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技术报告衰减特性系数3

4.关系公式摘要

表示衰减的系数之间的关系总结如下:。

5.结束语

由于振动是机械运行时不可避免的现象,因此将振动抑制在允许水平以下是机械设计中的重点。特别是共振现象,即使是很小的外力也可能引起大的振动,需要充分注意。只需要将谐振频率 (固有频率) 和强迫振动的频率分开,但实际上固有频率通常在工作区域内,这对设计人员来说是一个痛苦的问题。

如本文所述,共振行为因衰减而变化很大。因此,还可以通过预先结合适当的衰减来设计将振动抑制到允许水平以下。此外,为了减少有问题的机器和结构的振动,通常添加阻尼元件,例如阻尼器。在这种情况下,本文中描述的衰减知识是基础。这里采用的振动模型是一个自由度系统,施加的外力也是一个称为正弦波的简单模型,但实际的机器和结构是一个更复杂的系统,外力也是不规则的波形。阻尼比值也可能随振幅和状态而变化,因此实际的振动分析并不容易。然而,机械振动的基础是这里描述的一个自由度模型,并且在许多情况下,振动的大致行为可以用本文描述的知识来解释,因此它应该是考虑分析和对策的线索。

上面,我们简要介绍了表示衰减的系数 (主要是阻尼比) 的含义以及如何获得它。本文的内容是机械和结构设计师的自然知识,但如果振动不是专业的人在考虑振动对策时会有所帮助,我会很高兴。

【补充】半值宽度法的计算公式导出

将谐振频率表达式替换为振幅放大率表达式 (21),即可得到最大振幅表达式 (22) 。

 img-dampingfactor3-02 (21) 


谐振频率公式img-dampingfactor3-12因此,我们将其与公式 (21) 的img-dampingfactor3-13,则此窗口为只读。;

 img-dampingfactor3-03 (22)


根据公式 (21)、公式 (22),振幅为最大振幅的img-dampingfactor3-14的频率,;

 img-dampingfactor3-04 (28) 


整理的话;

 img-dampingfactor3-05 (29)


解决这个问题;

 img-dampingfactor3-06 (30)

 img-dampingfactor3-07 (31)


ζ≪1,ζ2≈0因此;

 img-dampingfactor3-08 (32)

 img-dampingfactor3-09 (33)


img-dampingfactor3-15这样的话;

 img-dampingfactor3-10 (34)

 img-dampingfactor3-11 (35)


如上述所示,根据半宽度求衰减比ζ的计算公式是ζ≪1时的近似式,因此,能够高精度计算的ζ是0.05以下,即使容许少许误差,最多也是0.1以下。

【参考】 结构物及机械的衰减比

实际的结构和机械阻尼比率通常为:。

钢筋建筑物 0.003 〜 0.04
中低层建筑 (10层以下) 0.005 〜 0.12
高层建筑 0.02 〜 0.1
钢塔 0.002 〜 0.03
混凝土塔 0.01 〜 0.02
公路桥 0.02 〜 0.05
吊桥 0.002 〜 0.08
大型轿车的悬架 0.1 〜 0.3
小轿车的悬架 0.2 〜 0.5
摩托车悬架 0.35 〜 0.45

 

【参考资料】

1.“控制振动”铃木浩平 (欧姆公司)

2.《汽车工学全书11》 (山海堂)