣件

中图分类号：U213 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）02-0045-03

1 工程概况

深圳地铁蛇口线（2号线）西起南山区赤湾站，东止罗湖区新秀站，线路全长约35.78km，均为地下线，共设车站29座，设蛇口西车辆段1座和后海停车场1处。线路设计最大速度80km/h，车辆选型为A型车，采用6节编组方案。

蛇口线途经多个商业中心、住宅小区和学校，周围建筑环境敏感度高，敏感点多。为了解决地铁列车振动带来的不利影响，蛇口线在设计时进行了轨道减振专项研究，在吸收了深圳地铁一期工程经验的基础上，对国内外新型的减振技术进行比选，并成功地进行了应用。

2 减振技术措施设计原则

城市轨道交通的减振技术措施一般分为三个等级，即一般减振地段、较高减振地段和高等（特殊）减振地段，具体如何选用，须以环评报告为依据，现场调查研究，明确保护对象和范围并确定期望值，最终的选择还要考虑轨道铺设形式和地质条件。

轨道减振降噪技术措施在设计时需要遵循以下原则：良好的稳定性和耐久性；结构简单，施工和安装方便；轨道几何尺寸的可调性；成本低，维修养护工作量小。

3 各类减振技术措施在深圳地铁蛇口线中的应用情况

蛇口线正线和车辆段针对各类地段的减振要求，分别采用了不同的减振形式，其效果和数量见表1：

表1 深圳地铁蛇口线轨道减振技术措施一览

线路 减振等级 减振形式 减振效

果/dB 数量/km

正线 一般 DTⅢ弹性扣件 3～8 全线

较高 弹性短轨枕 8～13 4.460

轨道减振器扣件 5～8 4.040

ZE减振扣件 5～8 5.978

高等 橡胶隔振垫 10～15 1.148

梯形轨枕整 ﹥10 0.143

钢弹簧浮置板 ≥15 4.281

蛇口西车辆段 — 橡胶隔振垫 5～15 0.975

接头夹板 5 库外线

无缝线路 — 库内线

3.1 一般减振地段减振技术措施

蛇口线正线一般减振地段的技术措施主要是采用重型60kg/m钢轨的无缝线路和DTⅢ型弹性扣件。60kg/m钢轨的垂直刚度大，相比50kg/m钢轨可以降低振动强度2～4dB；无缝线路可以减少钢轨接头，有效地减少车轮与钢轨之间的冲击振动和噪音。DTⅢ型弹性扣件主要依靠其轨下和铁垫板下橡胶垫减

少振动，橡胶垫都设有凹槽，采用氯丁橡胶制作。

3.2 较高减振地段减振技术措施

3.2.1 橡胶套靴弹性短轨枕。橡胶套靴弹性短轨枕减振技术是国际上广泛采用的中等减振地段的轨道结构，就是在短轨枕外套一层橡胶套靴，短轨枕下垫入一高弹垫层，然后将套靴和短轨枕一起浇筑在混凝土道床中，减振效果可以达到12dB，蛇口线全线共有4.46km弹性短轨枕线路。

铁科院在高速铁路上的实验表明弹性短轨枕可以降低轮轨间相互作用力39～52kN，减低振动加速度17～46g，减少振动10dB，减振效果良好。但是也存在一些缺点，比如橡胶套靴易进入泥沙和水，不易清理；施工不当会产生空吊，轨距和轨底坡不易保持和控制；橡胶老化，损坏后无法更换，维修困难等。

3.2.2 轨道减振器扣件。轨道减振器扣件是我国在德国科隆蛋扣件的基础上设计的一种减振扣件，底板呈长方形，承轨板与底座的连接处呈椭圆形，用橡胶将位于轨下的承轨板和连接轨枕的底座铁垫板硫化在一起，减振效果可达5～8dB，蛇口线在初期工程4.04km线路使用了减振器扣件。

轨道减振器扣件的特点是橡胶设计成有一定斜度，橡胶圈在轮轨垂直作用力作用下主要受剪，由于橡胶的剪切弹性优于压缩弹性，故该扣件具有很低的垂直静刚度。缺点是橡胶生产技术不够先进，性能不足，长期作用下可能会引起橡胶疲劳甚至撕裂，对轨道几何尺寸的保持十分不利，存在一定安全隐患。

