工程中的振动问题
工程中的振动问题及处理方法
工程中的振动问题及其处理在讲之前，首先介绍一下中冶集团建筑研究总院（原冶金工业部建筑研究总院）对振动问题进行过40年的研究，曾主持编制了两本振动设计规范：1.《制氧机等动力机器基础勘察设计暂行条例》（1977.1）2.《机器动荷载作用下建筑物承重结构的振动计算和隔振设计规程》（YBJ55-90）, 1990年一、振动中的几个基本概念1.振动问题和静力问题的区别：（A）振动变位与振动力的方向永远不一致。
在扰频/自频>1时，出现变位与扰力的方向相反的现象。
静力问题中，变位与作用力的方向总是一致的。
（B）振动与质量有关。
静力问题中与质量不发生关系。
（C）振动是时间的函数，静力与时间无关。
（D）振动有共振现象。
发生共振时振动要放大。
对钢结构，振动可放大200~300倍；对混凝土结构，振动可放大10~20倍。
对动力设备基础：对于水平和旋转振动，可放大7-10倍对于垂直振动，可放大4-8倍对于桩基础，只放大1.5-4倍对于静力问题，变形无放大问题。
2.关于自由度、自振频率和振型什么叫自由度：决定振动体系全部质点位置的独立变数的数目，φ，所以有二个振型。
也有二个自振频率。
5个，也可选10个，也可选100个。
但选的原则是：“选定结构”的最高自振频率要大于1.2倍的激振频率。
注意，振型与外力无关，与地震地面运动无关，只与m、k有关。
3.关于自由振动和强迫振动简单的说：在振动过程中，没有外力作用的振动称为自由振动，否则为强迫振动。
在自由振动时，振动的大小只取决于物体的初位移和初速度，此时无共振现象。
在工程中，像锻锤、落锤，火箭发射，爆炸，冲床，冲击式打入桩均可近似看作自由振动。
而强迫振动都是在外力作用下发生的，例如：压缩机，电动机，火车和地震等引起的结构振动均属强迫振动。
强迫振动的反应主要取决于力的大小和力的时间函数。
此时有共振问题。
4. 阻尼振动和无阻尼振动阻尼系数是振动中的一个重要指标，因为阻尼作用，所以在共振时，振幅不会无限放大，锻锤等在冲击力作用下，砧座会很快趋于平稳。
如何应对土石方挖掘施工方案中的施工振动问题
如何应对土石方挖掘施工方案中的施工振动问题振动是土石方挖掘施工中一个常见的问题，它对周围环境和结构物有可能造成不可忽视的影响。
因此，在土石方挖掘施工方案中，我们需要采取一系列的措施来应对施工振动问题，以确保施工的安全性和可持续性。
1.汇总现场前期调查和评估数据在制定土石方挖掘施工方案之前，必须进行现场前期调查和评估工作。
该工作涉及地质勘查、建筑物和设施的调查等。
这些数据对于确定施工振动的敏感程度和对周围结构物的潜在影响至关重要。
2.合理选择施工方法施工方法的选择直接影响到振动的产生和传播。
为减少施工振动对周围环境的影响，我们应该优先选择非震动方法，如先导爆破、掘进机械等。
此外，在经济合理的情况下，采用精确挖掘方法和精确的控制爆破技术也可以有效减少振动。
3.实施工程监测在土石方挖掘施工过程中，实施工程监测是必不可少的。
通过实施振动监测、位移监测、应变检测等手段，可以实时了解施工振动的具体情况，及时采取措施进行调整和改进。
监测结果应及时记录、分析和报告，并根据需要进行相应的调整。
4.控制爆破参数如果在土石方挖掘中需要进行爆破作业，合理的控制爆破参数是减少振动影响的关键。
通过调整爆破药量、装药方式、起爆时间等参数，可以有效地减少振动的产生。
同时，选择合适的起爆方式，如分段起爆、逐层起爆等，也可以进一步降低振动的传播。
5.铺设振动屏障在存在振动传播至敏感结构物的风险时，铺设振动屏障是一种有效的措施。
振动屏障可以采用人工挡墙、土石坝等形式建造，以减少振动的传播。
