影响约束阻尼结构阻尼性能的因素
阻尼综述——阻尼模型、阻尼机理、阻尼分类和结构阻尼建模方法
阻尼1 引言静止的结构，一旦从外界获得足够的能量（主要是动能），就要产生振动。
在振动过程中，若再无外界能量输入，结构的能量将不断消失，形成振动衰减现象。
振动时，使结构的能量散失的因素的因素称为结构的阻尼因素。
索罗金在其论著中将结构振动时的阻尼因素概括为几种类型，即界介质的阻尼力；材料介质变形而产生的内摩擦力；各构件连接处的摩擦及通过地基散失的能量。
百多年来，不同领域的专家，均根据自身研究的需要，着重研究某种阻尼因素，如外阻尼、摩擦阻尼、材料阻尼及辐射阻尼等。
对于材料阻尼的物理机制，文献[82]、[126]、[127]等分别做了简要描述。
材料阻尼是一个机制比较复杂的物理量，由多种基本的物理机制组合而成。
如金属材料中的热弹性、晶体的粘弹性、松弛效应、旋转流效应、电子效应等对阻尼均有贡献。
对一般的非金属材料（如玻璃、各种聚合物等），电子效应对能量的损失影响较小。
温度、绝热系数等也是影响阻尼的重要因素。
一般来说，非金属材料的能量损失比金属大。
此外地质岩石由不同种固体微粒组成，且有空隙体积，因此，其阻尼特性与一般材料不同。
岩石中能量损失主要由三个物理机制构成：岩石内部微粒间的粘性=岩石的内摩擦及较大的塑性变形，而岩石的内摩擦与岩石内部微粒间接触处的位错及塑性变形有关。
如献[82]所述，为了计算、分析结构在外界载荷作用下产生的反应，人们建立了描述固体材料应力应变关系的物理模型。
最简单的物理模型是单参数模型，即材料只产生弹性应力或只产生粘滞应力，但这两种模型不能代表材料中真实存在的粘弹性。
人们又建立了双参数线性模型，即Maxwell及Kelvin模型。
其中Maxwell模型由线性粘滞体和线弹性体串联而成，Kelvin模型是此二者并联而成的。
若设线粘滞体的应变为一般情况下，在结构振动分析设计中，与弹性力和惯性力相比，阻尼力在数值上较小。
然而，在一定条件下，阻尼因素将起很重要的作用。
如果没有阻尼力存在，振动体系在共振时将达到非常大的幅值。
阻尼效果测试实验报告
一、实验目的1. 了解阻尼现象的基本原理。
2. 测试不同材料对阻尼效果的影响。
3. 分析阻尼效果在不同频率下的变化规律。
二、实验原理阻尼现象是指系统在受到外界干扰时，其运动状态逐渐减弱直至停止的现象。
阻尼效果与材料、结构、频率等因素有关。
本实验通过测试不同材料的阻尼效果，探讨阻尼现象的基本规律。
三、实验材料与设备1. 实验材料：橡胶、塑料、木材、金属等。
2. 实验设备：振动台、数据采集器、计算机、频谱分析仪等。
四、实验步骤1. 将实验材料分别安装在振动台上。
2. 通过数据采集器记录不同材料的振动数据。
3. 利用频谱分析仪分析不同频率下的阻尼效果。
4. 比较不同材料在不同频率下的阻尼效果。
五、实验结果与分析1. 实验结果（1）橡胶材料在低频段的阻尼效果较好，高频段阻尼效果较差。
（2）塑料材料在低频段的阻尼效果较差，高频段阻尼效果较好。
（3）木材材料在低频段和高频段的阻尼效果相对较好。
（4）金属材料在低频段和高频段的阻尼效果较差。
2. 分析（1）橡胶材料具有良好的弹性，能够吸收振动能量，从而降低振动幅度，提高阻尼效果。
（2）塑料材料在低频段阻尼效果较差，可能是因为塑料材料在低频段难以发生弹性变形，无法有效吸收振动能量。
（3）木材材料在低频段和高频段的阻尼效果相对较好，可能是因为木材具有良好的弹性和一定的密度，能够有效吸收振动能量。
（4）金属材料在低频段和高频段的阻尼效果较差，可能是因为金属材料的弹性较差，难以吸收振动能量。
六、结论1. 阻尼效果与材料、结构、频率等因素有关。
2. 橡胶材料在低频段的阻尼效果较好，塑料材料在低频段的阻尼效果较差，木材材料在低频段和高频段的阻尼效果相对较好，金属材料在低频段和高频段的阻尼效果较差。
3. 本实验为阻尼效果的研究提供了实验依据，有助于优化材料选择和结构设计。
七、实验展望1. 进一步研究不同材料在不同温度、湿度等环境条件下的阻尼效果。
2. 研究阻尼效果与材料微观结构之间的关系。
钢框架结构阻尼比
钢框架结构阻尼比引言钢框架结构是一种常用的建筑结构形式，具有高强度、刚性好等优点。
然而，在地震等自然灾害中，钢框架结构容易受到较大的震动力，从而对建筑物的安全性和稳定性产生威胁。
为了提高钢框架结构的抗震能力，阻尼比成为了一个重要的设计指标。
本文将详细介绍钢框架结构阻尼比的概念、计算方法以及影响因素，并分析不同阻尼比对结构响应的影响。
1. 阻尼比的概念阻尼比（damping ratio）是描述结构减震能力大小的一个指标。
它反映了结构在受到外部激励（如地震）时能够吸收和消散能量的能力。
阻尼比越大，表示结构对震动的耗能能力越强，抗震性能越好。
通常情况下，钢框架结构采用粘滞阻尼器、摩擦阻尼器或液体阻尼器等方式来增加阻尼比。
这些装置通过吸收和消散结构的振动能量，减小结构的动态响应。
2. 阻尼比的计算方法钢框架结构的阻尼比可以通过实验或计算方法来确定。
以下介绍两种常用的计算方法：2.1. 剪切型阻尼比剪切型阻尼比（shear-type damping ratio）是指材料内部的耗能能力所引起的阻尼比。
它可以通过以下公式计算：其中，ξ是剪切型阻尼比，η是材料内耗能损失系数，G是材料的剪切模量，ρ是材料密度，A是横截面积。
2.2. 总体阻尼比总体阻尼比（overall damping ratio）是指结构整体耗能能力所引起的阻尼比。
它可以通过以下公式计算：其中，ξ是总体阻尼比，ξi是第i层结构单元的剪切型阻尼比，mi是第i层结构单元的质量。
3. 影响钢框架结构阻尼比的因素钢框架结构的阻尼比受到多个因素的影响，主要包括以下几个方面：3.1. 阻尼器类型和参数不同类型的阻尼器具有不同的耗能能力和工作特性，会对阻尼比产生显著影响。
例如，粘滞阻尼器具有较大的耗能能力，可以显著提高结构的阻尼比。
而摩擦阻尼器则具有较小的耗能能力。
此外，阻尼器参数（如粘滞系数、刚度等）也会对阻尼比产生影响。
一般来说，增大粘滞系数或降低刚度可以提高阻尼比。
金属材料的阻尼性能与阻尼材料应用
金属材料的阻尼性能与阻尼材料应用随着工业技术的不断发展，金属材料在各个领域中的应用越来越广泛。
然而，金属材料在某些特殊环境下会出现振动和共振现象，这对设备的运行和结构的稳定性会造成一定的影响。
为了解决这一问题，人们开始研究金属材料的阻尼性能以及阻尼材料在金属结构中的应用。
一、金属材料的阻尼性能1. 阻尼的定义和作用阻尼是指材料对振动或波动所产生的能量吸收和耗散能力。
在金属材料中，阻尼可用来消除振动和共振现象，提高结构的稳定性。
2. 金属材料的内耗机制金属材料的阻尼主要通过材料内部晶界的滑移、位错的运动、材料的相变等机制来实现。
这些机制可以将机械能转化为热能，从而实现对振动能量的耗散。
3. 影响金属材料阻尼性能的因素金属材料的阻尼性能受到多种因素的影响，包括材料的组织结构、纯度、织构、气孔和缺陷等。
合理设计和处理这些因素，可以显著提高金属材料的阻尼性能。
二、阻尼材料在金属结构中的应用1. 阻尼材料的分类和特点阻尼材料可分为粘滞阻尼材料和粘弹性阻尼材料两类。
粘滞阻尼材料表现为黏性和流动性，而粘弹性阻尼材料则同时具有弹性和黏性特性。
2. 阻尼材料在减振系统中的应用阻尼材料广泛应用于减振系统中，例如在建筑物结构中的使用，可以减少地震或风振对建筑物的影响。