3.2.3 ZE减振型扣件整体道床。ZE减振型扣件也是一种新型减振扣件，深圳地铁也是第一次使用这种扣件，全部用在蛇口线东延工程中，共计5.978km。它通过在扣件体夹层和扣件铁垫板下各设置一块天然橡胶垫达到减振目的，扣件体上设有齿形凹槽，可以配合齿形垫片调整轨距。

相比弹性短轨枕，本扣件的橡胶垫设在道床外，可以随时更换，维修简易方便，且不会出现前者施工不当产生的空吊问题。与轨道减振器扣件相比，橡胶垫夹在扣件中，不会出现上述安全问题。

3.3 高等减振地段减振技术措施

3.3.1 轨道橡胶隔振垫。轨道橡胶隔振垫采用德国卡棱贝格道床垫技术，该技术适用于高等减振地段，本工程中橡胶隔振垫应用于世界之窗站和侨香站右线，共计1.148km。

减振垫采用圆锥截顶结构，是点和面的组合，约束阻尼和橡胶弹簧的组合，从而使得隔离式减振在各方面的减振效果都相当出色，减振效果为10～15dB。缺点则是隔振垫处于道床下部，检修和更换困难。

3.3.2 梯形轨枕整体道床。梯形轨枕整体道床是一种新型的低噪音、低振动的轨道系统，该结构由梯形轨枕、减振垫和混凝土底座组成，梯形轨枕由预应力混凝土纵梁和钢管连接，形状像梯子，梯形轨枕以一定间隔支撑在L型的钢筋混凝土台座上，形成弹性支撑的轨道系统。这种结构减振效果可以达到大于10dB，在本项目中主要用在湖贝站，共143m，目的是减少湖贝站轨行区上下重叠带来的振动影响。

日本通过近年的理论分析和实践证明梯形轨枕轨道具有减振降噪效果良好、施工方便、可大幅降低运营维护成本等优越性，缺点是更换困难。

3.3.3 钢弹簧浮置板减振道床。钢弹簧浮置板减振道床是德国GERB（隔而固）公司研制的减振轨道结构，它采用螺旋弹簧支撑浮置板的道床，将浮置板道床和基础分离开来，浮置板道床可提供足够的惯性抵消车辆产生的动荷载，只有静荷载和少量残余动荷载通过螺旋弹簧等弹性组件传递到基础结构上。蛇口线共采用了4.281km的钢弹簧浮置板道床，主要用在学校和高档住宅下。

钢弹簧浮置板道床已具有90多年的历史，具有非常不错的减振效果，它的优点是减振效果高，可达15dB以上，使用寿命长，同时具备一定的调节性，有利于后期维护。缺点是造价十分昂贵，钢轨和道床、钢套筒之间的净空难以保证，曾引起过电流烧伤钢轨的情况；钢轨重伤折断的临时处理也比较困难。

3.4 车辆段减振技术措施

为了配合蛇口西车辆段上盖物业开发，蛇口西车辆段在试车线和咽喉区设置了橡胶隔振垫，全厂库内线路采用无缝线路，库外线路全部使用接头减振夹板的方式减振。减振夹板通过减小车轮经过轨缝的折角和台阶的方法，减缓车轮的冲击振动，从而使车轮能平顺过渡，达到减少振动的效果，相比普通夹板线路可减少噪音量5dB。

4 结语

深圳地铁蛇口线采用了多种新型轨道减振技术措施，对蛇口线顺利通过环境影响评估起到了很大作用，经过近两年时间的运营检验，各种减振技术的使用效果得到了进一步验证，同时也暴露出一些亟待解决的问题，主要体现在：

（1）弹性短轨枕、橡胶隔振垫等结构将减振的主体部分内置在道床中，日常检修困难；随着橡胶老化，减振性能下降后，更换和大修有很大的难度，势必对地铁正常运营带来很大的挑战。

