编辑推荐
1.本书讲述噪声与振动控制的基础知识和控制技术。
2.本书内容由浅入深理论联系实际,引入了许多设计例题和应用实例。
3.本书可作为教学用书,也可供从事噪声和振动控制方面工程技术人员参考学习。
内容简介
本书首先介绍了噪声与振动控制基础、噪声评价及其标准、噪声测量分析技术、噪声源及其控制方法概论;然后讲述了吸声、隔声、消声、振动控制技术及其应用;最后从工程应用出发,详细阐述了静音型柴油电站的噪声与振动控制。书中通过较多设计计算例题和工程应用实例,阐述了噪声与振动控制的基本理论和方法,从而提高读者分析和解决实际问题的能力。
本书可作为高等院校机械工程、环境科学与工程及其他相关专业的教学用书,也可作为噪声与振动控制方面的培训教材,还可供从事噪声与振动控制方面的工程技术人员学习参考。
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目录
第1章噪声与振动控制基础
1.1机械振动简介1
1.1.1自由振动1
1.1.2阻尼振动2
1.1.3强迫振动3
1.2噪声及其分类4
1.2.1声音的产生4
1.2.2噪声的基本概念6
1.2.3噪声的分类7
1.3噪声的物理量度9
1.3.1声压与声压级9
1.3.2声强与声强级10
1.3.3声功率与声功率级11
1.3.4声级的计算13
1.3.5噪声频谱与频带18
1.4声音的传播特性21
1.4.1声场的基本概念21
1.4.2声源声辐射的指向特性22
1.4.3声波的传播22
1.4.4声波的自然衰减24
习题与思考题28
第2章噪声评价及其标准
2.1噪声的危害29
2.1.1对听力系统的影响29
2.1.2对睡眠和休息的干扰31
2.1.3影响语言交流31
2.1.4对人的生理和心理的影响32
2.2噪声的评价33
2.2.1人的听觉33
2.2.2响度级和等响曲线36
2.2.3频率计权43
2.2.4噪声基本评价量45
2.3噪声评价标准50
2.3.1环境噪声允许标准51
2.3.2听力和健康保护标准55
2.3.3声源噪声控制标准55
2.4声环境影响评价64
2.4.1评价工作程序64
2.4.2评价工作等级65
2.4.3评价基本要求65
2.4.4声环境现状调查及其评价67
2.4.5声环境影响预测68
2.4.6评价的主要内容68
2.4.7噪声防治对策69
习题与思考题70
第3章噪声测量分析技术
3.1常用噪声测量仪器71
3.1.1声级计71
3.1.2噪声剂量仪80
3.1.3声强测量仪81
3.2噪声测量方法86
3.2.1噪声测量方法概述86
3.2.2环境噪声测量87
3.2.3工业企业噪声测量95
3.3噪声信号分析98
3.3.1相关性概念98
3.3.2自相关和互相关函数99
3.3.3功率谱密度函数101
3.3.4相干函数103
3.3.5频谱与倒频谱分析法103
习题与思考题107
第4章噪声源及其控制方法概论
4.1机械噪声及其控制108
4.1.1撞击噪声108
4.1.2周期性作用力激发的噪声109
4.1.3摩擦噪声109
4.1.4结构振动辐射的结构噪声110
4.2空气动力性噪声及其控制110
4.2.1喷射噪声112
4.2.2涡流噪声113
4.2.3旋转噪声114
4.2.4周期性进排气噪声115
4.2.5燃烧噪声116
4.2.6激波噪声118
4.3电磁噪声及其控制119
4.3.1直流电机的电磁噪声119
4.3.2交流电机的电磁噪声121
4.3.3变压器的电磁噪声122
4.4噪声控制的基本途径122
4.4.1声源控制123
4.4.2传播途径控制124
4.4.3接受者保护控制125
4.5噪声控制的工作程序128
4.5.1调查噪声现场128
4.5.2确定降噪量128
4.5.3选定噪声控制方案128