不仅如此，还可以通过地埋管道、地下槽、螺旋桩等方式对振动进行吸收和耗散，从而减少振动对结构物产生的影响。
6.安排合理的施工时间在进行土石方挖掘施工时，需避免在重要节假日、夜间等人群密集或敏感期间进行施工。
此外，还要考虑到周边结构物的使用时间，合理安排挖掘施工时间，以减少振动对周围环境和人员的影响。
综上所述，土石方挖掘施工中的施工振动问题需要得到充分的重视和应对。
工程中的振动问题的研究进展
工程中的振动问题的研究进展摘要：随着科学技术的发展，工程中的振动问题愈来愈受到人们的关注，研究进展也越来越迅猛。
本文将针对工程中的振动问题，结合国内外近年来的研究成果，综述其研究进展。
关键词:振动、问题研究、相关进展引言振动问题是工程学中常见的问题，其出现与各种机械、结构、交通工具等都有关系，因此振动问题的研究具有广泛的应用价值。
工程中的振动问题主要与以下几个方面相关：机械系统的振动、建筑结构的振动、交通工具的振动等。
而随着技术的不断发展，工程中的振动问题的研究也不断深入，涉及到许多新的技术与理论。
本文主要介绍工程中的振动问题的研究进展，包括振动的产生机理、振动测试与分析、振动控制等方面，旨在全面介绍当前振动问题研究的最新进展与趋势。
一、振动理论的发展振动理论是研究振动中物体的固有频率、振幅、相位和波形等基本特性的一门学科。
在振动理论的发展过程中，人们逐渐认识到，振动不仅是一种物理现象，而且也与其他相关学科有着密切的联系。
因此，振动理论呈现出相对于其他学科交叉性、前沿性与综合性的特点。
在振动理论的发展史中，有三个重要的时间节点：牛顿的刚体力学理论、达朗伯的振动理论和拉格朗日的变分方法。
（1）牛顿的刚体力学理论牛顿的刚体力学理论是振动理论发展的起始点。
在牛顿的刚体力学理论中，振动是一种无限小的运动，假设了振动的幅值趋近于零，不会影响刚体的运动，即振动不会使刚体的形状、大小和内部结构发生变化。
（2）达朗伯的振动理论达朗伯是振动理论研究的先驱之一。
他提出了振动现象的均匀机械解释，即振动是一种力的作用，它可以通过连续介质力学来进行描述。
通过分析物体在不平衡力作用下的运动，他发现了很多重要的物理现象，如振动的相位、共振、衰减等。
（3）拉格朗日的变分方法拉格朗日在振动理论中应用了变分方法，创造出了拉格朗日动力学，使振动问题得到了较为客观、简洁、优美的描述。
通过运用拉格朗日方程，可以求解出物体在某一时刻的特定状态下的运动状态，即使在复杂条件下，也可以求解出振动的各种变量。
如何解决施工现场震动问题
如何解决施工现场震动问题一、引言施工现场震动问题是建筑施工过程中普遍存在的难题之一。
震动问题不仅影响施工质量和工程安全，还可能对附近居民造成干扰与不适。
因此，寻找解决震动问题的方法非常重要。
本文将针对施工现场震动问题进行讨论，并提出一些有效的解决方案。
二、施工现场震动问题的原因分析在解决问题之前，我们首先需要理解施工现场震动问题的原因。
施工震动通常由以下因素引起：1. 施工设备震动：施工现场经常使用各类机械设备，例如振动锤、钻机等，这些设备本身就会产生震动。
2. 施工地基影响：地基工程施工过程中，挖掘、回填等操作会对地质结构产生一定影响，从而引起震动传递。
3. 建筑物自身共振：建筑物在设计和施工过程中如果没有考虑到共振现象，就可能在特定频率下发生共振，产生剧烈震动。
三、解决施工现场震动问题的有效方法为了解决施工现场震动问题，我们可以采用以下有效的方法：1. 合理调整施工设备：合理调整施工设备的工作参数，例如减小振动频率、减少振动幅度等，可以有效降低设备震动对周围环境的影响。
