振动噪声与碰撞冲击讲解

1、振动噪声与碰撞冲击振动噪声与碰撞冲击 演讲人演讲人： 主要内容主要内容 振动与噪声的基本概念及分类 振动噪声的抑制及利用 碰撞与冲击的介绍 汽车碰撞测试简介 振动噪声与碰撞冲击的联系 振动与噪声的基本概念及分类振动与噪声的基本概念及分类 演讲：齐勇 学号：15721707 导师：张旭 主要内容主要内容 一、振动的基本概念及分类 二、噪声的基本概念及分类 声波起源于物体的振动，声源的振动就是 物体或者质点在其平衡位置附近进行往复 运动。 物体的振动通常用振幅、频率和相位这三 个物理量来描述，它们是互相独立的。振 动有自由振动和受迫振动之分。 一、一、振动的基本概念振动的基本概念 1.11.1 自

2、由振动自由振动 作振动的系统在外力的作用下物体离开 平衡位置以后就能自行按其固有频率振动， 而不再需要外力的作用，这种不在外力的 作用下的振动称为自由振动。理想情况下 的自由振动叫无阻尼自由振动。自由振动 时的周期叫固有周期，自由振动时的频率 叫固有频率。它们由振动系统自身条件所 决定，与振幅无关。 1.2 受迫振动受迫振动 受迫振动也称强迫振动。在外来周期 性力的持续作用下，振动系统发生的振动 称为受迫振动。这个“外来的周期性力” 叫驱动力(或强迫力)。物体的受迫振动达到 稳定状态时，其振动的频率与驱动力频率 相同，而与物体的固有频率无关。 噪声的定义噪声的定义 1 声音声音 物体（物体（声

3、源声源）振动，在媒质中传播，引起）振动，在媒质中传播，引起 人耳或其他接收器的反应，这就是声。人耳或其他接收器的反应，这就是声。 2 噪声噪声 噪声是发生体做无规则振动时发出的声音噪声是发生体做无规则振动时发出的声音; 杂乱无章，听起来不和谐的声音或不需要的声音；杂乱无章，听起来不和谐的声音或不需要的声音； 一般认为：一般认为：噪声不包括次声和超声，而是噪声不包括次声和超声，而是 可听声（可听声（20Hz-20000Hz）范围内的声波。）范围内的声波。 第二节第二节 噪声的基本概念噪声的基本概念 物理角度物理角度 2.1 噪声的来源噪声的来源 噪声的种类很多，因其产生的条件不同而异。噪声的种类

4、很多，因其产生的条件不同而异。 地球上噪声地球上噪声 自然界噪声自然界噪声 人为活动产人为活动产 生的噪声生的噪声 火山爆发、地震、潮汐、下雨和火山爆发、地震、潮汐、下雨和 刮风等自然现象所产生的空气声、刮风等自然现象所产生的空气声、 雷声、地声、水声和风声雷声、地声、水声和风声 工业噪声、交通噪声、建筑施工业噪声、交通噪声、建筑施 工噪声和社会生活噪声工噪声和社会生活噪声 1 工业噪声工业噪声 工业噪声一般是指在工业噪声一般是指在工业生产工业生产过程中，过程中， 机械设备运转而发出的声响。机械设备运转而发出的声响。 工业噪声工业噪声 空气动力性噪声空气动力性噪声 机械噪声机械噪声 电磁噪声电

5、磁噪声 由由固体振动固体振动而产生的；而产生的； 在撞击、摩擦，交变机械应力或磁性应力等的作用在撞击、摩擦，交变机械应力或磁性应力等的作用 下，下，机械机械设备的金属板、轴承、齿轮等发生碰撞、振设备的金属板、轴承、齿轮等发生碰撞、振 动而产生机械噪声；动而产生机械噪声； 球磨机、轧机、破碎机、机床以及电锯等产生的噪球磨机、轧机、破碎机、机床以及电锯等产生的噪 声都属于此类噪声声都属于此类噪声 由由气体振动气体振动产生的；产生的； 当当气体气体受到扰动、气体与物体之间有相互受到扰动、气体与物体之间有相互 作用时，就会产生空气动力性噪声；作用时，就会产生空气动力性噪声； 鼓风机、空压机、燃气轮机、