阻尼材料还常见于航空航天领域和机械制造业，用于减少噪音和振动。
3. 阻尼材料在振动控制中的应用阻尼材料也广泛应用于振动控制系统中。
通过在结构中引入阻尼材料，可以有效减少结构的共振现象，提高结构的可靠性和稳定性。
4. 阻尼材料在汽车工业中的应用在汽车领域，阻尼材料常用于降低车辆的振动和噪音。
例如，在底盘系统和车身结构中加入阻尼材料，可以显著提升车辆的乘坐舒适性。
结论：金属材料的阻尼性能和阻尼材料的应用对于提高结构的稳定性和振动控制至关重要。
通过深入研究金属材料的阻尼性能及阻尼材料的应用，可以为各个行业提供更加安全、可靠和高效的解决方案。
（字数：601字）。
约束阻尼层和自由阻尼层
约束阻尼层和自由阻尼层是结构工程领域中常用的两种阻尼技术。它们被广泛应用于桥梁、高楼、大型机械设备等结构中，以提高结构的抗震性能和减少振动对结构的破坏。本文将分别介绍约束阻尼层和自由阻尼层的原理、应用以及在工程中的具体案例。
一、约束阻尼层
约束阻尼层，也称为有限元阻尼层，是通过在结构体系中引入阻尼器件来消散结构振动能量的一种方法。它的原理是将高阻尼特性的材料或装置安装在结构的关键部位，通过材料的内部摩擦和形变来消散振动能量。约束阻尼层的主要作用是抑制结构的共振，减小结构的振动幅值，从而提高结构的抗震性能。
二、自由阻尼层
自由阻尼层，也称为质量阻尼层，是通过在结构体系中引入质量块来改变结构的动力特性的一种方法。它的原理是通过质量块的惯性作用来改变结构的振动频率和阻尼比，从而减小结构的振动幅值。自由阻尼层的主要作用是改变结构的固有特性，使结构具有更好的抗震性能。
自由阻尼层的具体形式有很多种，常见的有质量块、质量球等。质量块是通过在结构中添加大质量的物体，利用物体的惯性作用来改变结构的振动特性；质量球则是通过在结构中放置球形物体，利用球体的质量和形状来改变结构的振动特性。
自由阻尼层在工程中也有广泛的应用。例如，在大型机械设备中，可以在机械设备的关键部位设置质量块，以改变机械设备的振动频率和阻尼比，提高设备的稳定性和工作效率；在建筑结构中，可以在楼层的顶部设置质量球，以改变楼层的振动特性，减小结构的振动幅值。
总结：
约束阻尼层和自由阻尼层是结构工程中常用的两种阻尼技术，它们通过引入阻尼器件或质量块来改变结构的振动特性，以提高结构的抗震性能和减少振动对结构的破坏。约束阻尼层主要通过消散振动能量来抑制结构的共振；自由阻尼层主要通过改变结构的固有特性来减小结构的振动幅值。这两种阻尼层在工程中有广泛的应用，可以根据具体的工程需求选择适合的阻尼技术，以提高结构的安全性和稳定性。
阻尼现象及阻尼比的计算
阻尼比计算方法的改进方向
引入人工智能和大数据技术，提高 阻尼比计算的准确性和效率。
开发智能传感器和监测系统，实时 监测阻尼比的变化，提高结构安全 性和稳定性。
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深入研究阻尼机制，建立更加精确 的阻尼比计算模型。
加强国际合作与交流，推动阻尼比 计算方法的创新和发展。
阻尼现象及阻尼比计算的应用前景
阻尼现象是指物体在运动过程中受到阻力而使其运动能量逐渐减小的现 象。 阻尼现象是物理学中的一个基本概念，它涉及到各种物理系统的能量耗 散。
阻尼现象可以通过多种方式表现出来，例如摩擦力、空气阻力等。
阻尼现象在许多领域都有应用，例如机械工程、航空航天等。
阻尼现象的分类
按产生原因分 类：可分为内 部阻尼和外部
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能源领域：阻尼技术可应用于减震、降噪和能量回收，提高能源利用效率。
航空航天：阻尼比计算对于航空航天器的稳定性和安全性至关重要，未来将进一步优化阻尼材 料和设计。
汽车工业：阻尼技术有助于改善汽车的乘坐舒适性和操控稳定性，未来将更加注重阻尼材料和 工艺的创新。
建筑领域：阻尼技术用于减震、降噪和提高建筑结构的稳定性，未来将进一步推广和应用。
03 阻尼现象的影响因素
结构因素
结构类型：不 同的结构类型 对阻尼现象有
不同的影响
连接方式：连 接方式的刚度 和强度对阻尼
性能有影响
材料特性：材 料的物理和化 学性质对阻尼
性能有影响
结构尺寸：结 构尺寸的大小 和比例对阻尼
性能有影响
环境因素
材料因素
材料的弹性模量：弹性模量越小， 阻尼比越大
材料的温度特性：温度变化会影响 阻尼比
设计阻尼力
设计阻尼力需要考虑到多个因素，包括系统动态特性、外部激励、稳定性、能量耗散等。
以下是一些设计阻尼力的基本步骤：
1.确定系统动态特性：阻尼力设计应基于对系统动态特性的了解，包括系统各部分的刚度、阻尼和惯量等参数。
这些参数可以通过实验或计算获得。
2.确定外部激励：分析系统可能受到的外部激励，例如风、地震、车辆等，了解其频率、振幅和作用时间等特点。
3.确定稳定性要求：根据系统安全性和稳定性要求，确定所需的阻尼力大小，以保证系统在受到外部激励时能够保持稳定。
4.选择合适的阻尼材料和结构：根据系统要求，选择合适的阻尼材料和结构，例如阻尼器、阻尼橡胶等，并了解其阻尼性能参数。
5.设计和优化阻尼力：根据系统动态特性、外部激励和稳定性要求，设计和优化阻尼力，以确保系统在受到外部激励时能够有效地耗散能量，保持稳定性和安全性。
6.进行实验验证：通过实验验证阻尼力设计的有效性，比较设计结果与实验数据，进行必要的调整和改进。
7.考虑环境因素：在设计和选择阻尼材料和结构时，应考虑环境因素对阻尼性能的影响，例如温度、湿度、化学腐蚀等。
总之，设计阻尼力需要综合考虑系统动态特性、外部激励、稳定性、能量耗散等多个因素，并进行实验验证和调整。
在实际应用中，可以采用计算机仿真和优化技术来辅助阻尼力的设计。
新型阻尼器的设计和性能分析
新型阻尼器的设计和性能分析随着科技的不断发展，新型阻尼器的设计和性能分析也取得了显著的进步。
阻尼器是机械工程中常见的一种元件，用于减缓和消除物体的振动和噪声。
在大型机械设备中广泛应用，如高速列车、桥梁、建筑物等，在工业和民用领域中发挥着重要的作用。
一、新型阻尼器的分类目前常见的阻尼器包括油压阻尼器、气静压阻尼器、摩擦阻尼器等。
除此之外，还有一些新型阻尼器逐渐得到人们的认可和应用，如磁流体阻尼器、流体压电阻尼器、智能材料阻尼器等。
磁流体阻尼器是一种利用磁流体的磁性来控制机械振动和噪音的阻尼器。
磁流体阻尼器具有体积小、结构简单、响应速度快等优点，被广泛应用于高速列车、铁路桥梁等领域。
流体压电阻尼器是一种利用流体压电材料来产生阻尼力的新型阻尼器。
该阻尼器不仅将流体压电材料的压电效应和液体阻尼的作用有机结合起来，而且具有快速响应、稳定性高等优点。
智能材料阻尼器是一种利用智能材料的特性来实现振动和噪音控制的新型阻尼器。
智能材料阻尼器的阻尼特性可以通过控制电场来实现，其响应速度快、稳定性好，同时具有可重复使用、易于控制等优点。
二、新型阻尼器的设计原理新型阻尼器的设计原理相较于传统阻尼器有所不同。
新型阻尼器一般采用新材料、新结构和新技术，以实现更高的阻尼效果和更好的控制性能。
其中，阻尼器的材料是关键因素。
以智能材料阻尼器为例，其核心是智能材料。
智能材料具有特殊的物理和化学性质，如压电效应、磁致伸缩效应、磁致阻抗效应等，可以获得很高的灵敏度和响应速度。
使用这些材料设计的阻尼器可以通过调整电场、磁场等外界条件来控制材料的特性，从而实现对机械振动和噪音的控制。
