環境振動的案例
北京交通大學成功舉辦首屆軌道交通噪聲與振動環境影響青年學者論壇
10月13日，由北京交通大學軌道交通環境振動研究所主辦的首屆軌道交通噪聲與振動環境影響青年學者論壇在交大主校區思源西樓305召開。
本次論壇邀請了12名國內各高校科研院所從事軌道交通噪聲和振動環境影響的青年專家參會。國內各大高校、科研院所、企業對本次論壇給與了極大的支持，共有來自北京交通大學、西南交通大學、中南大學、同濟大學、東南大學、重慶交通大學、石家莊鐵道大學、中國地質大學（武漢）、武漢理工大學、廣東工業大學、華南理工大學、北京市軌道交通建設管理有限公司、上海申通地鐵集團有限公司、中國鐵道科學研究院、北京勞動保護科學研究所、中鐵二院工程集團有限責任公司 、中鐵第四勘察設計院集團有限公司、北京城建設計發展集團股份有限公司、中船重工725所、中國電子工程設計院、北京九州一軌隔振技術有限公司、北京易科路通鐵道設備有限公司、北京力鐵軌道交通設備有限公司、安境邇（上海）科技有限公司、上海理音科技有限公司、青島捷適鐵道技術有限公司、洛陽科博思新材料科技有限公司等近30家單位的150余名專家、學者、從業同行和研究生參加了此次論壇。
論壇上午共安排5場主題演講，由北京交通大學馬蒙副教授和曹艷梅副教授主持。作為本次論壇的召集人之一，馬蒙老師代表軌道交通環境振動研究所全體成員對大家的到來表示熱烈歡迎。馬蒙老師談到，自北京交通大學夏禾教授、劉維寧教授合作從事交通環境振動以來，伴隨中國城市軌道交通的快速發展和迅猛建設，近二十年來中國在該領域取得了一系列重要的成就，這離不開國內各建設單位、科研院校、設計施工單位和產品研發單位同行們的共同努力。舉辦此次論壇，旨在提供一個學術自由交流和科研合作的平臺，促進該領域的進一步發展。
展開 從Eurodyn2017會議看交通環境振動的發展現況
在土木工程領域，軌道交通環境振動算是相對小眾的研究方向，國際上主要研究群體集中在歐洲、日本和中國。國際上該領域的學術會議并不多，較為成規模的是東亞地區（以大陸為主）的環境振動系列會議（ISEV），另一個即是歐洲結構動力學系列會議（Eurodyn）下設有較成規模的交通振動分會場，其余會議多是聲學、鐵道工程和巖土工程等領域，參會同行人數相對較少。
第十屆歐洲結構動力學會議（Eurodyn2017）于本年度9月10-14日在意大利羅馬大學召開。筆者參與了為期兩天的交通振動分會場報告討論及交流，并閱讀了本次會議的投稿文章。僅以拙筆拙見就本次會議上各國學者研究內容及研究熱點做初淺分析。
本次與交通環境振動為主題的報告共安排33場（少數報告演講者未出席會議），分布在“交通振動”、“振動控制”、“土結相互作用”、“移動荷載問題”等幾個分會場。從報告數量上看，比利時和中國為4，丹麥和法國為3。從地區分布上看，亞洲投稿和參會相對較少，僅8場報告，畢竟是歐洲的主場，因此以下評述中的發展現況不能完全反應亞洲地區的情況。
從發文單位來看，投稿單位較為分散，絕大多數科研院所只投稿了1篇文章，這也與部分議題主席對同一單位同一母體摘要內容的控制有關。發文單位最多的為比利時魯汶大學和北京交通大學，為軌道交通環境振動歐洲和亞洲的主力，均為4篇。此外，發文超過1篇的單位還有：丹麥奧爾堡大學（3篇）、波蘭克拉科夫理工大學（2篇）、挪威巖土工程研究所（2篇）、中國鐵道科學研究院（2篇，未派人員參會）。
展開 壓力信號器振動環境下誤觸發現象機理
Key Words: Pressure annunciator; Vibration environment; AMESim; False triggering
030-壓力信號器振動環境下誤觸發現象機理.part1.rar
030-壓力信號器振動環境下誤觸發現象機理.part2.rar
030-壓力信號器振動環境下誤觸發現象機理.part3.rar