6、高炉和锅炉鼓风机、空压机、燃气轮机、高炉和锅炉 排气放空等都可以产生空气动力性噪声排气放空等都可以产生空气动力性噪声 是电动机和发电机中交变磁场对定子和转子作用，是电动机和发电机中交变磁场对定子和转子作用， 产生周期性的交变力，引起振动时产生的；产生周期性的交变力，引起振动时产生的； 电动机、发电机和变压器都可以产生这种噪声电动机、发电机和变压器都可以产生这种噪声 2 交通噪声交通噪声 交通噪声是各类交通工具发出的噪声交通噪声是各类交通工具发出的噪声 主要有主要有航空航空噪声，噪声，火车火车噪声、噪声、汽车汽车噪声和噪声和 船舶船舶噪声。噪声。 3 建筑施工噪声建筑施工噪声 建筑施工噪声虽然是

7、一种建筑施工噪声虽然是一种临时性临时性的污染，的污染， 施工完毕污染也就解除，但其声音强度很施工完毕污染也就解除，但其声音强度很 高，又属于露天作业，因此，污染十分严高，又属于露天作业，因此，污染十分严 重。有检测结果表明，建筑基地打桩声能重。有检测结果表明，建筑基地打桩声能 传到数公里以外。传到数公里以外。 4 社会生活噪声社会生活噪声 2.2 噪声的分类噪声的分类 按按声源声源的机械特点噪声可分为气体扰动噪声、的机械特点噪声可分为气体扰动噪声、 固体振动噪声、液体撞击噪声和电磁噪声；固体振动噪声、液体撞击噪声和电磁噪声； 按声音的频率可分为小于按声音的频率可分为小于400Hz的低频噪声、的

8、低频噪声、 400-1000Hz的中频噪声及大于的中频噪声及大于1000Hz的高频噪声；的高频噪声； 按噪声强度随时间变化的属性可分为稳态噪声按噪声强度随时间变化的属性可分为稳态噪声 （a）、周期性变化噪声（）、周期性变化噪声（b） 、无规噪声（、无规噪声（c） 以及脉冲噪声（以及脉冲噪声（d）。）。 机械振动噪声的抑制和利用机械振动噪声的抑制和利用 演讲：谢家骏 学号：15721708 导师：施群 振动的抑制振动的抑制 风机用消声器风机用消声器 红色为防锈漆，红色为防锈漆， 白色为孔内装有白色为孔内装有 消声纤维玻璃消声纤维玻璃 大型风机用消声器进风口结构大型风机用消声器进风口结构 电话亭电

9、话亭 内装超内装超 细吸声细吸声 棉的吸棉的吸 声平板声平板 会议室用的隔声吸声屏风会议室用的隔声吸声屏风 车间顶上的吸声屏障车间顶上的吸声屏障 汽车排气管用消声器汽车排气管用消声器 VOLVO客车内的吸声毛绒客车内的吸声毛绒 一种吸声型的声屏障结构一种吸声型的声屏障结构 利用声屏障将声源利用声屏障将声源 和保护目标隔开和保护目标隔开 高架桥上的吸声高架桥上的吸声 与隔振组合屏障与隔振组合屏障 美国高速公路用混凝土板墙做声屏障，美国高速公路用混凝土板墙做声屏障， 声衰减声衰减710dB 日本日本 吸声吸声 型声型声 屏障屏障 中国第一座公路声屏障，中国第一座公路声屏障， 降噪量为降噪量为10.

