結構中的常用阻尼

2022-04-08 04:57:20 字數 1083 閱讀 6518

摘要:靜止的結構,一旦從外界獲得足夠的能量(主要是動能),就要產生振動。在振動過程中,若再無外界能量輸入,結構的能量將不斷消失,形成振動衰減現象。

振動時,使結構的能量散失的因素的因素稱為結構的阻尼因素。本文列舉了常見的幾種阻尼模型以及其適用條件,

關鍵詞:阻尼,粘性阻尼,滯變阻尼,比例與非比例阻尼

2023年,kelvin提出固體材料中存在內阻尼,為了描述這種內阻尼,他借用了粘滯性模型,提出固體材料的內阻尼與粘滯流體中的粘滯阻尼相似,與變形速度有關。2023年,vougt發展並完成了此理論,形成了粘滯阻尼模型,其數學表示為

其中為材料的粘滯阻尼常數,為材料應變,為材料應變速率。

線性粘滯阻尼模型很好描述了粘滯液體中結構的耗能特性,但將此模型用於描述固體材料的內阻尼,則缺乏物理實驗基礎,其能力耗散係數與振動頻率成不合理性已經被許多實驗證實。

在粘性阻尼模型的基礎上,為了保證結構振動時每週消耗掉的能量與結構振動頻率的增加而線性增加,提出遲滯阻尼模型,如下:

式中,h為材料遲滯阻尼常數,為振動頻率,h/可以看作乙個與頻率相關的阻尼因子。

2.2滯變阻尼的適用

實際工程中,通過阻尼比的選取使粘性阻尼的理論能正確反映所有頻率情況下的體系耗能是不可能的,方法是使阻尼比的選取能較為正確的反映感興趣頻段內的耗能能力,通常取外荷載頻率等於結構自振頻率。

該阻尼模型經常被用來表示被鉚接或者栓接的兩個結構單元的摩擦。有庫倫定律:

式中,為庫倫阻尼力,為摩擦係數,n為正壓力。

3.2庫倫阻尼的適用

庫倫阻尼描述來自於長壓力下的兩個幹滑動表面支教的幹摩擦。在實際工程中,該阻尼模型經常被用來表示被鉚接或者栓接的兩個結構單元之間的摩擦。

4.1比例和非比例阻尼模型

比例阻尼模型,阻尼矩陣c可以表示為質量矩陣m和剛度矩陣k的線性組合。即

,其中若阻尼矩陣為可以正交化為對角矩陣,該阻尼為正交阻尼,或者比例阻尼,否則稱為非比例阻尼。

4.2比例和非比例阻尼的適用

比例阻尼模型的是微利數學計算的方便,在求解多自由度系統的運動方程時,由於質量和剛度均有帶權的正交性,故質量和剛度可以對角化。

參考文獻

[1]劉晶波,杜修力.結構動力學[m] .北京:機械工業出版社,2005.1.

阻尼及阻尼在結構中的作用分析

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