考慮人體反應的交通環境振動控制標準（2）奧地利標準
提要
本文節選自 專著：劉維寧,馬蒙 等《地鐵列車振動環境影響的預測、評估與控制》（科學出版社,2014）之第4章《環境振動評價與控制標準》，本章由馬蒙執筆撰寫，劉維寧審定。
編寫整理本系列微文時，結合北京交通大學研究生課程課件、以及最新國內外資料，對原文進行了部分增刪。
標準重要參數
標準來源：奧地利標準?NORM9012:2010
適用范圍：陸地交通引起建筑物內振動（包括結構噪聲）
頻率范圍：1-80Hz
頻率計權：Wm
時間常數：1s
測量量 ：加速度
評價指標：最大加速度Emax，平均等效加速度Er
測試要求：最大幅值方向（通常為樓板跨中），臥室中靠近床的地面
標準簡介
奧地利標準?NORM9012對于鐵路或公路引起的室內振動，根據城市區域和時間范圍的不同，給出了兩級需求——滿意和良好保護。
表1、2中分別給出了關于Emax和Er的兩個上限限值。
其中，Emax為任意類型列車引起的最大加速度，這是一個基于運行rms指標的最大值；
Er為整趟列車通過的等效加速度，這是一個與交通相關的時間計權平均量。
展開 
考慮人體反應的交通環境振動控制標準（3）德國標準
提要
本文節選自 專著：劉維寧,馬蒙 等《地鐵列車振動環境影響的預測、評估與控制》（科學出版社,2014）之第4章《環境振動評價與控制標準》，本章由馬蒙執筆撰寫，劉維寧審定。
編寫整理本系列微文時，結合北京交通大學研究生課程課件、以及最新國內外資料，對原文進行了部分增刪。
標準重要參數
標準來源：德國標準DIN 4150-2:1999
適用范圍：建筑物內振動對人體影響
頻率范圍：1-80Hz
頻率計權：DIN45669-1計權規定（與Wm近似）
時間常數：0.125s
測量量 ：速度
評價指標：最大計權振動強度KBFmax，平均振動強度KBFTr
測試要求：三個方向，樓板最大振動位置處
標準簡介
德國標準DIN4150-2-1975主要是采用感知度KB來表示振動的嚴重程度，其計算公式為
表1所示為不同KB值對應的人體的感受。如果參考速度取得不同，等感級也不同。通常ISO標準選取v0=10-9 m/s，德國文獻常選取v0=5*10-8 m/s。表2列出了該規范規定的人在住宅區和其他區域建筑物內受振動影響時感知度KB的容許值。
表1 等感值分級表
表2 DIN4150-2規定的人在建筑物內感受振動時的KB容許值
*有水平振動并且振動頻率小于5Hz的建筑區應遵守括弧內的值。
將測量到的振動速度代入上式，則可求得KB值。如測試的是位移和加速度可利用加速度、位移與速度關系式進行轉化。將整個測試階段內由振動試驗得來的KB的最大絕對值定義為KBFmax，然后分別按照建筑物的用途、振動發生的頻繁程度、振動影響的持續時間以及振動發生的時間，與規范中的參考值KB作比較。
展開 考慮人體反應的交通環境振動控制標準（1）ISO標準
軌道減振與控制實驗室
提要
本文節選自 專著：劉維寧,馬蒙 等《地鐵列車振動環境影響的預測、評估與控制》（科學出版社,2014）之第4章《環境振動評價與控制標準》，本章由馬蒙執筆撰寫，劉維寧審定。
編寫整理本系列微文時，結合北京交通大學研究生課程課件、以及最新國內外資料，對原文進行了部分增刪。
標準重要參數
標準來源：國際標準ISO2631-1，ISO2631-2
適用范圍：評價建筑物內人體全身振動（連續振動及沖擊振動）
頻率范圍：1-80Hz
頻率計權：推薦Wm
時間常數：推薦1s
測量量 ：加速度
評價指標：r.m.s計權值，最大瞬態振動值（運行r.m.s.），振動計量值（VDV）
測試要求：最大幅值方向
標準簡介
國際標準ISO2631-2-1989采用基準曲線來規定人們在不同類型建筑物內所能承受的振動限制，即人體可接受的建筑物振動限制=基準曲線值×放大系數。基準曲線值見圖1，放大系數取值見表1。