10、5dB 机械振动和噪声利用机械振动和噪声利用 “振动利用工程学振动利用工程学” 是是20世纪后半期逐渐形成和发展起来世纪后半期逐渐形成和发展起来 的一门新学科，振动利用工程的发展使世人瞩目。的一门新学科，振动利用工程的发展使世人瞩目。就振动就振动 机械来说，目前已成功应用于工矿企业中的振动机器已发机械来说，目前已成功应用于工矿企业中的振动机器已发 展到数百种之多展到数百种之多，在许多部门，如采矿、冶金、煤炭、石，在许多部门，如采矿、冶金、煤炭、石 油化工、机械、电力、水利、土木、建筑、建材、铁路、油化工、机械、电力、水利、土木、建筑、建材、铁路、 公路交通、轻工、食品和谷物加工、农田耕作以及在

11、人类公路交通、轻工、食品和谷物加工、农田耕作以及在人类 日常生活过程中，数以万计的振动机器和振动仪器已成功日常生活过程中，数以万计的振动机器和振动仪器已成功 用来完成许多不同的工艺过程，如给料、上料、输送、筛用来完成许多不同的工艺过程，如给料、上料、输送、筛 分、布料、烘干、冷却、脱水、选分、破碎、粉磨、光饰、分、布料、烘干、冷却、脱水、选分、破碎、粉磨、光饰、 落砂、成形、整形、振捣、夯土、压路、摊铺、钻挖、装落砂、成形、整形、振捣、夯土、压路、摊铺、钻挖、装 载、振仓、犁土、沉桩、拔桩、清理、捆绑、采油、时效、载、振仓、犁土、沉桩、拔桩、清理、捆绑、采油、时效、 切削、检桩、检测、勘探、测

12、试、诊断等等。切削、检桩、检测、勘探、测试、诊断等等。 振动传输振动传输 振动造型振动造型 振动打桩振动打桩 振动筛选振动筛选 振动破碎振动破碎 振动研磨振动研磨 振动抛光振动抛光 振动采油振动采油 海浪发电海浪发电 钟表钟表 音乐音乐 振动时效振动时效 振动烘干振动烘干 超声电机（超声电机（ultrasonic motor ，USM）技术是振动学、技术是振动学、 波动学、摩擦学、动态设计、电力电子、自动控制、新波动学、摩擦学、动态设计、电力电子、自动控制、新 材料和新工艺等学科的交叉结合的新技术。超声电机不材料和新工艺等学科的交叉结合的新技术。超声电机不 像传统的电机那样，利用电磁力来获得其

13、运动和力矩。像传统的电机那样，利用电磁力来获得其运动和力矩。 超声电机是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动来获超声电机是利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动来获 得其运动和力矩的。在这种新型电机中，压电陶瓷材料得其运动和力矩的。在这种新型电机中，压电陶瓷材料 盘代替了许许多多的铜线圈盘代替了许许多多的铜线圈。 海浪发电的基本原理是气室将海浪的波能转换成空气往复运动，利用这一气流带动海浪发电的基本原理是气室将海浪的波能转换成空气往复运动，利用这一气流带动 发电机发电。发电机发电。 超声诊断仪产生超声，并发射到人体内，在组织中传播，遇到正常与有疾病的超声诊断仪产生超声，并发射到人体内，在组织中传播，

14、遇到正常与有疾病的 组织时，便会产生反射与散射，仪器接到这种信号后，加以处理，显示为波形、曲组织时，便会产生反射与散射，仪器接到这种信号后，加以处理，显示为波形、曲 线或图像等，就可以供医生做判断组织或器官健康与否的依据。线或图像等，就可以供医生做判断组织或器官健康与否的依据。 Thank You！ 碰撞与冲击的介绍 姓名：庄磊磊 学号：15721724 导师：张旭 主要内容： 1）碰撞的概念、特点和分类； 2）冲击的基本概念； 3）碰撞和冲击试验的区别。 碰撞的概念 指的是两个作相对运动的物体，接触并迅速改变其运 动状态的现象。可以是宏观物体的碰撞，如打夯、锻 压、击球等，也可以是微观粒子如

