关于减振介绍

[拼音]：jianzhen

[外文]：vibration reduction

减小系统振动的措施。包括减小动态激励，结构加固，不同振动方式之间的去耦、隔离和吸收，结构阻尼等。

对由于某种条件而导致物体的振动或共振时，应采用改变振动源的动态激励特性来减少振动。例如，对转动的或往复运动的机械，主要是提高机器部件的精度，改善机器的惯性平衡等来达到减振的目的。

结构单元的加固可减小它在承载时的变位，提高它的共振频率，提高结构体的强度。结构单元和部件的各防共振频率与主要激励源主频率等之间的解调，以及它们互相耦合的振动方式之间的去耦，都有助于减振。

或称吸振器，是由弹性元件与质量元件串联组合而成，通常分为无源吸振器（被动式吸振器，简称吸振器）和有源（主动式）吸振器两大类。调节吸振器的共振频率到需要减振的系统的临界频率，则可达到控制振动的目的。吸振是控制振动系统有临界频率的振动的有效方法。

吸振器的无阻尼固有频率为

式中Sma是吸振器弹性元件的力劲，Ma是其质量。

如果吸振系统还具有阻尼，则称为阻尼吸振器。当系统受到频率变化的外力激励时，会出现共振，此时，适当地调节阻尼吸振器的阻尼值则可以减小系统的振动振幅。阻尼过小，则共振振幅较大，阻尼过大，则质量元件与弹性元件几乎成一体动作，只出现一个共振峰，阻尼适当时，则无共振现象，曲线变得平缓，如图1所示。图中阻尼系数。当外力频率变化时， 应选择阻尼系数为的阻尼吸振器。阻尼吸振器中采用非线性弹簧，可以扩展阻尼吸振器的使用频率的范围。

有源吸振器的工作原理如图2所示。传感器给出与激励量成正比的反馈信号，经过信号处理器的处理并产生指令信号，而执行元件根据指令信号产生力或运动，以抵消待吸振的物体(接收器)上所受的激励源的激励，从而达到减振的目的。有源吸振器的反馈信号可以是位移、速度、加速度、差动力、差动压力等。信号处理器可以是电子或流控元件网络。执行元件可以是机械的、流体动力的可变弹性元件等。有源吸振器通常用于无源吸振器所不易控制的低频振动，例如对精密仪器的减振，直升飞机中人员和仪表的减振，飞机驾驶员座位的减振等。

结构体振动时常常会激发出各种振动方式，在结构体上施加阻尼处理，可以减小结构在共振频率附近的振动，减少结构声的传播和辐射。

阻尼起因之一是内摩擦。振动系统每振动一个周期所耗散的能理E┡与总的振动能量E之比定义为阻尼容量，用Ψ表示，而Ψ＝2πη，η称为损耗因数。

就是利用阻尼材料的阻尼性能，把振动的机械能转换为热能，以达到减振的目的。阻尼处理主要分为自由层阻尼处理和约束层阻尼处理两大类（图 3）。自由层阻尼处理在振动时阻尼材料承受拉伸形变，通常，阻尼材料和待减振的结构的复合损耗因数 η0是与阻尼材料的损耗因数η及其和阻尼材料的弹性模量E的乘积ηE有关。为获得好的减振效果，要求η和ηE都要大。

约束层阻尼处理在振动时阻尼材料（芯材）承受剪切形变，通常要求芯材具有高的切变模量和高的切变损耗因数。一般，约束层阻尼处理要比自由层阻尼处理效果好。非刚性结构受阻尼处理前后其振动特性的差别如图4所示。可见，施加阻尼处理以后，各阶共振频率处的振动明显减小了。

包括硬质的和软质的，有高分子材料(如橡胶、塑料等)，还有高阻尼合金、陶瓷等。高分子材料受温度的影响较大，随着温度的上升，高分子材料由玻璃区转变到转换区，尔后，再转变到橡胶区(即高弹区)，在转换区，材料具有最佳的阻尼性能。

高阻尼合金自20世纪50年代初就已被人们所注意，当时主要研究Al与Zn的合金，后来研究Mg和Mg合金，60年代更多的是研究Mn-Cu合金和Ni-Ti合金，70年代以来高阻尼合金获得了更广泛的研究和应用，并出现不少新品种。高阻尼合金有双晶型(由于热弹性马氏体相变，双晶晶粒间界或母相和马氏体相的相界的移动，引起静态滞后或重力松弛)，有铁磁性型（畴壁的非可逆移动引起磁－机械的静态滞后），有复合型（母相和第二相之间的界面的粘性流动或塑性流动），还有位错型（由于位错从杂质原子的固着点脱离而产生静态滞后）等。从60年代开始，高阻尼合金已应用于如制造潜艇和鱼雷的螺旋桨、火箭的姿态控制盘、陀螺仪的安装架、汽轮机的叶片等许多军用和民用设备。