（2）钢弹簧浮置板道床经过改良设计，去除了两侧凸台，为钢轨切割等作业创造了一定的作业空间，但轨底净空不足等问题依然存在。

（3）在中等减振地段的ZE扣件体现出了施工质量容易控制、轨道几何尺寸调整范围大、维修和更换方便的优点，建议推广。

参考文献

[1] 李建斌．城市轨道交通减振降噪设计研究[J]．石家庄铁道大学学报（自然科学版），2011，24（1）：73-76．

[2] 吴建忠．Ⅲ型轨道减振器扣件的设计与研究[D]．北京交通大学土木工程学院，2009．

第8篇：减振技术论文范文

关键词：节能环保；焊接；应用；

中图分类号：TE08 文献标识码：A 文章编号：

近年来，很多国家都将节能、环保作为今后发展的方向，我们国家也不例外。在焊接技术的应用上，我国落后于国际先进水平，因此，在今后的发展过程中，我们应当通过技术创新，提高焊接质量，提高工作效率，坚持节能、环保的发展理念，使我国焊接技术跨上一个新的台阶，步入国际先进水平。

一、节能环保高效技术在焊接中的应用

1.逆变焊机

逆变焊机具有焊接性能好、动特性好、动态反应速度快、质量轻、体积小、焊接速度快、效率高、多功能等优点，因此易于实现焊接机械化和自动化；逆变电源功率因数达0.95以上，总体效率可以达到85%~92%，比传统焊机平均节电25%~60%，空载时电耗只有30~50W，节能效果明显。为了说明逆变焊机的节能效果和优越性，把逆变式弧焊整流器和几种传统的弧焊机主要技术性能指标列于表l，以便对比。

表1逆变式弧焊整流器与传统弧焊机主要性能比较

2.熔化极气体保护焊

熔化极气体保护焊(GMAW)具有高效、节能和便于自动化的特点，是目前用得最多的一种焊接方法也是自动线上和焊接机器人的首选熔焊方法。据不完全统计，在汽车零部件、集装箱和工程机械行业中，基本上全部采用气体保护焊；而一般机械、铁路车辆和重型机械行业的比例都超过50%；在造船、锅炉和金属结构行业由于埋弧自动焊的用量较大，CO2气体保护焊的比例相对较低。随着实践的不断深入，人们发现由不同气体组成的混合气体比用单一气体更易得到好的焊接结果。现在，采用混合气体的趋势越来越强，混合气体的种类也越来越多，探索其在GMAW中的影响规律有着极大的社会效益。

3.智能机器人焊接

近些年，随着模糊控制理论和神经网络控制技术及专家系统理论的发展，模拟焊工操作的智能控制方法已经在焊接过程中成功应用，对焊缝成形的质量取得了较好的控制结果。国内外对遥控技术的研究成果较多，遥控焊接正向着实用化的方向发展。美国发射到火星上的索杰纳机器人就是这种系统成功应用的最著名实例。目前，关节式焊接机器人已在汽车制造、航空航天、工程机械、船舶等行业获得广泛应用，但对一些危险、恶劣及特殊环境下，例如航天空间、深海作业、管道内外焊接等，传统的关节式焊接机器人难以完成，为此需要研究发展新型的特种焊接机器人，我国在管道焊接机器人、水下焊接机器人、爬壁焊接机器人、球罐焊接机器人等方面进行了研究，培养了队伍，取得了一批研究成果，在某些技术方面达到了国际先进水平。

4.振动焊接技术

振动焊接技术是在金属焊接的过程中，对被焊件施加振动处理的一项焊接工艺，它起到细化晶粒的作用，在热状态下通过热塑性变形来调整应变而降低残余应力，这样可有效防止焊接裂纹的形成和工件的畸变，提高构件的疲劳寿命，增强焊缝的力学性能，达到提高焊接质量的目的。并且可以省去焊后消应力处理，缩短生产周期，降低生产成本。可以预言，振动焊接的推广和应用必将给焊接生产行业带来巨大的经济效益。大连理工大学的陈源从振动焊接减少焊接变形方面，采用先进的有限元方法进行了计算，论证了振动焊接在控制变形方面的作用;刘峰研究了振动焊接对焊接裂纹的影响，通过理论分析和数值模拟指出振动焊接在防止和减少焊接裂纹方面具有明显的效果。

国外也对振动焊接进行了研究。Tseng研究了焊弧摆动对焊接质量的影响，指出由于摆动的作用，使得焊接速度得以提高有利于焊接凝固，提高焊接区的力学性能。TewariSP详细研究了轴向振动对焊接件拉伸特性的影响，其结论是：经过振动焊接的构件的屈服强度、极限拉伸强度和破坏强度有显著提高。