4.5.4降噪效果的鉴定与评价129
习题与思考题129
第5章吸声技术及其应用
5.1吸声技术基础130
5.1.1吸声原理与吸声系数130
5.1.2吸声系数的测定方法131
5.1.3影响材料吸声性能的主要因素133
5.2吸声材料138
5.2.1无机纤维材料类138
5.2.2泡沫塑料类143
5.2.3有机纤维材料类144
5.2.4吸声建筑材料类146
5.3吸声结构147
5.3.1多孔材料吸声结构147
5.3.2共振吸声结构150
5.3.3微穿孔板吸声结构155
5.4吸声降噪设计及其应用实例159
5.4.1室内声场及其相关参数159
5.4.2吸声降噪量的计算165
5.4.3吸声降噪设计的一般原则166
5.4.4吸声降噪设计的一般步骤166
5.4.5吸声降噪实例167
习题与思考题169
第6章隔声技术及其应用
6.1隔声技术基础170
6.1.1隔声性能的评价170
6.1.2单层结构的隔声172
6.1.3双层结构的隔声180
6.2隔声间的设计与应用186
6.2.1组合墙体的隔声量186
6.2.2孔洞和缝隙对隔声的影响186
6.2.3隔声门的设计188
6.2.4隔声窗的设计191
6.2.5隔声间实际隔声量的计算198
6.2.6隔声间设计应用实例198
6.3隔声罩的设计与应用199
6.3.1隔声罩的选材与结构形式199
6.3.2隔声罩实际隔声量的计算199
6.3.3隔声罩设计要点200
6.3.4隔声罩隔声效果的测试201
6.3.5隔声罩设计应用实例202
6.4隔声屏的设计与应用203
6.4.1隔声屏的降噪原理203
6.4.2自由声场中隔声屏的性能204
6.4.3室内隔声屏性能分析204
6.4.4隔声屏设计注意事项207
6.4.5隔声屏应用实例207
习题与思考题208
第7章消声技术及其应用
7.1消声器简介210
7.1.1消声器的常见种类210
7.1.2消声器性能的评价211
7.1.3消声器性能的测量217
7.2阻性消声器218
7.2.1多通道的阻性消声器219
7.2.2气流对消声性能的影响224
7.2.3阻性消声器的设计要点226
7.2.4阻性消声器设计实例228
7.2.5阻性消声器元件性能实验230
7.3抗性消声器235
7.3.1扩张室消声器235
7.3.2共振腔消声器243
7.4其他类型消声器250
7.4.1阻抗复合式消声器250
7.4.2微穿孔板消声器252
7.4.3干涉式消声器255
7.4.4排气放空消声器256
习题与思考题260
第8章振动控制技术及其应用
8.1振动的危害262
8.1.1影响人体健康262
8.1.2干扰日常生活264
8.1.3影响工作效率264
8.1.4损坏建构筑物266
8.1.5影响精密设备267
8.1.6振动产生噪声267
8.2振动评价标准268
8.2.1建筑物振动标准269
8.2.2城市区域环境振动标准271
8.2.3精密仪器设备振动标准272
8.3振动的测量273
8.3.1振动测试仪273
8.3.2振动传感器276
8.3.3振动测试仪的校准279
8.3.4振动测量方法简介280
8.4振动控制的基本方法282
8.4.1振源控制282
8.4.2振动传递过程中的控制283
8.4.3设备隔振措施284
8.5隔振技术及其应用284
8.5.1隔振原理284
8.5.2隔振器件289
8.5.3隔振设计301
8.5.4隔振技术应用实例304
8.6阻尼减振技术及其应用304
8.6.1阻尼减振降噪原理305
8.6.2阻尼减振材料305
8.6.3阻尼减振材料的应用308
习题与思考题310
第9章噪声控制实例——静音型柴油电站设计
9.1柴油电站噪声控制标准312
9.1.1柴油机的噪声限值312
9.1.2发电机的噪声限值313