15、原子、核和亚原子 粒子间的碰撞。 “碰撞”在物理学中表现为两粒子或物体间极短的相 互作用。 碰撞前后参与物发生速度，动量或能量改变。 由能量转移的方式区分为弹性碰撞和非弹性碰撞。弹 性碰撞是碰撞前后整个系统的动能不变的碰撞。弹性 碰撞的必要条件是动能没有转成其他形式的能量（热 能、转动能量），例如原子的碰撞。非弹性碰撞是碰 撞后整个系统的部分动能转换成至少其中一碰撞物的 内能，使整个系统的动能无法守恒。 碰撞的特点 （1）相互作用时间极短。 （2）相互作用力极大，即内力远大于 外力，遵循动量守恒定律。 碰撞的分类 按能量转化关系 弹性碰撞：弹性碰撞：EK = EK2 （碰撞过程中机械能 （碰撞

16、过程中机械能 守恒）守恒） 非弹性碰撞：非弹性碰撞：EK EK2（碰撞过程中机械（碰撞过程中机械 能不守恒）能不守恒） 完全非弹性碰撞：完全非弹性碰撞：EK损失最大（粘合在一损失最大（粘合在一 起运动，机械能损失最大）起运动，机械能损失最大） 冲击的基本概念 是一种急剧的瞬态运动，作用时间远小于系是一种急剧的瞬态运动，作用时间远小于系 统固有周期。系统受到瞬态激励，其力、位统固有周期。系统受到瞬态激励，其力、位 置、加速度发生突然变化的现象。置、加速度发生突然变化的现象。 主要破坏性：主要破坏性： 1、惯性载荷导致的集中应力过大，设备损坏、惯性载荷导致的集中应力过大，设备损坏 2、多次冲击形成

17、疲劳累积，降低设备强度极限、多次冲击形成疲劳累积，降低设备强度极限 冲击超过冲击超过1000次后，破坏应力显著降低次后，破坏应力显著降低 实际的循环次数可以表示为：实际的循环次数可以表示为： / 3 0.163 10 N N 实际的冲击应力，允用应力实际的冲击应力，允用应力 如每个循环的冲击应力不同，应用如每个循环的冲击应力不同，应用 线性累积法则：线性累积法则： i i n D N D=1时，破坏，时，破坏，n单次应力的实际次数，单次应力的实际次数，N该应力水平下破坏所需次数该应力水平下破坏所需次数 冲击与碰撞试验的区别 一项完整的环境试验操作顺序通常包 括： （1）预处理 （2）初始检测

18、（3）条件实验 （4）恢复 （5）最后检测 冲击试验冲击试验：冲击试验就是用设备再现样品在运输 和使用过程中遭遇的如跌落、撞击、引爆、多级 火箭分离、空气动力冲击和空间运载器返回等现 象。考核或评定样品对冲击环境的适应能力、工 作可靠性及结构完好性。 碰撞试验碰撞试验：碰撞试验就是用设备再现样品在运输 和使用过程中遭遇的经常性的、重复性的冲击现 象。考核或评定样品对重复冲击环境的适应能力、 工作可靠性及结构完好性。 冲击和碰撞试验所模拟的环境均为冲击环境。即： 样品在运输和使用过程中遭遇的如跌落、撞击、 引爆、多级火箭分离、空气动力冲击和空间运载 器返回等现象。 冲击试验与碰撞试验的区别 （1

19、）冲击试验主要用于模拟样品在运输和使用过 程中偶然遭遇的不重复的、严酷等级较高的冲击现 象。冲击试验对试品德损坏主要表现为强度损坏。 碰撞试验主要用于模拟样品在运输和使用过程中经 常遭遇的、重复的、严酷等级较低的冲击现象。碰 撞试验对试品的损坏主要表现为累计损伤。 （2）冲击试验的试验加速度通常比较高，脉冲持 续时间较短，碰撞试验的试验加速度通常较低，脉 冲持续时间较长。 （3）冲击试验和碰撞试验所使用的设备通常是不 同的，前者通常为单次跌落，后者通常是连续跌落。 Thank you！ 汽车碰撞测试简介汽车碰撞测试简介 演讲人：张少春 导师：张燕 NCAP介绍介绍 NCAP（New Car A