2. 加强土地基处理：在施工之前，进行充分的地基处理工作，包括加固、加密、排除地下水等，可以有效减少地基对震动的传递。
3. 使用减振措施：在建筑物设计阶段，可以考虑采用减振措施，例如增加减振器、采用阻尼材料等，从而降低建筑物自身共振的风险。
4. 规范施工操作：规范化施工操作，确保施工过程中设备调试、振动锤的使用等符合相关规范和标准，从源头上控制施工震动问题的发生。
5. 监测和预警：设置震动监测设备，在施工过程中及时监测并记录震动数据，一旦超过预设阈值即时发出预警，以便采取及时的措施。
6. 加强沟通与合作：施工企业、相关部门和周边居民之间加强沟通与合作，共同协商解决震动问题，寻找最佳的解决方案。
四、结论施工现场震动问题是一个复杂且常见的问题，解决震动问题需要综合考虑多个因素，采取综合性的解决方案。
合理调整施工设备、加强土地基处理、使用减振措施、规范施工操作、监测和预警以及加强沟通与合作是解决施工现场震动问题的有效方法。
工程施工震动扰民
工程施工震动扰民问题在我国城市建设中日益突出。
随着城市化进程的加快，大量的土地被开发利用，各类建筑如雨后春笋般涌现。
在工程施工过程中，振动扰民问题给周边居民带来了很大的困扰。
如何解决工程施工震动扰民问题，已成为当务之急。
一、工程施工震动扰民的原因1. 施工工艺：在建筑施工过程中，钻孔、打桩、挖掘等工艺都会产生振动。
特别是打桩施工，其振动强度较大，对周边环境的干扰尤为明显。
2. 施工设备：施工过程中使用的机械设备，如挖掘机、打桩机、混凝土泵等，都可能产生较大振动。
这些设备在运行过程中，其振动通过地面传播，对周边建筑物和居民生活产生影响。
3. 地质条件：地质条件是影响工程施工振动扰民的内在因素。
地质构造复杂、地层松散的区域，振动传播速度快，影响范围广。
4. 建筑结构：建筑物的结构稳定性直接关系到振动扰民问题。
结构松散、抗震性能差的建筑物，在振动作用下容易产生裂缝、变形等损害。
二、工程施工震动扰民的危害1. 影响居民生活：工程施工振动扰民给周边居民带来极大的不便，影响正常生活。
长期处于振动环境中，可能导致居民身心健康受损。
2. 损坏建筑物：振动可能导致周边建筑物产生裂缝、脱落等损害，严重时甚至引发安全事故。
3. 社会矛盾：工程施工振动扰民问题可能导致周边居民与施工方产生矛盾，影响社会和谐稳定。
三、解决工程施工震动扰民的对策1. 加强事前预防：在工程施工前，相关部门应认真调查评估，充分考虑振动对周边环境的影响。
针对可能产生的振动扰民问题，制定合理的施工方案和预防措施。
2. 优化施工工艺：采用低振动施工工艺，如静压桩、旋挖钻孔等，降低振动对周边环境的影响。
3. 完善法律法规：建立健全工程施工振动扰民的相关法律法规，明确责任主体，规范施工行为。
4. 强化监管力度：相关部门要加强对工程施工的监管，确保施工单位严格执行相关法规和标准，切实保障周边居民权益。
5. 提高居民维权意识：加强法律法规宣传，提高居民维权意识，鼓励居民在遇到工程施工振动扰民问题时，积极寻求法律途径解决。
混凝土工程施工中的震动与振动控制措施
混凝土工程施工中的震动与振动控制措施1.介绍混凝土工程施工中的问题混凝土工程是建筑工程中常见的一种施工方法，但在其施工过程中，也会产生一定的震动和振动问题。
这不仅会对周围环境造成噪音污染，还可能对建筑物自身造成不利影响。
因此，为了保证施工的质量和环境的安全，必须采取相应的控制措施。
2.影响混凝土工程施工的因素混凝土工程施工中会产生震动和振动主要受以下几个因素影响：①施工设备的选择和使用方式；②施工工艺和操作方法；③施工现场条件和地质条件；④周围环境的敏感程度和限制要求。