除材料外，结构设计也是影响阻尼器性能的重要因素。
在设计新型阻尼器时，需要充分考虑结构的合理性，如固有频率、阻尼比、放置位置等。
结构设计的不合理会导致性能下降，必须进行相应的优化和改进。
三、新型阻尼器的性能分析新型阻尼器的性能分析是设计过程中必不可少的环节。
要对阻尼器进行性能评估，需要进行模拟和实验，从而获得其振动和噪音控制效果。
影响粘滞阻尼器性能的因素
影响粘滞阻尼器性能的因素粘滞阻尼器是一种常见的机械元件，在许多领域中都有广泛的应用。
然而，粘滞阻尼器的性能可能会受到很多因素的影响。
本文将讨论一些影响粘滞阻尼器性能的主要因素。
材料选择粘滞阻尼器通常是由高分子材料制成，如聚酰胺、聚醚酮、聚碳酸酯等。
这些材料的化学性质、物理性质和机械性能等都会影响粘滞阻尼器的性能。
例如，聚醚酮弹性模量高、耐热性好，适用于高温环境；而聚碳酸酯材料则具有较高的抗冲击性和透明度，适用于需要观察工作状态的场合。
选择合适的材料可以提高粘滞阻尼器的性能，同时也能够延长其使用寿命。
粘滞阻尼器结构粘滞阻尼器的结构对其性能也有影响。
常见的粘滞阻尼器结构包括盘形、杯形、棒形、轴向、径向等。
不同结构的粘滞阻尼器在各自的应用场景下具有不同的性能表现。
例如，盘形粘滞阻尼器的摩擦面积大、承载能力较强，适用于扭矩较大的场合；而杯形粘滞阻尼器的结构紧凑，具有较高的粘滞阻尼比，适用于空间受限的场合。
工作环境粘滞阻尼器的工作环境也会影响其性能。
例如，温度、湿度、粉尘等因素都可能对粘滞阻尼器的性能产生影响。
对于高温环境下的粘滞阻尼器，需要选择能够承受高温的材料，并对其进行专门的处理，以提高其耐热性能；而在潮湿环境下，可能需要采用防水材料，以防止雨水等外界因素对粘滞阻尼器的影响。
工作状态粘滞阻尼器的工作状态也会影响其粘滞阻尼比。
例如，在低速条件下，粘滞阻尼比通常比高速条件下的小，因为摩擦力较小；同时，在大位移条件下，粘滞阻尼器的粘滞阻尼比也可能会发生变化。
负载特性负载特性也是影响粘滞阻尼器性能的重要因素之一。
负载特性包括质量、惯性等因素，对于粘滞阻尼器的工作状态产生重要影响。
在实际工作中，需要根据不同的负载特性来选择合适的粘滞阻尼器。
例如，对于大质量的负载，需要选择能够承受较大扭矩的粘滞阻尼器，以确保其正常工作；而对于变质量负载，可能需要采用悬挂式的粘滞阻尼器，以适应负载的变化。
结论本文介绍了影响粘滞阻尼器性能的因素。
风荷载作用下结构的阻尼比
风荷载作用下结构的阻尼比结构的阻尼比是指结构在受到外界风荷载作用下，能够吸收和消散能量的能力与结构固有频率之比。
阻尼比的大小直接影响结构的稳定性和抗风性能。
本文将从风荷载作用下结构的阻尼比的意义、影响因素以及提高阻尼比的方法等方面进行探讨。
阻尼比在结构工程中具有重要的意义。
当结构受到风荷载作用时，阻尼比能够控制结构的振动幅值，减小结构的共振现象，从而提高结构的稳定性和抗风能力。
较大的阻尼比可以有效地降低结构的振动幅值，减小结构受力，从而减少结构的疲劳损伤和应力集中，延长结构的使用寿命。
结构的阻尼比受到多种因素的影响。
首先是结构的材料和形状。
不同材料的结构在受力时会产生不同的阻尼效果，如钢结构具有较大的内耗能力，能够有效地吸收振动能量。
其次是结构的质量和刚度。
质量越大、刚度越小的结构阻尼比越大。
此外，结构的支座形式、土层的刚度以及结构与环境的接触方式等也会对阻尼比产生影响。
然后，提高结构的阻尼比具有重要意义。
为了增加结构的阻尼比，可以采取以下几种方法。
首先是增加结构的质量。
通过增加结构的自重或增加结构的附加质量，可以提高结构的阻尼比。
其次是采用阻尼器。
阻尼器是一种能够吸收和消散结构振动能量的装置，常用的阻尼器有摩擦阻尼器、液体阻尼器和粘滞阻尼器等。
再次是优化结构的刚度。
合理调整结构的刚度分布，可以改变结构的振动方式，从而提高阻尼比。
最后是考虑结构的土层响应。
土层的刚度对结构的阻尼比有一定的影响，应根据土层的特性进行合理的处理。
结构的阻尼比在风荷载作用下起着重要的作用。
合理提高结构的阻尼比，能够有效地提高结构的稳定性和抗风能力。
在结构设计和施工过程中，应根据具体情况综合考虑各种影响因素，并采取相应的措施来提高结构的阻尼比。
只有在不断探索和实践中，我们才能更好地理解和应用结构的阻尼比，为建设更安全、更稳定的结构做出贡献。
阻尼系数与品质因数
Q因子越高，系统的振荡幅度 越大，频率越接近无阻尼固 有频率；Q因子越低，系统的 振荡幅度越小，频率越远离 无阻尼固有频率。
物理意义
01
Q因子反映了系统能量的损失 情况，即阻尼效应。
02
Q因子越高，系统能量的损失 越小，振荡越强烈；Q因子越 低，系统能量的损失越大，振 荡越弱。
03
在实际应用中，需要根据系统 的需求和性能要求选择合适的 Q因子，以实现最优的控制效 果和稳定性。
03
阻尼系数的大小直接影响到系统的振幅衰减和频率 响应。
物理意义
01 阻尼系数的大小表示系统内部阻尼力的强弱。 02 当系统受到外部激励时，阻尼系数决定了系统振
动的衰减速度。
03 阻尼系数越大，系统的振动衰减越快，反之则衰 减越慢。
计算方法
根据系统的物理模型和数学描述，可以通过求解方程组或利用数值计算方 法来计算阻尼系数。
通过调整阻尼系数和品质因数，可 以优化电路的性能，例如提高信号 的传输质量、减小噪声干扰等。
在振动系统中的应用
01
02
03
在振动系统中，阻尼系数与品质因数 可以用于描述系统的动态响应。
阻尼系数决定了系统振动的衰减速度 ，品质因数则影响系统的共振频率和 幅值。
通过调整阻尼系数和品质因数，可以 优化系统的性能，例如减小振动、提 高稳定性等。
材料因素
材料类型
不同材料具有不同的内阻尼性能，对阻尼系 数和品质因数产生影响。
材料密度
材料密度与内能吸收能力有关，影响阻尼性 能。
材料弹性模量
材料的弹性模量与其能量吸收能力相关，影 响阻尼系数和品质因数。
06 阻尼系数与品质因数的应 用
在电子工程中的应用
阻尼系数在电子工程中常用于描述电路中元件的能量损耗特 性。它反映了电路中能量转换和传输过程中的损失程度，对 于电路的稳定性和性能优化具有重要意义。
材料及结构参数对约束阻尼结构阻尼性能的影响
材料及结构参数对约束阻尼结构阻尼性能的影响李辉;李斌;孙国华;马卫东;孙志勇;肖勇;杜华太【摘要】When the constraint damping structures were made by armor plate which was 8.5 mm thick-ness,rubber and aluminum honeycomb sandwich panels,the damping properties of the constraint damp-ing structures were tested by the impact test method in the temperature ranging from -20 to 40 ℃.The results show that the properties of the rubber observably influence the vibration frequencies and the structure loss factors of the constraint damping structure.Consequently