一、阻尼的定义 1、阻尼是一种能量耗散的过程,可以让结构的振动响应随时间的增长而减弱最终让结构停止振动。振动能最终被转换为热能和声能。振动系统的能量可能通过不同的力学机制实现耗散,真实的结构振动能量耗散过程,一般都同时有多种力学机制工作作用实现的。阻尼的数值取决于材料属性,结构的运动速度和振动频率。 二、阻尼的类型 ANSYSWorkbench支持的阻尼类型: -粘性阻尼(例如,缓冲器,减震器); -材料/固体/滞回阻尼(例如,结构的内摩擦); -结构的库伦摩擦或干摩擦阻尼(例如,滑动摩擦); -数值阻尼(例如,人工阻尼)。 三、阻尼矩阵 1、完全法瞬态动力学或考虑阻尼的模态分析支持的阻尼 在该分析类型中结构动力学方程中完整的结构阻尼矩阵[C]:
完全法瞬态动力学或考虑阻尼的模态分析支持的阻尼 上述方程的前两项代表的时结构瑞利阻尼。瑞利阻尼使用质量阻尼系数α与结构质量矩阵的乘积和刚度阻尼系数β与结构刚度矩阵乘积之和表示,即 实际工程问题中,很多情况下都忽略质量阻尼系数,即α= 0 。在这种情况下,用户可以从已知的阻尼比和固有频率ωi 中,计算刚度阻尼系数β 由上式可知,对于给定的刚度阻尼系数,阻尼比与结构的固有频率成正比,结构的低频区域的阻尼小,高频区域的阻尼大 如果已经知道结构的阻尼比,通常通过假设结构的在某一个频率范围内该结构的阻尼比为恒定值,因此可以根据阻尼阻尼比,两个固有频率点f1和f2求解出刚度阻尼系数和质量阻尼系数: 3、材料依赖阻尼值 通过在工程数据模块输入质量阻尼系数和刚度阻尼系数可以考虑由不同材料组成的结构的阻尼特性: 4、直接作为全局阻尼值 此外也可以在求解阶段输入结构的总体质量阻尼系数和刚度阻尼系数: 5、完全法谐响应分析支持的阻尼 考虑阻尼的单自由度系统运动方程: 6、材料阻尼时材料的一种固有特性,即能量是通过材料的内摩擦消耗掉的,因此需要在动力学分析中考虑进去;在现实工程中,由于内摩擦造成的能量耗散,并不取决于结构的圆频率(自然频率或固有频率)将阻尼力假设为与速度成正比与结构的振动频率成反比,即 考虑阻尼的单自由度运动方程: 与粘性阻尼不同的是,结构的阻尼振动频率并不发生变化,因为结构的阻尼比为定值。 7、谐波分析中的材料/固体/滞回阻尼 完全法谐响应分析支持的阻尼 完整的结构阻尼矩阵[C]的表达式: 完全法谐响应分析支持的阻尼 完全法谐响应计算可以考虑不同的材料阻尼影响: 完全法谐响应分析支持的阻尼 完全法谐响应计算可以考虑总体结构阻尼 8、基于模态叠加法分析的阻尼(随机振动,响应谱等) 目前。对于基于模态叠加法的谐响应分析,瞬态动力学计算,响应谱计算和随机振动计算,支持所有的恒定阻尼比和刚度矩阵: |
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