20、ssessment Program ）新车评价程序，最早于1978年开始于美国 ，随后在发达国家范围内迅速发展，现已成 为衡量新车安全性能的重要手段，其中“汽 车碰撞安全性能试验”就是主要项目之一， 也是人们最关注的试验项目，因为车祸大部 分都是碰撞，这个测试结果基本反映了汽车 对乘员和行人的安全程度。 全球全球NCAP机构机构 全球NCAP评价程序包括，ANCAP、EuroNCAP、 USNCAP、IIHS、CNCAP、JNCAP、KNCAP、 LATINNCAP。 全球全球NCAP机构机构 在所有的NCAP机构中，EuroNCAP影响力较大 。它创始于1997年，其核心成员单位包括ADAC

21、（ 全德汽车俱乐部）、英国运输部、英国FIA基金会、 德国运输部等等。 NCAP碰撞测试组成碰撞测试组成 NCAP碰撞碰撞 测试测试 正面碰撞正面碰撞 正面正面100% 刚性壁碰撞刚性壁碰撞 正面正面40%偏偏 置壁障碰撞置壁障碰撞 侧面碰撞侧面碰撞 鞭打试验鞭打试验 正面正面100%刚性壁碰撞刚性壁碰撞 正面100%刚性壁碰撞试 验是试验车辆100%重叠正面 冲击固定刚性壁障。试验速度 不得低于50km/h。试验车辆 到达壁障的路线在横向任一方 向偏离理论轨迹均不得超过 150mm。在前排驾驶员和乘员位置分别放置一个 Hybrid III 型男性假人，用以测量前排人员受伤害情况 。在第二排座

22、椅最左侧座位上放置一个Hybrid III 型女 性假人，最右侧座位上放置一个 P 系列 3 岁儿童假人 ，用以考核乘员约束系统性能及对儿童乘员的保护。 正面正面40%偏置壁障碰撞偏置壁障碰撞 偏置碰撞试验是 车辆以不低于64km/h 的速度，以左侧40% 的截面积撞击到一个 可变性的蜂窝铝壁障 上的实车试验。该实验因为只有40%的碰撞接 触面积，更接近于现实交通事故中的汽车碰 撞，同时作用在车辆上的碰撞力度也较完全 正面碰撞试验要大一些，对车辆是一个更加 严峻的考验。 侧面碰撞侧面碰撞 侧面碰撞试验是试验车辆静止不动，前端加装了可 变形吸能壁障的移动台车从侧面撞向试验车辆。试验速 度不得低于

23、50km/h。移动壁障的中心线对准R点，驾驶 员位置放一个试验假人以测试碰撞对驾驶员的伤害。 低速后碰撞颈部保护试验低速后碰撞颈部保护试验 低速后碰撞颈部保护试验（鞭打试验）是指将试验 车辆驾驶员侧座椅及约束系统仿照原车结构，固定 安装在移动滑车上，滑车以速度变化量为15.65km/ h(正负0.8km/h内)的特定加速度波形发射，模拟后 碰撞过程。 C-NCAP评分规则评分规则 在 C-NCAP 中最高得分为 62 分，分为试验评 分和附加评分。 星级划分星级划分 碰撞测试成绩则由星级（）表示，共有五个星级，星级越 高表示该车的碰撞安全性能越好。按照2012年的评价标准： 称为五星级，分数5

24、2-62分，表示乘员严重伤害的 概率小于或等于10%； 称为四星级，分数44-52分，表示乘员严重伤害的概 率为11%-20%； 称为三星级，分数36-44分，表示乘员严重伤害的概率 为21%-35%； 称为二星级，分数28-36分，表示乘员严重伤害的概率 为36%-45%； 称为一星级，分数小于28分，表示乘员严重伤害的概率等 于或大于46%。 振动噪声与碰撞冲击的联系振动噪声与碰撞冲击的联系 演讲：柯震南 学号：15721710 导师：赵其杰 主要内容主要内容 噪声由振动所产生，那么振动噪声 怎么与冲击相关呢？ 转动机械：许多机械设备的本身或某一部 份零件是旋转式的，常因组装的损耗或轴 承的缺陷而产生异常的振动，进而产生噪 音。 冲击：当物体发生冲击时，大量的动能在 短时间内要转成振动或噪音的能量，而且 频率分布的范