圖1 ISO2631-2-1989規定的建筑物振動基準曲線
表1 ISO2631-2-1989給出的建筑物振動放大系數
圖1中的x軸、y軸和z軸方向和圖2中的規定一致；對于x軸和y軸方向的振動，加速度有效值在1～2Hz內的基準值為 ；對于z軸方向的振動，在4～8Hz內的基準值為 。表1中列出的間歇性振動主要指打樁機、路面破碎機、起重機等重力機械、軌道交通和其他的路面交通振源引起的振動；瞬態振動主要指周期小于2s的短周期振動或脈沖振動。
根據上述規定，標準中以計權振動加速度級的形式給出了建筑物振動的限值，如表2所示。
展開 【9月28-30日 長沙 斯姆勒】ANSYS結構振動及振動試驗環境仿真技術工程應用基礎培訓
本次培訓為ANSYS workbench工程結構的動力學分析的基礎培訓，全面系統地講解動力學有限元分析計算的原理，ANSYS軟件的功能和操作流程，工程結構的動力學的分析技巧，振動環境試驗仿真等分析方法和常見工程熱點和難點問題的處理措施，基于理論聯系實際的培訓思想，通過實例強化軟件的使用幫助設計人員解決具體的工程結構動力學問題。特舉辦“ANSYS結構振動及振動試驗環境仿真技術工程應用基礎培訓”，具體內容如下：
一、培訓目標：
（一）、理解有限元分析動力學計算的原理；
（二）、掌握ANSYS workbench軟件的使用功能和操作流程；
（三）、掌握工程結構動力學建模方法，分析技巧和動力學分析模塊適用條件；
（四）、掌握工程結構動力學環境試驗的分析方法；
（五）、培養獨立工程結構的動力學分析能力。
二、增值服務：
1、贈送培訓同屏錄制高清視頻（價值2680元）
2、贈送資料包；
3、持本人學生證或教師證享有8.5折優惠；一個單位同時報名2人享有9折優惠； 一個單位同時報名3人以上（含）享有8.5折優惠。
三、主講老師簡介：
寧老師，首席專家，西安交通大學航空航天學院力學博士，多年上市機械企業結構負責人，18年的軟件工程應用經驗；長期從事有限元領域國家重大項目研究，發表論文20余篇，獲得專利11項，開發有限元軟件4項，具有資深的技術底蘊和專業背景；擅長靜力學，模態分析，隨機振動/譜分析，隱/顯式動力學分析，轉子動力學分分析、疲勞分析，線性/非線性屈曲分析，斷裂力學分析，壓電分析，復合材料分析，熱分析，流體力學分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發等仿真分析。善于利用ANSYS進行二次開發解決特定領域科研/工程問題。
展開 【10月19-21日 長沙 斯姆勒】ANSYS結構振動及振動試驗環境仿真技術工程應用基礎培訓
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寧老師，首席專家，西安交通大學航空航天學院力學博士，多年上市機械企業結構負責人，18年的軟件工程應用經驗；長期從事有限元領域國家重大項目研究，發表論文20余篇，獲得專利11項，開發有限元軟件4項，具有資深的技術底蘊和專業背景；擅長靜力學，模態分析，隨機振動/譜分析，隱/顯式動力學分析，轉子動力學分分析、疲勞分析，線性/非線性屈曲分析，斷裂力學分析，壓電分析，復合材料分析，熱分析，流體力學分析，多場耦合分析，ANSYS二次開發等仿真分析。善于利用ANSYS進行二次開發解決特定領域科研/工程問題。
展開 測量振動 | 環境對振動測量有哪些影響？
環境影響是測量振動時應了解的一部分，本文簡要解釋了如下因素對振動測量的影響：
溫度
電纜噪聲
來自周圍環境的其他影響
壓電材料和溫度
所有壓電材料都受溫度影響，因此環境溫度的變化都會引起加速度計的靈敏度發生變化。
典型的通用加速度計可以承受高達
250°C左右
的溫度。在更高
