振动力学论文

1、振动对人身体健康的影响分析摘要日常生活中我们会接触到各种各样的震动，可以说我们就生活 在振动的世界中。而这些振动在给我们带来便捷，利益的同时，也存 在着很大的危害，例如：1831年，曼彻斯特吊桥就是由于共振现象 导致大桥倒塌，通过的人马全部坠河。现实社会中，我们经常遇到的 对身体具有影响的振动现象包括交通系统的振动，噪音，手机振动等 等。本文着重分析振动现象对人身体健康所造成的危害以及该如何防 范。随着现代工业的迅速发展和城市规模的日益扩大，振动对大都 市生活环境和工作环境的影响引起了人们的普遍注意.。国际上已把 振动列为七大环境公害之一，并开始着手研究振动的污染规律、产生 的原因、传播途径、

2、控制方法以及对人体的危害等.。据有关国家统 计,除工厂、企业和建筑工程外，交通系统引起的环境振动（主要是引 起建筑物的振动）是公众反映中最为强烈的【1】机械振动对人体的危害主要表现在两个方面：一是振动产生的 噪声对人体的危害；二是使人体产生振动疾病。机械振动使机械本身 及其基础产生上下、前后、左右变位，如果人体处在该条件下，亦将 随之产生相应的变位。人们通过操作振动工具的手、站立时的脚、坐 下时的臀部或躺卧时的躯干而感受到振动。人体各部位都有其共振频 率，在引起共振的部位会有异样的感觉。当振动超过一定的频率时， 会引起人体局部的或全身性疾病。【2】为了保障人的身体健康并为人们创造一个舒适的工作

3、和生活环 境，研究振动对我们人类来说是有巨大意义的。本文主要对生活中的 环境振动对我们产生的危害进行简单的介绍与论述，以期引起大家重 视，进而避免，来保证我们的安全和健康从我们最常见的交通系统，到我们日常生活中使用的各种机械 设备，很多情况下会使我们的身体处于振动的环境中。这些广泛存在 的机械振动，在生产实践中对我们的人体生理活动会产生很大的影 响。交通系统的震动会对我们身体各个部位都产生危害，噪音对于耳 膜，对于大脑神经的伤害也不容忽视，手机振动是我们最容易忽视的 一种振动现象，但是手机振动往往会对心脏产生危害。声学中的共振现象叫共鸣。早在我国古代时候，人们对共鸣现 象就有一定的认识。比如，

4、唐朝时候，洛阳某寺一僧人房中挂着的一件 乐器，与寺院里的钟声的频率相合,于是敲钟时乐器就引起共鸣而发 声。后来他的朋友将乐器稍微锉去一点，改变了它的固有频率，从而消 除了共振，使其不再鸣响。次声是低于音频的声音，波长很长，不易衰弱。现代科学研究已经 证明，大量发射的频率为16-17赫兹的次声波会引起人体无法忍受的 颤抖，从而产生视觉障碍、定向力障碍、恶心等症状，甚至还会出现可 导致死亡的内脏损坏或破裂。现在，人们开始意识到它的危险，并在生 活中发现了不少次声波源:航行中的飞机，行驶得很快的汽车，海浪、台 风、地震雷鸣、气压突变等。在地震前出现的次声使一些动物感觉异 常，有些人也有特别的感觉。之

5、所以会出现上述现象，是因为人的内脏 的固有频率通常为几赫兹，次声与人的内脏的频率相近。在次声的作 用下,人体器官会产生共-28 -振。如果振动的强度不算很大就只会 出现眩晕和恶心的感觉。我们乘车时有时会感到恶心，除上面提到的 软硬座的因素外，还可归因于汽车所产生的次声。要是体内器官在振 动时互相摩擦，就会出现内出血。高强度的次声就会致人死亡。有人 用6-8赫兹的次声对动物进行了试验,当声强达到195分贝时，它们一 下子就死了。【3】交通车辆引起的振动对人体健康的影响包括生理和心理两个方 面，影响范围几乎涉及人体的各系统和各个方面。首先，当振动比较 强烈时，会造成人体骨骼、肌肉、关节及韧带的严重

6、损伤，消化系统 肠胃蠕动增加、胃液分泌和消化系统能力下降，肝脏的解毒功能代谢 发生障碍，还会使神经系统出现交感神经兴奋、腱反射减退或消失、 手指颤动和失眠等症状。其次，许多人对振动都很敏感，易发生心情 烦躁、心理失衡现象。【4】平时坐车时，有的人会出现恶心、呕吐等“晕车”现象。而且同 一个人坐有些车晕，坐另一些车则不晕。这是因为一部分人的晕车与 其心脏跳动的次数有关。心率每分钟在50-60次的旅客，乘软座汽车易 发生晕车;心率每分钟在75次以上者，乘硬座汽车易发生晕车。其原因 是汽车行驶时，硬座车座位振动频率较大，易与快心率旅客的心率同步 或接近同步。而软座车座位振动频率较小,易与慢心率的旅客