9.1.3发电机组的噪声限值315
9.2柴油电站噪声的测量316
9.2.1柴油机噪声的测量316
9.2.2发电机噪声的测量320
9.2.3发电机组噪声的测量324
9.350kW电源车噪声控制324
9.3.1噪声控制方案与通风散热设计324
9.3.2车厢结构方案及散热特性分析336
9.3.3整车试验与分析342
9.412kW柴油发电机组噪声控制344
9.4.1机组噪声源分析及控制345
9.4.2机组隔声罩设计346
9.4.3机组隔声罩试验与分析360
习题与思考题361
参考文献
前言/序言
随着现代工业的飞速发展,噪声与振动如同水污染、大气污染、废弃物污染一样,已成为一种社会公害,影响着人们的正常工作、学习和生活。噪声与振动控制已成为劳动保护和环境科学中一门重要学科,越来越受到人们的重视。
隔声罩、隔声屏、隔声间、消声器、减振器等都是噪声与振动控制的高效工程应用设备,它们的设计受多种因素的制约。如何更好地利用材料的吸声、隔声、消声、隔振特性,阻碍噪声与振动的传播,或让噪声与振动的能量耗散掉,从而达到高效降噪与减振的目的是撰写本书的主要目的。
本书共分9章。第1章简明叙述了噪声与振动控制的基础知识。第2~4章分别讲述了噪声评价及其标准、噪声测量分析技术以及噪声源及其控制方法概论,并力求通俗易懂、简洁,着重讲清基本概念、基本理论和基本方法。第5~7章详细地阐明噪声控制技术,分别介绍了吸声、隔声、消声技术及其应用。第8章介绍了振动的危害、振动的评价标准、振动的测量、振动控制基本方法以及隔振与阻尼减振技术及其应用。在编写这些内容时,力求由浅入深、循序渐进、理论联系实际,并引入许多设计例题和应用实例。第9章以静音型柴油电站设计为例,详细讲述噪声与振动控制的工程应用。通过工程应用实例,可提高读者分析问题、解决问题的能力,从而可将噪声与振动控制技术更好地应用于工程实践。
本书由杨贵恒、杨雪、何俊强、苏红春、张伟编著,杨贵恒统稿。袁春、强生泽、向成宣、龚利红、金丽萍、赵英、刘小丽、杨翱、刘扬、任开春、蒲红梅、张海呈、杨波、张传富、杨科目、雷绍英、邹洪元、陈昌碧、杨贵文、徐树清、杨芳、温中珍、温中云、蒋王莉、余江、杨胜、杨蕾、杨楚渝、王涛、吴伟丽等做了大量的资料搜集与文字整理工作,在此表示衷心感谢!
本书内容由浅入深、通俗易懂、实用性强,可作为高等院校机械工程、环境科学与工程及其他相关专业的教学用书,也可作为噪声与振动控制方面的培训教材,还可供从事噪声与振动控制方面的工程技术人员学习参考。
随着噪声与振动控制技术的快速发展,其新理论与新技术不断涌现,限于水平有限,书中难免有疏漏和不妥之处,恳请广大读者批评指正。
编著者
《土木工程结构动力学导论》 内容简介: 本书旨在为土木工程、结构工程、工程力学及相关专业的学生和工程师提供一个全面而深入的结构动力学基础。我们深知,在现代土木工程实践中,结构抵抗地震、风荷载、爆炸冲击以及其他瞬态动力作用的能力至关重要。因此,本书的重点在于构建扎实的理论框架,并将其与实际工程问题的分析与设计紧密结合。 全书共分十章,循序渐进地引导读者从最基本的自由振动分析迈向复杂的多自由度系统及实际工程中的非线性响应研究。 第一章:引言与基本概念 本章首先界定了结构动力学的范畴及其在土木工程中的地位和重要性,特别是与抗震设计规范之间的关联。随后,我们详细阐述了动力学分析所需的基本物理概念,包括自由度、质点、弹性、阻尼的物理意义。重点介绍了结构动力学分析中常用的数学模型,如欧拉-伯努利梁理论在简化为集总参数系统时的适用性。本章旨在为后续复杂的数学推导奠定清晰的物理直觉基础。 第二章:单自由度系统的自由振动分析 这是动力学分析的基石。本章深入探讨了无阻尼和有阻尼单自由度系统的运动微分方程的建立与求解。对于无阻尼系统,我们详细推导了特征方程,明确了固有频率和周期(自然频率)的概念,并阐述了如何通过结构刚度($K$)和质量($M$)矩阵来确定这些特性。