designing the damping proper-ties of the constraint damping structure by changing rubber's properties is an availability test method. When the thickness of the constraint layer were 6,10 and 15 mm,the vibration frequencies and the structure loss factors of the constraint damping structure was increasing with the increasing of the thick-ness.The structure loss factor of the constraint damping structure was increasing with the increasing of the thickness of the damping layer in the range of 0.8 to 3.2 mm.%以8.5 mm 厚的钢板为基层,以橡胶为阻尼层;以铝蜂窝板为约束层,采用锤击振动法,研究了-20～40℃温度范围内橡胶性能、约束层厚度、阻尼层厚度对约束阻尼结构阻尼性能的影响.结果表明:阻尼层橡胶材料的性能对约束阻尼结构的共振频率和结构损耗因子均有明显的影响,通过调节橡胶材料的有效阻尼温域来设计约束阻尼结构的有效阻尼温域具有显著的效果.约束层厚度为6,10,15 mm时,随着约束层厚度的增加,约束阻尼试样的共振频率和结构损耗因子依次增大;阻尼层厚度为0.8,1.6,2.4,3.2 mm时,约束阻尼结构的结构损耗因子随着阻尼层厚度增加而增大.【期刊名称】《中北大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2017(038)006【总页数】6页(P697-702)【关键词】约束阻尼结构;锤击试验;铝蜂窝板;阻尼性能【作者】李辉;李斌;孙国华;马卫东;孙志勇;肖勇;杜华太【作者单位】中国兵器工业集团第五三研究所,山东济南 250031;中国兵器工业集团第五三研究所,山东济南 250031;中国兵器工业集团第五三研究所,山东济南250031;中国兵器工业集团第五三研究所,山东济南 250031;中国兵器工业集团第五三研究所,山东济南 250031;中国兵器工业集团第五三研究所,山东济南250031;中国兵器工业集团第五三研究所,山东济南 250031【正文语种】中文【中图分类】B535.10 引言约束阻尼结构因其卓越的耗能减振性能被广泛应用在航空、航天、船舶、汽车、建筑等领域，研究人员针对约束阻尼材料、结构参数设计开展了大量研究．吕平[1]等以大理石板、砂浆板为基层研究了阻尼层厚度、约束层材料、环境温度对约束阻尼结构阻尼性能的影响，研究结果表明，当阻尼层厚度在1～4 mm范围内时，约束阻尼结构的阻尼性能随阻尼层厚度的增加而降低；不同材料的约束层，约束阻尼结构的阻尼性能不同；常温环境下，约束阻尼结构的阻尼值较大，高温、低温环境阻尼值均较小．杨青[2]等以尺寸为400 mm×35 mm×2 mm 铝板为研究对象，针对目前通常采用阻尼材料的损耗因子、储能模量来评估材料减振性能的方法不能直观有效反映材料在实际应用中减振降噪效果的问题，采用正弦扫描和随机振动激励激振简支梁的方法，通过分析响应数据来表征约束阻尼材料的减振降噪效果．郑成龙[3]采用有限元仿真计算和试验相结合的方式研究了基层尺寸为300 mm×200 mm×2 mm 的钢板、阻尼层为橡胶、约束层为铝箔的约束阻尼材料的阻尼性能．汪浩[4]等以470 mm×320 mm×10 mm的金属板为基层，研究了阻尼对复合试样共振频率、结构损耗因子、减振性能的影响．研究结果表明，在阻尼复合试样减振效果测量过程中，应当注意各次测量时不同激励力的力谱对测量结果可能产生的影响，通过对基板测量时激励力力谱的归一化来减小减振效果测量误差；阻尼材料的减振效果存在一个优化的厚度比，考察不同厚度比条件下复合试样的减振效果可确定优化的厚度比值，对于阻尼材料结构设计是必要的．郑荣[5]等以尺寸为800 mm×500 mm×8 mm的钢板为基层，研究了约束阻尼处理面积、处理层数等不同处理形式下的减振效果．结果表明，阻尼处理面积与处理重量和减振效果无明显关系．张彩霞[6]采用耦合有限元和间接边界元的方法对约束阻尼层厚度进行了优化设计，根据声辐射功率和结构表面振动加速度之间的关系，选取振动加速度的平方和作为目标函数，以各层厚度和总质量作为设计变量和状态变量，对某固定的矩形约束阻尼板进行了优化仿真，并对优化前后的约束阻尼板进行声学响应分析．结果表明，约束阻尼层厚度对阻尼减振有确定性的定量影响关系，优化后的声辐射功率明显降低．韩俊[7]采用有限元法对敷设约束阻尼封闭箱体的声-固耦合模型进行了声振特性分析，讨论了约束阻尼的结构参数和敷设位置对箱体结构声振特性的影响，结果表明，约束阻尼处理对箱体具有明显的减振降噪作用，且其结构参数和敷设位置存在最优值．铝蜂窝板作为一种轻质高刚度的复合材料，在航空、车辆等领域被大量应用，但是将其作为约束层材料用于约束阻尼结构的研究较少，且现有研究中的基层多为薄板材料，以厚钢板为基层的研究较少．本文采用自由板振动法，以 8.5 mm厚的钢板为基层，以橡胶材料为阻尼层，以铝蜂窝板为约束层，研究了阻尼层橡胶材料性能、约束层厚度、阻尼层厚度等约束阻尼结构参数对阻尼性能的影响．1 实验部分1.1 实验材料及仪器设备钢板，尺寸为400 mm×300 mm×8.5 mm；阻尼橡胶(自制)， WSXJ 4162-1, QCZNP 08-5；铝蜂窝板，厚度分别为6， 10， 15 mm，青岛海立泰公司；LMS Test Lab 11B测试软件， 16通道信号采集分析仪，比利时LMS公司；加速度传感器，力锤，美国PCB公司；电脑； NETZSCH DMA测试仪；力学性能试验机；高低温试验箱；橡胶真空硫化机等．1.2 试样以钢板为基层，以自制阻尼橡胶为阻尼层，以轻质、高刚度的铝蜂窝板为约束层，设计并制备了约束阻尼试样，试样结构如图 1 所示，试样编号及阻尼层、约束层厚度如表 1 所示，其中试样①～⑦所用阻尼橡胶为WSXJ 4162-1(简称4162-1)，试样⑦所用阻尼橡胶为QCZNP 08-5(简称08-5)．图 1 试样结构示意图Fig.1 Sample structure schematic diagram表 1 试样结构Tab.1 Sample structure试样编号阻尼层厚度/mm约束层厚度/mm①1．66②1．610③1．615④0．810⑤2．410⑥3．210⑦1．6101.3 性能测试1.3.1 阻尼性能使用LMS Test Lab软件、信号采集分析仪、加速度传感器、力锤、电脑、高低温试验箱等仪器测试约束阻尼试样在-20， 0， 20，40 ℃时一阶、二阶模态的共振频率和结构损耗因子．测试时，使用橡胶绳将试样悬挂在高低温试验箱内，使用快粘胶将加速度传感器粘贴到试样基层表面．试样安装状态如图 2 所示，图中对力锤激励点和加速度信号采集点进行了标示．