7、的心跳 同步或接近同步。一旦旅客心脏跳动的频率与座位振动的频率同步或 接近同步时，将引起共振，便可使旅客发生晕车现象。我们可以通过选 择不同振动频率的车辆来避免这一现象的发生.对于心率较慢的人，可 以选择硬座客车,其车座振动的频率较快;对于心率较快的人,可以选 择软座客车,其车座振动的频率较慢。这样就可以使车座的频率远离 旅客的心率，以消除心脏共振引起的“晕车”现象。有人曾调查过346 名旅游者,心率在50-60次的旅客乘硬座,心率在75-85次的旅客乘软 座，结果无一例发生晕车。不仅如此，共振与我们身体各部分器官都有 较为密切的联系。如果从力学的角度将人体抽象为一个机械振动模型, 各部分器官

8、、骨骼都是一个振动系统,而且各部分都有其固有频率，如 表1所示。表1身体部分器官的固有频率名称固有频率名称固有频率肩4- 5HZ眼球30- 80HZ胃4- 8HZ手掌50- 200HZ脊髓骨10- 12HZ心60HZ膝20HZ牙床100- 200HZ内脏30HZ头颅骨300- 400HZ尤其对经常跟振动源十分接近的操作人员，如拖拉机驾驶员，电 锯等的操作工人，一旦有频率与各部分器官的频率接近时，将会对器官 造成重大影响。【3】对我国几个典型城市的调查结果表明，交通车辆引起的环境 振动水平较高。根据铁路部门的实测，距线路中心线30 m附近的振 动可达80 dB。地铁列车通过时，在地面建筑物上引起

9、振动的持续时 间大约为10 S。在一条线路上，高峰时，两个方向1 h内可通过30对 列车或更多，振动作用的持续时间可达到总工作时间的15 %20 %。 最近在我国某城市地铁车辆段附近进行了现场测试，结果表明,当地铁 列车以1520 km/h的速度通过时，地铁正上方居民住宅的振动高 达85 dB ,如果列车速度达到正常运行的70 km/ h时，其振级可能 还要大得多。可见由列车运行引起的环境振动已不同程度地影响了 居民的日常生活。【5】由此可见振动对人体有影响的主要因素可以概括为：振动频率：振动对人体的不良影响中，频率起着主要作用。对于环境振动，人 体反应特别敏感的为180Hz的振动，这主要是由

10、于各种组织的共振 频率集中在这个范围。振动强度：当频率一定时,振动强度以人体对振动的感受程度来评价。日前 国际上通行用加速度参数来表示振动的强度。将实测加速度经过换算, 以分贝为单位来表示振动强度，给振动测量、运算和表达带来很大方 便。暴露时间：人体无论受到哪种振动作用，其影响时间越长，对人体的不良影 响也就越大。【6】为了较少共振对我们自身危害，我们必须先了解共振的原理。 共振是受迫振动的一种特殊情况,受迫振动是振动系统在连续 的周期性驱动力的作用下的振动，而且在现实的振动系统中挪要受到 阻尼力的作用。在受迫振动中，振动系统中物体因受驱动外力而获得 能量，同时又因阻尼而有机械能的损耗，能否形

11、成稳定的简谐振动，原 因在于驱动外力所做的功和阻尼的能量损耗的比较。一般情况下，驱 动力与速度的相位不同，在每一周期内，有时驱动力与速度方向相同， 力作正功;有时方向相反，力作负功。但在全周期内，驱动力作正功，只有 如此，才能不断补偿消耗的能量。当物体积累的能量越来越多时，振动 会越来越剧烈，振幅越来越大，这样就发生了共振。【3】为降低振动或控制振动的不利影响，可从降低振源的激振强度、 切断振动的传播或在传播途径上削弱振动、_合理规划设计.使建筑物避 开.振动影响区等几个方面着手。根据有关资料，减少振动的影响可 采取以下几种措施：（1）减轻车辆的簧下质量避免车辆与轨道产生共振，这样可降 低振动

12、强度1015 dB【5】（2）对于地铁而言，适当增加埋深，.使振动振幅随距离（深度）增 加而.加大衰减，采用较重的隧道结构也可降低振动幅度。（3）隔振在某些情况下，可以利用一定的材料和装置，把振源 封闭，使其与周围环境隔绝起来，如隔振罩、隔振墙。隔振结构应该 严密，以免产生共振影响隔振结果。为了防止通过地板和墙壁等固体 材料传播的振动噪声，在机器的基础和地板、墙壁联结处设减振装置， 如胶垫、沥青等。（4）卫生保健措施加强个人防护，对于生产场所的暂时不能控 制的振动，或需要在特殊条件下工作时，佩带个人防护用品是保护自 己的有效措施。对接触振动的工人应定期进行健康检查，以便早期发 现振动疾病，及时采取适当保护措施。另外，有振动噪声的作业工人 要合理按排休息时间，如实行工间休息，经常监督检查预防措施的执 行情况及效果。【7】总结；机械振动对人体的危害不仅是振动产生的机械噪声的影 响，还可能会使我们产生振动疾病。因此，了解我们周围环境的振动， 研究它对我们的影响，最后进行合理的控制和预防，对我们的人体健 康有重要意义。【1】守田荣.振动篇一公害防止管理者国家实验讲座 东京：日本 工业新闻出版社，1981【2】王连诚.浅谈机械振动的危害问题【3】苏晓琴，姜其畅