3.合理选择施工设备在混凝土工程施工中，合理选择施工设备是控制震动和振动的首要环节。
首先，在选择设备时应考虑设备的性能和质量，并确保其能够满足工程要求。
其次，在使用设备时应遵循操作规范，并采取相应的减震措施，如增加减震器数量或使用减震垫等。
4.优化施工工艺和操作方法除了设备选择外，混凝土工程施工中的工艺和操作方法也对震动和振动产生影响。
在设计施工工艺时，应尽量减少对地基的振动影响，如采用分段施工、分层施工等方式。
在操作方法上，应控制施工速度，避免过快或过慢引发不必要的震动和振动。
5.改善施工现场条件和地质条件施工现场和地质条件是影响混凝土工程震动和振动的重要因素之一。
施工现场应采取合适的场地隔离措施，如建立合理的挡土墙、挡土桩等，减少振动波的传播。
对于地质条件复杂的地区，可以采用加固地基等方式，减少地基的变形和沉降。
6.加强对周围环境的保护混凝土工程施工带来的震动和振动往往会对周围的建筑物和环境造成影响，因此保护周围环境也是重要的控制措施。
在施工前应进行周边环境的调查和评估，了解周边建筑物和地下管线等的情况，并采取相应的防护措施，如建立振动监测系统、加固周边建筑物等。
7.实施振动监测和评估为了及时掌握施工过程中的振动情况，对混凝土工程进行振动监测和评估是必要的。
监测可以通过安装振动传感器来实现，监测数据可以实时采集并分析，以便及时调整施工措施。
如何在工程力学中处理振动问题？
如何在工程力学中处理振动问题？在工程领域中，振动问题是一个常见且关键的挑战。
从大型的桥梁、建筑物到精密的机械部件，振动都可能对其性能、安全性和寿命产生显著影响。
理解并有效地处理振动问题，对于确保工程结构和系统的正常运行至关重要。
要处理振动问题，首先得清楚什么是振动。
简单来说，振动就是物体在平衡位置附近的往复运动。
这种运动可能是周期性的，也可能是随机的。
在工程力学中，我们通常用振幅、频率、周期和相位等参数来描述振动。
那么，振动是如何产生的呢？这通常源于外力的作用、不平衡的质量分布、弹性元件的存在或者系统的共振等原因。
例如，在旋转机械中，如果轴的质量分布不均匀，就会产生离心力，从而导致振动。
又如，当外部激励的频率与系统的固有频率接近时，会发生共振现象，此时振动的幅度会急剧增大。
在处理振动问题时，我们首先要进行振动分析。
这包括对系统的建模，确定其质量、刚度和阻尼等参数。
建模的方法有很多种，比如集中质量法、有限元法等。
集中质量法将系统简化为几个集中的质量点，通过弹簧和阻尼器连接；而有限元法则将系统离散成许多小单元，通过求解这些单元的力学方程来得到系统的振动特性。
确定了系统的模型后，我们就可以计算其固有频率和振型。
固有频率是系统自身的特性，与外部激励无关。
振型则描述了系统在各固有频率下的振动形态。
通过计算固有频率和振型，我们可以了解系统的振动特性，判断是否可能发生共振等问题。
接下来是振动控制。
振动控制的方法主要有被动控制、主动控制和半主动控制。
被动控制是通过在系统中添加阻尼器、弹簧等元件来消耗或转移振动能量，从而减小振动。
例如，在桥梁结构中安装阻尼器，可以有效地减小风振或地震引起的振动。
主动控制则是通过外部能源输入来产生控制力，主动地抑制振动。
这种方法通常需要传感器、控制器和作动器等设备，成本较高，但控制效果较好。
半主动控制则介于被动控制和主动控制之间，通过调整控制参数来实现振动控制。
在实际工程中，选择合适的振动控制方法需要综合考虑多种因素，如控制效果、成本、可行性等。
工程中的振动问题分解课件
THANKS
感谢观看
减小机械振动的措施包括优 化设计、改善润滑、调整平 衡等。
电磁振动
电磁振动是由电磁力作用 引起的振动。