图 2 试样安装状态及测点布置Fig.2 Sample installation condition and measuring point position试样安装完成后开始温度调节，温度调节时间不小于30 min，温度调节完成后使用力锤敲击试样基层并采集力信号和振动加速度信号，最后处理采集到的传递函数曲线，得到共振频率和结构损耗因子．测试中，加速度传感器的采样频率为0～2 048 Hz，精度为0.5 Hz. 结果处理时，使用3 dB带宽法计算得到试样的结构损耗因子．1.3.2 阻尼橡胶的阻尼系数和模量使用NETZSCH DMA测试仪按照标准ASTM D4065-2006的规定测试阻尼层橡胶的模量和阻尼系数，试样厚度2 mm，采用剪切模式，最大振幅80 μm，最大动态力6 N，频率3.33 Hz，测试温度范围-50～60 ℃，升温速度3 ℃/min．1.3.3 铝蜂窝板的弯曲刚度使用力学性能试验机按照标准GB/T 1456-2005的规定测试铝蜂窝的弯曲刚度，试样长宽尺寸为550 mm×30 mm，厚度为铝蜂窝板厚度．2 结果与讨论2.1 阻尼层橡胶性能的影响试样②所用橡胶为4162-1，试样⑦所用橡胶为08-5，其他结构参数相同，以试样②和⑦来分析阻尼层橡胶性能对约束阻尼试样阻尼性能的影响. 首先使用DMA测试仪测试了阻尼层橡胶材料4162-1和08-5的阻尼系数和模量，测试结果如图3，图 4 所示．图 3 橡胶4162-1的阻尼系数和模量Fig.3 Damping coefficient and modulusof rubber 4162-1图 4 橡胶08-5的阻尼系数和模量Fig.4 Damping coefficient and modulus of rubber 08-5图 3与图 4 的测试结果表明，在-50～60 ℃温度范围内，橡胶4162-1和08-5的阻尼系数均表现为先增大后降低，阻尼系数峰值相近，但是峰值对应温度相差较大， 4162-1对应-32 ℃， 08-5对应1 ℃； 4162-1的模量范围是0.36～113 MPa， 08-5的模量范围是0.14～882 MPa. 在20 ℃以下， 08-5的模量显著高于4162-1，在20 ℃以上， 4162-1的模量略高于08-5．图 5 与图 6 分别是约束阻尼试样②和⑦在-20～40 ℃ 温度范围内一阶、二阶模态的共振频率图和结构损耗因子图．由图 5 可知，试样②一阶、二阶模态的共振频率均低于⑦，在两件试样其他结构参数相同的情况下，造成这个现象的原因是阻尼橡胶性能的差异，即试样②所用橡胶4162-1的模量低于试样⑦所用橡胶08-5的模量．四周自由薄板共振频率的计算公式如式(1)[8]所示．(1)式中： f为共振频率； h为厚度； A为频率常数； a为宽度； E为弹性模量；ρ为密度；μ为泊松比．由式(1)可知，增大薄板的弹性模量，其共振频率将提高，也可以解释试样⑦的共振频率高于试样②的现象．图 5 试样②与⑦的共振频率随温度的变化情况Fig.5 Curves of resonance frequency of sample ② and ⑦ vary with temperature图 6 试样②与⑦的结构损耗因子随温度的变化情况Fig.6 Curves of structure loss factor of sample ② and ⑦ vary with temperature图 6 中，因为阻尼层橡胶材料的差异，试样②与⑦的阻尼性能差异很大，试样⑦的阻尼温域宽于②，试样②的结构损耗因子峰值温度处于0～10 ℃ 之间，试样⑦的结构损耗因子峰值温度大于40 ℃. 与②相比，试样⑦所用橡胶的阻尼系数峰值温度较高. 试样②的结构损耗因子呈先增大后减小的趋势，这与4162-1橡胶的阻尼系数变化规律相同，两者峰值温度的差异主要是由于其结构参数差异导致的. 试样⑦未出现结构损耗因子峰值，这是因为08-5的阻尼温域偏宽，导致试样⑦的阻尼温域宽，在-20～40 ℃温度范围内未出现结构损耗因子峰值．2.2 约束层厚度的影响试样①，②，③约束层铝蜂窝板的厚度依次为6, 10, 15 mm，其他结构参数相同，以试样①，②，③来分析约束层厚度对约束阻尼试样阻尼性能的影响．表2 为铝蜂窝板的面密度和弯曲刚度．表 2 铝蜂窝板性能参数表Tab.2 Aluminum honeycomb panel performance parameters厚度/mm面密度/(kg·m-2)弯曲刚度/(N·mm-2)64．831．6104．982．1155．2200在-20～40 ℃的温度范围内，试样①, ②, ③一阶、二阶模态的共振频率和结构损耗因子测试结果分别如图 7 与图 8 所示．图 7 试样①, ②, ③的共振频率随温度的变化情况Fig.7 Curves of resonant frequencies of samples ①, ② and ③ vary with temperature图 8 试样①, ②. ③的结构损耗因子随温度的变化情况Fig.8 Curves of structural loss factors of samples ①, ② and ③ vary with temperature由图 7 可知，随着约束层铝蜂窝板厚度的增加，试样①,②,③的一阶、二阶模态的共振频率均依次增加．板的弯曲刚度的计算公式如式(2)[9]所示(2)式中： D为弯曲刚度； E为模量； h为厚度；μ为泊松比．将式(2)代入式(1)得到(3)式中：f为共振频率；A为频率常数；a为宽度；D为弯曲刚度；ρ0为面密度．表 2 中，随着厚度的增加，铝蜂窝板的弯曲刚度显著增大，而面密度变化较小. 根据式(3)可知，在其他参数不变的条件下，试样①, ②, ③的共振频率依次增大，与试验结果相同．由图 8 可知，在-20 ℃时，约束层厚度对试样结构损耗因子的影响不明显. 当温度升高时，随着约束层厚度的增加，试样①, ②, ③一阶、二阶模态的结构损耗因子均呈增大的趋势．当基层与约束层的厚度和模量相当时，约束阻尼结构表现出最佳的阻尼性能．在上述3件试样中，基层8.5 mm厚钢板的刚度远大于约束层铝蜂窝板的，因此随着铝蜂窝板厚度的增加其刚度相应增大，表现在约束阻尼结构中即为结构损耗因子的增大．2.3 阻尼层厚度的影响试样④，②，⑤，⑥阻尼层橡胶的厚度依次为0.8， 1.6， 2.4， 3.2 mm，其他结构参数相同．以试样④，②，⑤，⑥来分析阻尼层厚度对约束阻尼试样阻尼性能的影响．在-20～40 ℃的温度范围内，试样④，②，⑤，⑥一阶模态的共振频率和结构损耗因子测试结果分别如图 9 与图 10 所示．图 9 试样④，②，⑤，⑥的共振频率随温度的变化情况Fig.9 Curves of resonant frequencies of samples ④，②，⑤，⑥ vary with temperature图 9 中，试样④，②，⑤，⑥的共振频率差异不明显，可见阻尼层厚度对约束阻尼试样的共振频率影响不明显．图 10 中，随着阻尼层厚度的增加，约束阻尼试样的结构损耗因子总体呈增大的趋势；试样④，②，⑤，⑥一阶、二阶模态的结构损耗因子范围分别是0.05～0.11， 0.06～0.12， 0.06～0.14， 0.06～0.16．约束阻尼结构的结构损耗因子计算公式如式(4)～式(6)[10]所示(4)(5)(6)式中：η为结构损耗因子； E1为基层材料模量； E2为阻尼层材料模量； E3为约束层材料模量； H1为基层厚度； H2为阻尼层厚度； H3为约束层厚度；β2为阻尼层阻尼系数； G2为阻尼材料的动态剪切模量； f为振动频率；ρ1为基层密度； g为剪切参数； H3-1为基层与约束层的中心距．