溫度下，壓電陶瓷將開始去極化，因此靈敏度將發生永久改變。如果去極化不太嚴重，則在重新校準后仍可使用這種加速度計。對于-196°C至482°C的溫度，可提供采用特殊壓電材料的加速度計。
出于這個原因，所有B&K
加速度計
都提供
典型靈敏度與溫度曲線
，當溫度顯著高于或低于20°C的情況下進行測量時，可以根據加速度計靈敏度的變化來校正測量的水平。
在測量環境中，壓電加速度計在受到溫度波動（稱為溫度瞬變）時，也會顯示出不同的輸出。這通常只是在測量極低水平或低頻振動的情況下才會遇到的問題。現代剪切型加速度計的靈敏度不易受溫度瞬變的影響，而壓縮類型的加速度計輸出則可能高出100倍或更多倍。
當加速度計需要安裝在溫度高于250°C的表面時，可以在底座和測量表面之間插入散熱片和云母墊圈。在350至400°C的表面溫度下，通過這種方法，加速度計底座可以保持在250°C以下。使用流體冷卻幫助帶走熱量可以提供額外的幫助。
加速度計電纜噪聲
由于壓電加速度計具有較高的輸出阻抗，因此連接電纜中產生的噪聲信號有時可能會出現問題。這些干擾可能是由接地環路、摩擦電噪聲或電磁噪聲引起的。
接地回路
電流有時會流入加速度計電纜的屏蔽層，因為加速度計和測量設備是分開接地的。
展開 7月9-11日 斯姆勒 北京 | ANSYS 結構振動及振動沖擊試驗環境仿真技術工程應用基礎培訓
SMLCAE
ANSYS結構振動及振動沖擊試驗環境仿真技術工程應用基礎培訓
◆ 2021年北京站 ◆
一
智能眼鏡硬件可靠性：跌落、振動、溫濕度環境測試
振動測試核心是模擬不同場景振動環境，驗證內部硬件抗振能力，保障長期穩定運行。
振動測試參考GB/T 2423.10標準，采用專業系統控制頻率、振幅與時間：通勤場景模擬10-30Hz低頻振動，工業、戶外場景模擬30-50Hz中高頻振動；消費級測試1-2小時，工業級延長至4-8小時，測試中實時監測內部溫度與電池電壓。
部分測試采用“振動+功能”聯動模式，實時檢測各項功能。數據顯示，50Hz振動下30%樣本出現明顯變形，無減震設計產品傳感器損壞率達20%，采用氣墊減震可降至5%，同時需重點檢測電池與主板連接可靠性，規避安全隱患。
溫濕度環境測試：適應極端場景，抵御環境干擾
智能眼鏡需適應-20℃至40℃的溫濕度變化，低溫會導致電池續航衰減，高溫加速元件老化，高濕度易引發電路短路。溫濕度測試核心是模擬極端場景，驗證環境適應性，保障各種氣候下穩定運行。全自動微跌測試系統WH-2108-5A-北京沃華慧通測控技術有限公司
實時監測測試過程中智能眼鏡內部溫度與電池電壓，貼合通勤、工業巡檢等場景的振動測試需求，適配智能眼鏡低溫、高溫、濕熱及快速溫變測試，精準捕捉環境變化對硬件性能的影響。
部分測試增加交變濕熱+機械沖擊復合試驗，模擬溫濕度與沖擊疊加影響，快速溫變測試模擬晝夜溫差，評估光學、電氣性能變化，保障溫度波動時功能正常。
三大測試的核心價值：筑牢產品可靠性防線，賦能全場景應用
三大測試是貫穿產品全流程的質量管控手段，核心價值有三：一是指導產品優化，通過測試發現薄弱環節，改進材料與結構，某品牌經優化后平均無故障時間從860小時提升至2150小時；二是保障用戶體驗與安全，降低上市故障發生率，提升滿意度，數據顯示超六成用戶將耐久性列為選購首要考量；三是規范行業發展，第三方測試提供權威證明，助力建立品牌信任，推動行業高質量發展。
展開 噪聲振動及測量方法
5.測量位置及檢振器的安裝
(1)測量位置：測點置于各類區域建筑物室外0.5 m以內振動敏感處，必要時，測點置于建筑物室內地面中央。
(2)檢振器的安裝：確保檢振器平穩地安放在平坦、堅實的地面上。避免置于如地毯、草地、沙地或雪地等松軟的地面上。檢振器的靈敏度主軸方向應與測量方向一致。
6.測量條件
測量時振源應處于正常工作狀態，應避免足以影響環境振動測量值的其他環境因素，如劇烈的溫度梯度變化、強電磁場、強風、地震或其他非振動污染源引起的干擾。