二、节能环保高效技术在焊接辅助工艺中的应用

1.振动时效

振动时效(VSR)是利用一受控振动能量对金属工件进行处理，以消除工件残余应力。振动时效的显著优点是节能环保、降低成本、缩短周期。与热时效相比，节约成本90%以上，节能95%以上，节约投资90%以上。振动时效快，一般仅需30min,最长不超过1h，而且设备轻便，工艺简单，适应性强，优点很突出。VSR在我国从无到有，现已有几千台VSR设备在我国机床、模具、锻压、航空、发电等行业生产中运行[7]。节能减排效果明显的频谱谐波振动时效技术与传统的热时效相比，振动时效技术节能95%以上，完全克服了以煤为燃料的热时效炉存在的严重污染问题，实现零排放。与传统亚共振相比，频谱谐波振动时效技术的应用覆盖而从原有的23%提高到了100%，并彻底解决了传统亚共振技术噪音大、应用而窄、工艺操作复杂、长期无法纳入企业正式生产工艺问题。推广应用频谱谐波振动时效技术具有很好的经济效益和社会效益。

2.随焊锤击

随焊锤击是在焊接过程中通过实时锤击焊缝及近缝区金属材料从而消除或减小焊后金属塑性影响的一种加工工艺。利用随焊锤击技术能够有效地控制焊接横向及纵向收缩变形，实时调整焊接接头的残余应力分布状态，从而真正实现动态低应力、无热裂、小变形焊接。因此，能节约大量的能源和资金，给国家和企业将带来前景广阔的经济效益和社会效益。

对于不同的试件和焊接条件，应采用不同的焊接锤击参数，但现有的随焊锤击装置存在参数调节困难，个别参数调节不可实现等缺点，所以提出了参数可调的随焊锤击方式。可调随焊锤击方式采用锤击频率控制，保证被处理金属在每次锤击间隔中有充分的时间进行塑性反弹，使之在而内产生两维塑性伸长，释放焊接过程中的残余拉应变，大幅度提高了焊接接头的疲劳强度。锤击力、锤击距离的控制均采用按钮控制，电机调节，使其参数的调整方便可靠，从而保证焊接过程中当焊接材料和焊接条件变化时可随时调整锤击参数，进一步提高焊机的工作效率。

三、结束语

虽然我国在节能环保高效焊接技术应用方而做了大量工作，并取得了可喜的成绩，但与先进国家相比，还有相当大的差距。因此要继续大力推广节能环保高效焊接技术.加强消化吸收引进的高效节能焊接技术，并创新提高，克服总是依赖进口的思想。

参考文献:

【1】卢薇，李之中，马新国.逆变焊机的研究与探讨[J].山西机械，2001

【2】林尚扬，关桥.我国制造业焊接生产现状与发展战略研究[J].热加工,2004

【3】许燕玲，林涛，陈善本.焊接机器人应用现状与研究发展趋势[J].金属加工，2010.

【4】朱政强，陈立功，倪纯珍.振动焊接}_艺的研究现状及发展方向[J].焊接,2003

【5】马晓丽，华学明，吴毅雄.高效焊接技术研究现状及进展[J].焊接,2007

【6】关桥.动态控制焊接应力与变形技术基础研究[Z].国家自然科学基金巾请书，1990.3

第9篇：减振技术论文范文

关键词：实践教学；船体振动；教学内容；教学方法

作者简介：张婧（1983-），女，江苏泗阳人，江苏科技大学船舶与海洋工程学院，讲师；施兴华（1981-），男，江苏启东人，江苏科技大学船舶与海洋工程学院，讲师。（江苏?镇江?212003）

基金项目：本文系江苏科技大学船舶与海洋工程学院高等教育教学改革研究项目的研究成果。

中图分类号：G642.0?????文献标识码：A?????文章编号：1007-0079（2012）22-0108-02

教育部联合多个部门启动了“卓越工程师教育培养计划”，目的是培养、造就一批创新能力强，适应经济、社会发展需要的各类工程技术人才，提升我国工程教育的国际竞争力。[1]目前已列入中国高等教育中长期发展规划。按照“卓越工程师培养计划”的基本要求，应着重加强培养大学生工程实践创新能力及加快实践教学环节的改革。