对于有阻尼系统,我们引入了粘性阻尼模型,分析了欠阻尼、临界阻尼和过阻尼三种情况下的响应特征,特别是对对数衰减率的物理含义进行了深入探讨,这对评估瞬态响应至关重要。 第三章:单自由度系统的受迫振动与响应分析 本章关注外部激励作用下的结构响应。首先,系统分析了简谐荷载(正弦波荷载)作用下的稳态响应,详细推导了系统的频率响应函数,并对共振现象的发生条件、危害性及其对设计的影响进行了深入论述。随后,转向脉冲荷载和任意荷载作用下的响应分析。通过卷积积分(Duhamel积分)这一核心工具,系统地展示了如何求得任意时间历程荷载下的系统瞬态响应,并辅以数值求解的思路。 第四章:结构阻尼的深入探讨 在实际工程中,阻尼的准确建模对动态响应的预测至关重要。本章超越了第二章中的粘性阻尼模型,探讨了其他重要的阻尼形式,如基于能量耗散的结构阻尼比的确定方法,包括模态阻尼和质量/刚度比例阻尼(Rayleigh阻尼)。我们对比了不同阻尼模型在预测结构长期响应和峰值响应方面的差异,并介绍了实验测量阻尼比的常用方法(如半功率带宽法)。 第五章:多自由度系统的运动方程 本章将分析扩展到包含多个集中质量和弹簧元件的系统。首先,详细阐述了拉格朗日方程在构建多自由度系统动力学方程中的应用,这相较于牛顿第二定律更为系统化。我们重点介绍了系统的质量矩阵 $[M]$、刚度矩阵 $[K]$ 以及阻尼矩阵 $[C]$ 的具体构建过程。最终,导出了标准形式的线性常系数齐次微分方程组:$[M]{ddot{u}} + [C]{dot{u}} + [K]{u} = {0}$。 第六章:多自由度系统的自由振动与模态分析 对于无阻尼多自由度系统,本章核心在于求解特征值问题,即 $[K] - omega^2 [M] = {0}$。我们详细解释了如何通过求解特征方程获得系统的固有频率(特征值)和对应的振型(特征向量)。振型分析是理解结构在特定频率下振动形态的关键,本章将振型正交性理论作为核心工具,为后续的模态叠加法奠定基础。 第七章:模态分析与响应计算 本章是连接理论与工程实践的桥梁。基于模态分解理论,系统介绍了模态叠加法(Modal Superposition Method)的原理与应用,即如何将复杂的、耦合的多自由度系统响应分解为一系列独立的单自由度系统的响应之和。本章详细讨论了模态参与系数的计算及其物理意义,并探讨了模态截断对响应计算精度的影响,特别是在地震工程中如何选取足够的模态参与度。 第八章:动力分析的数值方法 鉴于复杂的结构往往无法通过解析方法求解,本章侧重于介绍和比较主流的数值积分方法。系统介绍了集中质量法(Lumped Mass Method)和增量平衡法。对于时间积分,我们深入比较了中心差分法、Newmark-β法和Wilson-θ法的稳定性和精度,并讨论了如何根据工程需求选择合适的积分步长,确保计算结果的可靠性。 第九章:地震工程中的动力分析基础 本章聚焦于实际工程中最常见的动力荷载——地震动。详细介绍了地震波的特性,如反应谱(Response Spectrum)的概念及其在反应谱分析法中的应用。我们将反应谱分析(基于模态分析的谱方法)与基于时间历程的分析方法进行了对比,并讨论了如何利用设计反应谱来估算结构的峰值响应和位移。 第十章:基础动力学与非线性概念导论 本章对动力学分析作了进一步的拓展。首先,对基础地基结构动力相互作用(Soil-Structure Interaction, SSI)的简化模型进行了介绍,解释了地基柔度对结构固有频率和阻尼的影响。其次,简要引入了结构材料和构件在达到屈服后的非线性动力响应概念,包括滞回模型的基本原理,为读者后续深入研究非线性动力学提供初步认知。 全书配有大量的工程实例和习题,旨在帮助读者将理论知识转化为解决实际工程问题的能力。本书强调对物理现象的深刻理解,而非单纯的数学技巧。