振动效应

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振动效应 英文:vibration effect  

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振动效应的介绍

振动引起的人的生理和心理反应。振动可根据其对人体发生作用的部位,分为局部振动和全身振动;又可根据其对人体作用的方向分为与人体头足轴平行的垂直振动、与人体胸背轴平行的横向振动和与人体左右轴平行的侧向振动。振动对人体并非都是有害的,但过量的振动对人体的生理和心理会产生程度不同的影响。  

振动效应的人体振动传递

人体是一个复杂的共振系统。人体及其各种组织与器官都有其自身的共振频率。生物力学研究证明,人体全身垂直振动在4~8赫处有一个最大的共振峰,称为第一共振频率。它主要由人体胸腔共振频率产生对胸腔内脏影响最大。在10~12赫和20~25赫附近有两个较小的共振峰,分别称为第二和第三共振频率。第二共振峰主要由人体腹腔共振频率产生,对腹部内脏影响最大。此外,头部的共振频率约为2~30赫,心脏约为5赫,眼约为18~50赫,脊柱约为30赫,手约为30~40赫,臀和足部约为4~8赫,肩部约为2~6赫,躯干约为6赫人体的振动传递与人体骨骼、姿势(站姿或坐姿)和座椅型式等有关。因此,在设计车辆和车辆座位时,必须考虑人体共振频率,采取减振措施,尽量避开人体共振效应。  

振动效应的人体振动界限

人体振动界限与振动源的振动频率、振幅和暴露时间有关。按其影响程度大致有4种情况,即

①感觉阈:刚刚能引起人的振动感觉的振动;

②不舒适阈:使人产生不舒适、不愉快的振动;

疲劳阈:引起人体疲劳、工作效率降低和使人体产生生理效应的振动。对于短期的超疲劳阈所导致的生理心理反应,当振动停止后,经休息可以得到恢复;

④极限阈(或危险阈):超过人体生理心理负荷的振动。超过极限阈的振动对人体不仅引起严重的生理心理效应,还会产生病理性损害。  

振动效应的生理效应

一般认为,弱的振动主要引起人体组织和器官的位移、变形、挤压,从而影响其功能;强的振动引起人体组织和器官的机械性损伤,如撞伤、压伤撕伤等;在中等强度(1~10米/秒)软声频作用下,心率、心输出量肺通气量、氧摄取量增加。强烈的低频振动可抑制胃肠道蠕动和消化液分泌。1~2赫的振动具有催眠作用;高频较强的振动或不稳定的振动则提高觉醒水平。长期中等强度的振动可引起头、颈、背、下肢肌肉紧张、肌肉疲劳、活动能力下降;长期剧烈的振动可引起肌肉萎缩,肌张力下降,有时出现局部肌肉痉挛坐骨神经痛,臀部和会阴部疼痛。大幅度的振动可引起姿势不稳而产生抓握性防御反射,更强烈的振动可使骨骼系统振动和出现血斑。  

振动效应对工作能力的影响

振动影响视锐,其损害程度与振幅成比例,10~20赫的振动影响最大。人体或目标的振动使注视发生困难,也使视觉搜索或判读仪表等工作难以完成振动使嗓音发抖而影响言语质量头、手或脚的振动影响操纵活动的速度和准确度。振动使追踪工作效率下降,其衰减量与振动的振幅成比例,而且与追踪操纵运动轴向一致的振动影响更大。振动使脚部用力的稳定性下降,影响脚部动作的速度和准确度。肢体和人机界面的振动使动作不协调,操纵误差增加。长期接触振动可使手部骨质变形、肌肉萎缩、感觉减退、血管收缩以至肌力下降而影响操作能力。振动使大脑觉醒水平下降、注意力分散、思维难于集中、空间定向困难、疲劳,从而加剧振动对心理功能的损害。

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