电磁振动可能导致设备噪 音、结构疲劳、电磁干扰 等问题。
在电机、变压器等电气设 备中，电磁振动是常见的 问题。
减小电磁振动的措施包括 优化磁场设计、增加阻尼 等。
流体振动
流体振动是指由于流体流动、冲击、波动等原因引起的 振动。
建筑工程中的振动问题
总结词
建筑工程中的振动问题主要与施工过程和建 筑物的稳定性有关。
详细描述
在施工过程中，由于施工机械和运输车辆的 振动，建筑物可能会发生变形或开裂。为了 确保建筑物的质量和安全性，工程师需要采 取措施减小这些振动的影响。
机械工程中的振动问题
总结词
机械工程中的振动问题主要与机器的效率和 寿命有关。
解决振动问题需要综合考虑多种因素，如材料特性、结构形式、外部激励 等，需要具备丰富的理论知题的来源
机械振动
机械振动是指由于机械系统 的摩擦、弹性及质量不平衡 等因素引起的振动。
机械振动可能导致设备损坏 、降低效率、产生噪声等问 题。
机械振动在各种工程领域中 都可能发生，如旋转机械、 往复机械等。
振动问题的分类
01 根据振动频率，可以分为低频振动和高频振动。 02 根据振动方向，可以分为单向振动和多向振动。 03 根据振动原因，可以分为机械振动、电磁振动、
流体振动等。
振动问题的重要性
振动问题在工程中具有广泛的应用，如机械制造、航空航天、交通运输、 建筑等领域。
振动问题可能导致结构疲劳、设备损坏、精度降低等问题，影响工程的安 全性和稳定性。
03
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要求分析原因，采取有效的减震和隔震 措施。
2
改造前风机的安装布置
风机参数 F-730：25.0HP 2940r/min ， 铝质叶轮 F-731：18.5kW 2970r/min ， 钢质叶轮 F-732：18.5kW 2993r/min ， 钢质叶轮
海洋平台的减震（1983年）
渤海公司埕北油田A平台。 钻机开动时，平台振动强烈，生活区工人
很难入睡。 强烈振动有可能影响平台的寿命。 要求分析原因，采取有效的减震措施。
海洋平台的结构示意
钻机转速有三档，现用 一档。
三档转速为： n=90，120，150r/min
平台高度为 20多米，面 积有如半个足球场。
改造前风机的模型和特性
改造后风机的安装布置
改造措施 制一公共机架，增加机架质量。 改善电机和风机的对中，对风机作动平衡。 用减振器支承机架，隔离机架与屋顶钢架。
改造后风机的模型和特性
风机的改造效果
振动减为原来的1/2至1/3。 环境大大改善。 零部件不再意外损坏。 耗电为原来的70%。
G1 型模态
对数衰 减率δ
阈速 nt /r·min-1
0.0106 3062
0.233 >4000
0.233 >4000
0.236 >4000
IP 型模态 对数衰 阈速 nt 减率δ /r·min-1
0.123 3709 0.123 3709 0.366 >4000 0.366 >4000
阻尼：0.46%
阻尼：0.76% 阻尼：0.99%
叶片开裂原因分析
改造前：
No.1
前导叶数 z1 =13，
No.2 No.3
后导叶数 z1 =13， No.4
中导叶数 z2 =17, No.5
13 17
机器转速为 n=10Hz。
0 50 100 150 200 250 300 Hz
扰动频率为nz1和 扰动频率带为红色区，能激起叶片第二
工程中的 振动问题
工程中的振动问题
介绍目的
通过实例显示工程中振动问题的重要性 通过实例显示工程中振动问题的多样性 解决振动问题的思路
1
振动问题的几个实例