由式(2)～(4)可知，增加阻尼层厚度，结构损耗因子将增大，可以解释上述试验中随着试样④，②，⑤，⑥阻尼层厚度的增加，其结构损耗因子依次增大的现象．图 10 试样④，②，⑤，⑥的结构损耗因子随温度的变化情况Fig.10 Curves of structural loss factors for Specimens ④，②，⑤，⑥ vary with temperature3 结语本文以8.5 mm厚钢板为基层，以橡胶材料为阻尼层，以铝蜂窝板为约束层，研究了阻尼橡胶性能、约束层厚度、阻尼层厚度等结构参数对约束阻尼试样阻尼性能的影响. 主要结论如下：1) 阻尼层橡胶材料的性能对约束阻尼试样的共振频率和结构损耗因子均有明显的影响. 共振频率随着橡胶模量的增高而增高，橡胶材料的阻尼系数峰值温度显著影响约束阻尼试样的结构损耗因子峰值温度．在约束阻尼结构设计中，通过调节橡胶材料的有效阻尼温域来设计约束阻尼结构的有效阻尼温域具有显著的效果．2) 当约束层为厚度6， 10， 15 mm的铝蜂窝板时，随着约束层厚度的增加，约束阻尼试样的共振频率和结构损耗因子依次增大. 因此在本文的约束阻尼结构中，增加约束层铝蜂窝板的厚度有利于提高试样的阻尼性能．3) 当阻尼层为0.8， 1.6， 2.4， 3.2 mm的橡胶材料时，阻尼层厚度对约束阻尼试样的共振频率没有明显影响，对结构损耗因子影响显著. 随着阻尼层厚度增加，试样的结构损耗因子依次增大．因此在本文的约束阻尼结构中，增加阻尼层橡胶的厚度有利于提高试样的阻尼性能．参考文献：[1] 吕平，高金岗，李晶，等. 影响约束阻尼结构阻尼性能的因素[J]. 噪声与振动控制， 2014， 34(5)： 234-238.Lü Ping, Gao Jingang, Li Jing, et al. Impacting factors of damping performance of constraint damping structures[J]. Noise and Vibration Control, 2014, 34(5)： 234-238.(in Chinese)[2] 杨青，王新，张文伟，等. 约束层阻尼结构降噪性能的测试分析[J]. 噪声与振动控制， 2010(4)： 150-152.Yang Qing, Wang Xin, Zhang Wenwei, et al. Study on noise suppressing performance of constrained layer damping structure[J]. Noise and Vibration Control, 2010(4)： 150-152.(in Chinese)[3] 郑成龙. 复合约束阻尼结构动力学特性及其车内降噪应用研究[D]. 长沙：湖南大学， 2013.[4] 汪浩，肖邵予. 阻尼材料减振性能试验研究[J]. 中国舰船研究， 2009， 4(1)：38-42.Wang Hao, Xiao Shaoyu. Experimental study on damping properties of acoustical materials[J]. Chinese Journal of Ship Research, 2009, 4(1)： 38-42. (in Chinese)[5] 郑荣，姚利锋. 某型扫雷舰主机基座阻尼结构优化研究[J]. 船舶， 2008(2)：39-44.Zheng Rong, Yao Lifeng. Damping structure optimization for main engine foundation on a mine sweeper[J]. Ship and Boat, 2008(2)： 39-44.(in Chinese)[6] 张彩霞，沙云东，朱琳，等. 薄壁结构约束阻尼板减振降噪优化设计[J]. 沈阳航空航天大学学报， 2014， 31(3)： 32-38.Zhang Caixia, Sha Yundong, Zhu Lin, et al. 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风荷载作用下结构的阻尼比
风荷载作用下结构的阻尼比1. 介绍在结构工程设计中，考虑到结构的稳定性和抗风能力，风荷载作用下结构的阻尼比是一个重要的参数。
阻尼比是指结构在受到外部荷载作用时能够抵抗共振现象的能力，也是结构的能量耗散特性的重要指标。
本文将介绍阻尼比的概念、计算方法以及影响阻尼比的因素。
2. 阻尼比的概念阻尼比是指结构在受到外部激励作用下，通过内耗机制对能量进行消耗的能力。
阻尼比越大，结构的共振现象越不明显，从而提高结构的稳定性和抗风能力。
阻尼比的计算通常用阻尼比比值（ξ）表示，其定义为结构的阻尼比与临界阻尼比（ξc）的比值。
3. 阻尼比的计算方法阻尼比的计算方法有多种，常用的方法有模态阻尼比计算法和振型阻尼比计算法。
模态阻尼比计算法是通过模态分析得到结构的模态振型和模态频率，再利用振型比法计算出各模态的阻尼比，最后取模态阻尼比的加权平均值作为结构的阻尼比。
振型阻尼比计算法是通过实测数据或试验数据得到结构的振型和阻尼比，并通过拟合曲线等方法得到结构的阻尼比。
4. 影响阻尼比的因素阻尼比受到多种因素的影响，包括结构的材料、结构形式、结构的几何参数等。
以下是影响阻尼比的一些主要因素：4.1 结构的材料结构的材料是影响阻尼比的重要因素之一。
不同材料具有不同的能量耗散特性，从而影响结构的阻尼比。
比如，混凝土结构的材料本身具有一定的阻尼能力，而钢结构的材料则具有较小的阻尼能力。
4.2 结构形式结构形式也是影响阻尼比的重要因素之一。
不同形式的结构具有不同的振动特性，因此其阻尼比也会不同。
比如，刚性结构在受到外部激励时能量耗散较小，阻尼比较小；而柔性结构则能够通过形变来吸收和消散能量，阻尼比相对较大。
4.3 结构的几何参数结构的几何参数也会对阻尼比产生影响。
比如，结构的质量和刚度将直接影响结构的振动特性和能量耗散能力，从而影响阻尼比。
一般来说，结构的质量越大，阻尼比越大；而结构的刚度越大，阻尼比越小。
4.4 环境条件结构所处的环境条件也会对阻尼比产生一定的影响。
非比例阻尼结构阻尼比
非比例阻尼结构阻尼比引言在工程结构设计中，为了提高结构抗震能力和减小地震对结构产生的破坏，阻尼器被广泛采用。
其中，阻尼比是一个重要的参数，它反映了阻尼器对结构的控制程度。
在某些情况下，为了进一步优化结构的抗震性能，采用非比例阻尼结构成为一种常见的方法。
本文将探讨非比例阻尼结构阻尼比的问题，并分析其对结构动力响应的影响。
什么是非比例阻尼结构阻尼比？非比例阻尼结构是指在结构中引入非比例阻尼器，并通过调整阻尼器的松弛系数来改变结构的阻尼比。
阻尼比是结构的阻尼器对其动力响应的控制程度的指标。
在传统的比例阻尼结构中，阻尼比是一个固定值，通常通过结构的阻尼器参数和质量参与比例计算得到。
而在非比例阻尼结构中，通过改变阻尼器的松弛系数，可以实现阻尼比的调控。
非比例阻尼结构阻尼比的优势与比例阻尼结构相比，非比例阻尼结构具有以下优势： 1. 阻尼比的调控灵活：通过调整阻尼器的松弛系数，可以在不改变结构基本参数的情况下，灵活地改变阻尼比。
这使得设计人员能够根据不同的结构和地震波特性，优化阻尼比，提高结构的抗震能力。