实践是工程教育培养的关键环节，我国现行的工程类专业人才培养模式“科学化”的趋势越来越凸现，重理论、轻实践，重课堂、轻课外，重灌输、轻自学，忽略了工程的系统性及其实践特征，不利于现代工程人才的培养。当前大部分的毕业生不能迅速适应工作环境，无法将书本上的知识与实际工作有机结合，缺乏解决问题的能力。因此，必须加强工科本科生的实践教学环节。

“船体振动学”课程作为一门重要的船舶与海洋工程的专业课。[2]由于课程设置的内容广泛、难度较大，本科生学习过程中觉得较为抽象复杂，并且该门课程在各院校开展的时间不长，教学经验和教学参考资料缺乏。目前在教学方面存在很多弊端，特别是在实践教学方面力度不够大，仍然是重理论、轻实验的教学模式，这就不能全面启发学生的思维，忽视了学生在学习上的积极性，不能激励学生的创新精神。因此，必须对“船体振动学”的实践教学进行改革。

一、“船体振动学”课程的特点

早在十九世纪后期，船体振动问题就开始引起人们的注意。近年来，随着航运事业的发展，主机功率和转速的提高，船舶吨位加大，肥大船型的出现，船体振动问题日益突出。由于造船技术的进步，船体结构减轻，相应地结构刚度也减小，这更易激起较大的船体振动。近二十年来，在我国亦有不少海洋和江河船舶发生过较严重的振动问题。船体振动问题日益引起造船部门的关注和国内外众多学者和专家的兴趣。因此，船体振动学将成为现代船舶专业大学生不可或缺的专业知识，“船体振动学”课程与其他课程相比，具有理论难、工程实践性强等特点。

1.工程实践性强

“船体振动学”课程的目的是让学生掌握船体振动的基本理论，船体振动的原因、船体振动的测试与振动衡准、船体防振与减振措施。“船体振动学”课程的开设建立在学生能较好地掌握“船体结构”、“船体结构强度”、“船舶结构力学”等基础课程的基础上，指导学生进入应用阶段，课程具有很强的工程实践性。

2.课程教学内容多，难度大

该课程首先讲授单自由度系统、多自由度系统和弹性体振动的基本理论及其计算方法，这些属于专业基础范畴。在此基础上，讲解船体结构振动特性和计算、船体振动的原因、船体振动测试与振动衡准、船体防振与减振措施，属于专业课内容。该门课程既有理论深度，又有工程应用实例，内容广泛，涉及的相关知识多。它不仅涉及到材料力学、结构力学、船体结构、船体结构强度等知识，还将针对船舶局部及整体结构拓展学生对于结构动力学方面的学习，对于本科生而言，“船体振动学”课程不容易学好；对于教师来说，“船体振动学”是一门教学难度较大的课程。

3.课程学时少

对于船舶与海洋工程专业的学生，掌握船体振动的基本理论以及如何进行隔振减振是非常必要的。但教学学时较少，一般在32学时左右。目前该课程存在着教学内容多而难，但教学时间少的矛盾，这样导致教师只好选择性的讲述部分内容，这必定影响到学生的学习效果，很难达到培养现代卓越工程师类型人才的目的。

二、优化教学内容，注重工程实践素质的培养

“船体振动学”作为一门重要的专业课程，其改革与建设必须符合卓越工程师计划的专业培养目标，即社会应用型人才。精心选择优化教学内容，合理安排教学课时，疏通及理顺与已学基础、专业课程的关系。

1.课堂教学内容的改革

在有限的32学时内，“船体振动学”课程需讲授的主要内容有：单自由度系统的振动、多自由度系统的振动、具有分布参数系统的振动、船体总振动、船舶局部振动、船舶振动原因、防振和减振方法。前三个部分是振动的基本原理，公式相当多，推导过程比较复杂，具有一定的难度，而且比较抽象。但这几部分之间又是有一定联系的，将单自由度的基本原理进行推广，另外两部分学习起来也就比较容易。因此，可以将前三章的内容连贯起来讲，缩减讲授内容，只对问题点进行讲解，要求学生课后自学并在实验课上对自学内容进行验证。这样不但节省了理论学时，还可以培养学生的自学能力，增加学生学习的成就感，提高学习的自主性和积极性。后面的几部分是专门针对船舶与海洋结构物的振动进行讲授，并增加相关船舶的噪声及其控制的内容。在新技术、新成果上，每章后面增加新技术或实际应用案例，在上课时穿插一些实际的工程项目，拓展学生的思维和知识面。