矿山通风机叶片开裂的治理 风机的减震和隔震 海洋平台的减震 200MW汽轮发电机油膜振荡的根治 大型球磨机端盖开裂原因分析和治理措施
3 HP
4 LP
5 CP
6 G2
1188 1572 1881 1919 3218 3285
0.0106 0.123 0.259 0.407 2.100 1.402
3062 3709 >4000 >4000 >4000 >4000
第1阶模态(G1型)的阻尼太小，易引起失稳。 第2阶模态(IP锤
叶片
电荷放大器
动态信号 分析仪
绘图仪 打印机 存储器
叶片的前四阶模态参数
模态 No.1:弯曲型 模态 No.2:扭转型 模态 No.3:壳体型 模态 No.4:壳体型
频率：79.69Hz 频率：146.87Hz 频率：232.81Hz 频率：265.63Hz
阻尼：0.10%
200MW汽轮发电机组 油膜振荡的根治（1992年）
200MW机组全国有100多台在运行。 由于历史原因，该机设计工作做得不充分。 新乡电厂、秦岭电厂曾先后发生毁机事故。 运行中表现出稳定性较差。西安熱工所普
查发现，三分之一机组有低频振动成分。 要求对该机组作稳定性校核分析，并提出
片。 前、后导叶 13片。 中导叶 17片。
通风机叶片的结构示意
叶片中空，用钢 板卷成，然后铆 上支杆。
开裂部位在叶片 下边(轴向)，铆 钉孔处(45度向)。
裂纹长度 30~90mm，最长 达190mm。
叶片模态分析的实验框图
用实验方法得到叶片的各阶固有频率、振型和阻尼
固定 力传 支座 感器
矿山通风机叶片开裂的治理（1990年）
平顶山矿 2K58-30通风机。 沈阳风机厂生产。 1988年11月至1989年10月，14支叶片开裂，
故被煤炭部冻结销售。 要求分析开裂原因，提出根治的措施。
2K58-30通风机的结构示意
转速 600r/min。 动叶片两级，各12
n=10Hz。
扰动频率为nz1和 nz2。
0 50 100 150 200 250 300 Hz
扰动频率带为绿色区，不会激起叶片 共振。
改进工艺，减小叶片制造质量和频率 分散度。
风机的减震和隔震（1996年）
北京燕山石化一厂聚苯一烯车间，屋顶 上装有三台通风机F-730、731、732。
海洋平台的减震分析
初步观察：
走廊作水平转动，平台四角作 切向运动，故平台作扭转振动。
有限元计算：
第一阶扭振固有频率1.12Hz
实测：
固有频率1.1Hz。 扭转扰动频率：1.5Hz
结论： 平台为处于扭转共振中。
海洋平台的减震措施
措施： 钻机改用第二档。
后果： 振动大大减小。 生产效率提高近50%。
nz2。
阶频率（扭转）共振。
再要考虑15%的 叶片开裂的形态和扭转疲劳破坏相吻合。
安全裕度。
叶片开裂的根治
改造后
No.1
更改导叶的数目 No.2
No.3
前导叶数 z1 =11， No.4 后导叶数 z1 =11， No.5
11 19
中导叶数 z2 =19, 机器转速为
机组的前 6 阶模态
IP型模态 G1型模态
轴承油膜的刚度系数和阻尼系数
椭圆轴瓦
三油楔轴瓦
轴承油膜的特性可用4个刚度系数和4个阻尼系数来代表。
轴承油膜对转子的动特性有重要影响。
各个更换轴瓦方案的比较
更换几个轴瓦？更换哪几个轴瓦？
原有轴系 更换 6、7 瓦 更换 3、6、7 瓦 更换 3 至 7 瓦
提高机组稳定性的措施。
200MW汽轮发电机组 示意图
发电机
低压缸转子
中压缸转子 高压缸转子
200MW机组轴系的计算模型
全长约30米 7个轴承支承
椭圆轴瓦
三油楔轴瓦
轴系的前6阶计算模态
模态 模态 模态频率Ω 对数衰减率 失稳阈速 nt
序号 型式 / c·min-1
δ
/ r·min-1
1 G1
2
IP