2. 减小结构的周期：非比例阻尼结构可以通过增加阻尼比来减小结构的周期，从而提高结构的抗震性能。
研究表明，合理选择非比例阻尼器的松弛系数，可以有效地改善结构的能量耗散能力，减小动力响应。
3. 减小结构的变形：非比例阻尼结构可以通过增加阻尼比来减小结构的动态变形，从而减小地震对结构的破坏。
该方法可有效地降低结构动态反应的峰值变形和加速度，提高结构的耗能能力和供能能力。
非比例阻尼结构阻尼比的影响因素非比例阻尼结构的阻尼比受以下因素的影响： 1. 阻尼器的松弛系数：阻尼器的松弛系数是非比例阻尼结构中调控阻尼比的关键参数。
通过改变阻尼器的松弛系数，可以改变非比例阻尼结构的动力响应特性。
一般来说，较大的松弛系数将产生较大的阻尼比，使得结构具有更好的抗震性能。
2. 阻尼器的刚度：阻尼器的刚度也会影响非比例阻尼结构的阻尼比。
钢筋混凝土结构阻尼比
钢筋混凝土结构阻尼比引言：阻尼比是评估结构抗震性能的一个重要指标。
它描述了结构在地震作用下的能量耗散能力，能够有效减小地震引起的结构振动。
钢筋混凝土结构阻尼比的确定对于结构的抗震设计和评估具有重要意义。
一、阻尼比的定义和作用阻尼比是结构在地震波作用下能量损耗的比例。
它反映了结构对地震波的能量吸收能力，能够减小结构的振动响应。
较高的阻尼比可以有效地减小结构的动态响应，提高结构的抗震性能。
二、阻尼比的影响因素1. 结构材料的性质：钢筋混凝土材料具有一定的阻尼能力，能够通过内部的摩擦和材料的吸能来消耗地震能量。
2. 结构的几何形态：结构的几何形态对阻尼比有一定的影响。
例如，柱子的截面积越大，阻尼比越高；而柱子的高度越高，阻尼比越低。
3. 结构的质量：结构的质量越大，阻尼比越高。
这是因为结构的质量越大，结构对地震波的作用力越大，从而能够消耗更多的地震能量。
三、提高钢筋混凝土结构阻尼比的方法1. 使用高性能材料：选择具有较高阻尼能力的钢筋混凝土材料，能够提高结构的阻尼比。
2. 增加结构的质量：通过增加结构的质量，能够提高结构的阻尼比。
可以采取增加结构的截面积、增加结构的体积等方式来增加结构的质量。
3. 设计合理的结构几何形态：合理设计结构的几何形态，能够提高结构的阻尼比。
例如，合理设置柱子的截面积和高度，能够使结构具有较高的阻尼比。
4. 设置阻尼器：在结构中设置阻尼器，能够有效地提高结构的阻尼比。
阻尼器通过吸收和消耗地震能量，减小结构的振动响应。
四、结语钢筋混凝土结构阻尼比对于结构的抗震性能具有重要影响。
通过选择合适的材料、增加结构的质量、设计合理的几何形态和设置阻尼器等方法，可以有效提高结构的阻尼比，从而提高结构的抗震能力。
在抗震设计和评估中，我们应充分考虑阻尼比的影响，确保结构的安全可靠。
阻尼及阻尼在结构中的作用分析
阻尼及阻尼在结构中的作用分析摘要:阻尼对结构的振动反应有重要的影响，阻尼比是阻尼作用在结构体系振动过程中耗能减震能力的参数。
目前结构设计通常对某一类结构的阻尼比取为常数中的定值，这不能完全真实反映建筑物的阻尼,且未能反映同一类结构阻尼比的变化规律。
本文通过对阻尼的机理、阻尼的影响因素，阻尼的作用，阻尼比的计算，阻尼比在结构设计中的取值，阻尼在结构中的应用等进行具体分析，以便结构设计者对阻尼有更好的了解及，对结构进行更好的、适当的调整。
关键词:阻尼，阻尼比引言阻尼（英语：damping）是指物体或系统在振动中，由于外界作用或系统本身固有的原因引起的振动幅度逐渐下降的特性，以及此一特性的量化表征，使振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用。
阻尼技术在航天、航空、军工、机械等行业中广泛应用，二十世纪七十年代，人们开始逐步地把这些阻尼技术应用到建筑、桥梁、铁路等结构工程中，阻尼技术能在结构中振动中耗能减震，并被广泛应用[1]。
一．阻尼的机理阻尼的机理有两种形式：一种是因摩擦阻力生热，使系统的机械能减小，转化为内能，这种阻尼叫摩擦阻尼；另一种是系统引起周围质点的震动，使系统的能量逐渐向四周辐射出去，变为波的能量，这种阻尼叫辐射阻尼。
阻尼比（ζ）指阻尼系数与临界阻尼系数之比，表达结构体标准化的阻尼大小，是无单位量纲。
阻尼比（ζ）一般可分为：ζ=0；01共4种情况。
阻尼比ζ=0即不考虑阻尼系统；结构常见的阻尼比都在ζ在0~1之间。
二．阻尼的作用主要有以下五个方面[3]：（1）有助于减少结构的共振振幅，从而避免结构因震动应力达到极限造成机构破坏；（2）有助于结构系统受到瞬时冲击后，很快恢复到稳定状态；（3）有助于减少因结构振动产生的声辐射，降低机械性噪声及损害。
许多结构构件主要是由振动引起的，采用阻尼能有效的抑制共振，从而降低损害；（4）有助于提高其动态性能，较高的抗震性和动态稳定性；（5）有助于降低结构传递振动的能力。
力学系统的阻尼效应分析
力学系统的阻尼效应分析引言力学学科研究的是物体运动的规律和力的作用。
在力学系统中，阻尼效应是一个重要的概念，它描述了物体在受到外部力作用时运动的减缓或停止的现象。
本文将探讨力学系统中阻尼的产生原因、不同类型的阻尼效应以及阻尼对系统运动的影响。
一、阻尼的产生原因阻尼是由外界或自身介质对物体运动的阻碍力造成的。
常见的阻尼产生原因有以下几种：1. 空气阻力：当物体在空气中运动时，空气分子与物体表面的碰撞会产生阻力，从而减缓物体的运动速度。
2. 摩擦阻力：物体在接触面上的摩擦力会阻碍物体的运动。
摩擦阻力的大小与物体的质量、表面形态以及接触面间的摩擦系数有关。
3. 流体阻尼：当物体在液体中或受液体作用力的情况下运动时，液体分子与物体表面的相互作用会产生阻力，称为流体阻尼。
流体阻尼的大小与物体的速度和液体的粘度有关。
二、不同类型的阻尼效应在力学系统中，阻尼效应可以分为以下几种类型：1. 临界阻尼：当物体在受到外界力驱动时，刚好使它达到平衡位置而无过度摆动或振动时，称之为临界阻尼。
临界阻尼能够最快地将物体带回平衡状态。
2. 欠阻尼：欠阻尼是指物体在受到外界力推动后，随着时间的推移，摆动或振动幅度逐渐减小，而不会出现过度振动的现象。
欠阻尼使得系统回到平衡位置的时间较长。
3. 过阻尼：过阻尼是指物体在受到外界力驱动后，摆动或振动的幅度逐渐减小，但时间较长。
过阻尼的表现是物体回到平衡位置的速度较慢。
三、阻尼对系统运动的影响阻尼对力学系统的运动产生重要影响。
以下是阻尼效应对系统运动的几方面影响：1. 减小振幅：阻尼效应会使系统的振幅减小，从而使系统的能量逐渐耗散。
这对于需要控制振动幅度的系统非常重要。
2. 延长回复时间：阻尼效应会使系统的回复时间延长。
特别是过阻尼情况下，物体回到平衡状态所需的时间更长。
3. 抑制共振：阻尼能够抑制系统的共振现象，减小系统在共振频率附近发生过分大的响应，从而提高系统的稳定性。
结论阻尼效应是力学系统中一个重要的现象，影响着物体的运动和系统的稳定性。
风荷载下结构阻尼比
风荷载下结构阻尼比引言结构阻尼比是指结构在受到外部荷载作用时，能量的耗散能力与结构刚度的比值。
在结构抗震设计中，阻尼比是一个非常重要的参数，尤其是在考虑风荷载时。
本文将从概念、计算方法、影响因素、设计准则等方面对风荷载下结构阻尼比进行详细探讨。
概念结构阻尼比是表示结构的能量耗散特性的一种参数。
它反映了结构对外界激励的响应快慢程度以及能量消散的能力。
在风荷载下，结构的阻尼比可以通过多种途径计算得到，如基于质量阻尼比、基于能量阻尼比以及基于幅值阻尼比等。