仿真工程師在隨機振動環境中如何計算疲勞？——第2部分
在第一部分的文章中（如果還沒有看第一部分，請查看上篇文章），討論了一種計算疲勞損傷的方法，以及如何將其應用于隨機振動載荷歷程。在這篇中，將通過使用第一部分中解釋的方法進行一個示例計算。另外討論一些其他方法，這些方法可以與隨機響應的結果產生更好的相關性。
使用第一部分中的方法所需的數據如下：
1）均方根（1sigma）應力。這是有限元分析的直接輸出結果，用于計算2sigma和3sigma的值（即1sigma=5ksi，2sigma=10ksi，3sigma=15ksi）。
2）材料的S-N 曲線。在使用此數據時可能需要考慮以下幾點：
a.該曲線應以應力幅值（而非最大應力）的形式呈現。
b.可以假設對于零均值平穩隨機過程，所產生的應力將由正負峰值組成，那么S-n曲線為應力比R=-1。
c. S-n 曲線應考慮任何折減因素，例如將曲線調整到-3sigma（提高存活率）、表面光潔度等。
3）部件隨時間承受的循環次數（n）。這可以通過采用以下后處理技術來計算。
a. 我們首先需要確定模型中我們所關注位置的統計平均頻率（每單位時間的預期循環頻率）是多少。由于有限元分析疲勞評估是在頻域中進行的，我們可以通過將速度解除以位移解來計算ω（對于給定的應力量，并將結果轉換為每單位時間的循環頻率，例如 f = ω/2π）。這表示每單位時間內的正零交叉次數，對于窄帶平穩過程，每個正零交叉意味著一個振動循環。
b. 一旦計算出統計平均頻率，對于我們的例子，假設它是500Hz，我們可以將其乘以輸入信號的持續時間來計算統計平均循環次數。如果這個部件在振動臺上進行2小時的測試，我們所關注位置的循環次數將是500Hz*7200秒（2小時）=360萬次循環。現在我們擁有了根據斯坦伯格三帶法計算疲勞損傷Rn所需的所有信息。
展開 可靠性振動測試，深圳可靠性振動實驗室
振動試驗是仿真產品在運輸(Transportation)、安裝(Installation)及使用(Use)環境中所遭遇到的各種振動環境影響，振動試驗是模擬產品在運輸、安裝及使用環境下所遭遇到的各種振動環境影響，用來確定產品是否能承受各種環境振動的能力。振動試驗是評定元器件、零部件及整機在預期的運輸及使用環境中的抵抗能力.
環境振動測試中振動測量包括兩類： 一是對引起噪聲輻射的物體振動測量； 二是對環境振動測量。 最常使用振動方式可分為正弦振動及隨機振動兩種。正弦振動是實驗室中經常采用的試驗方法，以模擬旋轉、脈動、震蕩（在船舶、飛機、車輛、空間飛行器上所出現的）所產生的振動以及產品結構共振頻率分析和共振點駐留驗證為主，其又分為掃頻振動和定頻振動兩種，其嚴苛程度取決于頻率范圍、振幅值、試驗持續時間。隨機振動則以模擬產品整體性結構耐震強度評估以及在包裝狀態下的運送環境，其嚴苛程度取決于頻率范圍、GRMS、試驗持續時間和軸向。
物體或質點相對于平衡位置所作的往復運動叫振動。振動又分為正弦振動、隨機振動、復合振動、掃描振動、定頻振動。描述振動的主要參數有：振幅、速度、加速度。單頻正弦振動頻率為f時，振幅單峰值為D，則其速度單峰值為 ，加速度單峰值為。
在現場或實驗室對振動系統的實物或模型進行的試驗。振動系統是受振動源激勵的質量彈性系統，如機器、結構或其零部件、生物體等。振動試驗是從航空航天部門發展起來的， 現在已被推廣到動力機械、 交通運輸、建筑等各個工業部門及環境保護、勞動保護方面，其應用日益廣泛。振動試驗包括響應測量、動態特性參量測定、載荷識別以及振動環境試驗等內容。
振動測試 的目的，是在于實驗中做一連串可控制的振動模擬，測試產品在壽命周期中，是否能承受運送或振動環境因素的考驗，也能確定產品設計及功能的要求標準。
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