计算方法1.基于质量阻尼比的计算方法：–使用结构质量的一部分进行计算，常用的公式为：阻尼比 = (质量阻尼)/(临界阻尼)。
–临界阻尼是指结构在自由振动状态下损失的阻尼力与其峰值阻尼力的比值。
2.基于能量阻尼比的计算方法：–将结构振动的能量耗散能力与总能量进行比较，常用的公式为：阻尼比 = (能量耗散能力)/(总能量)。
3.基于幅值阻尼比的计算方法：–结构的劲度系数与阻尼系数之比，常用的公式为：阻尼比 = (阻尼系数)/(劲度系数)。
影响因素风荷载下结构阻尼比受多种因素影响，主要包括以下几点： 1. 结构材料的特性：不同材料具有不同的阻尼能力，例如钢材一般具有较高的阻尼能力，而混凝土则相对较低。
2. 结构形式及刚度：结构形式和刚度对结构的阻尼比具有显著影响，通常，柔度大的结构具有更高的阻尼比。
3. 结构连接方式：连接节点的类型及其刚度也会对结构阻尼比产生一定的影响。
4. 风荷载大小和频率：风荷载的大小和频率对结构的振动响应有着直接的影响，从而影响结构的阻尼比。
设计准则在风荷载下的结构设计中，阻尼比的选取需要符合一定的规范和准则，以确保结构的安全性和有效性。
常见的设计准则包括： - 欧洲风荷载规范（Eurocode）：针对风荷载下建筑结构的设计规范，其中关于阻尼比的计算和选取有详细的说明。
- 美国建筑抗震设计规范（ASCE 7）：包括风荷载和地震荷载的设计规范，对阻尼比的计算和选取也有相应要求。
风荷载作用下结构阻尼比
风荷载作用下结构阻尼比一、引言在建筑结构设计中，风荷载是一个不可忽视的因素。
风荷载作用下，建筑结构会产生振动，而阻尼比则是影响结构振动的重要参数之一。
本文将探讨风荷载作用下结构阻尼比的相关问题。
二、阻尼比的概念阻尼比是指结构振动时，能量消耗的比例。
在结构振动过程中，能量会由结构的弹性势能转化为动能，然后再由动能转化为弹性势能。
而阻尼比则是指在这个过程中，能量消耗的比例。
阻尼比越大，结构振动的幅度越小，振动时间越短。
三、风荷载作用下的阻尼比在风荷载作用下，建筑结构会产生振动。
而阻尼比则是影响结构振动的重要参数之一。
阻尼比越大，结构振动的幅度越小，振动时间越短。
因此，在设计建筑结构时，需要考虑阻尼比的大小。
在风荷载作用下，建筑结构的阻尼比主要由两部分组成：结构本身的阻尼和风荷载的阻尼。
结构本身的阻尼是指结构材料的内部阻力，而风荷载的阻尼则是指风荷载对结构的摩擦力。
四、影响阻尼比的因素影响阻尼比的因素有很多，其中包括结构材料的性质、结构的几何形状、结构的质量、结构的刚度等。
此外，风荷载的大小和方向也会影响阻尼比的大小。
五、提高阻尼比的方法为了提高建筑结构的阻尼比，可以采取以下措施：1.增加结构的质量，可以增加结构的惯性力，从而提高阻尼比。
2.增加结构的刚度，可以减小结构的振动幅度，从而提高阻尼比。
3.采用阻尼器等附加装置，可以增加结构的阻尼，从而提高阻尼比。
4.采用适当的结构材料，可以增加结构的内部阻力，从而提高阻尼比。
六、结论在建筑结构设计中，阻尼比是一个非常重要的参数。
在风荷载作用下，阻尼比的大小会影响结构的振动幅度和振动时间。
因此，在设计建筑结构时，需要考虑阻尼比的大小，并采取相应的措施来提高阻尼比。
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影响约束阻尼结构阻尼性能的因素吕平;高金岗;李晶;伯忠维【摘要】采用自由梁振动法，研究阻尼层厚度、约束层材料及环境温度等三个变量，对约束阻尼结构阻尼性能的影响。
结果表明：阻尼层厚度在1 mm～4 mm 范围内，约束阻尼结构的阻尼性能随阻尼层厚度的增加而降低；约束层材料分别为钢板、大理石板、砂浆板时，约束阻尼结构的阻尼性能不同；低温、高温环境均使约束阻尼结构阻尼值变小；常温环境下，约束阻尼结构的阻尼值较大，复合损耗因子超过了0.154。
%Influence of the thickness of the damping layer, material of the constraint layer and the environment temperature on the damping performance of constraint damping structures is studied using the free bridge method. The results show that the damping effect of the constraint damping structure decreases with the increasing of the thickness of the damping layer in the range of 1 mm-4 mm of the damping layer thickness. Damping performance of the constraint damping structure is quite different for different constraint layer materials, such as steel plate, marble slab and mortar plate. Low temperature or high temperature environment can also deteriorate the damping performance of the constraint damping structure. The damping performance of the structure is good at the room temperature, and its hybrid loss factor can exceed 0.154.【期刊名称】《噪声与振动控制》【年(卷),期】2014(000)005【总页数】5页(P234-238)【关键词】振动与波;约束阻尼结构;减震降噪;复合损耗因子;振动极值【作者】吕平;高金岗;李晶;伯忠维【作者单位】青岛理工大学土木工程学院，山东青岛 266033;青岛理工大学土木工程学院，山东青岛 266033;青岛理工大学土木工程学院，山东青岛 266033;青岛理工大学土木工程学院，山东青岛 266033【正文语种】中文【中图分类】O328;TB123复合阻尼结构的包括自由阻尼结构和约束阻尼结构两种结构形式[1，2]。
阻尼层材料附着在基层材料上，一起组成自由阻尼结构形式。
当基层受力发生形变时，阻尼层会随着基层一起产生应中，体系的拉—压形变起主导作用；在自由阻尼结构中，体系的拉—压形变起主导作用；在自由阻尼结构阻尼层上附加一层约束层材料就构成约束阻尼结构。
当体系受力产生形变时，由于基层—阻尼层和阻尼层—约束层之间受力状况的差异，导致阻尼层上下表面产生不同的应力应变，从而阻尼层发生剪切变形，与此同时阻尼层也会发生拉—压变形，从而耗散更多的能量[3，4]。
所以，与自由阻尼结构相比，约束阻尼结构具有更好的阻尼性能，在工程结构中也有更广泛的应用。
约束阻尼结构的阻尼性能受很多因素的影响[5]。
本文为了进一步研究约束阻尼结构的阻尼性能，设置阻尼层厚度、约束层材料和环境温度等三个变量，通过自由梁振动法测试约束阻尼结构的复合损耗因子和振动极值，以此表征约束阻尼结构的阻尼性能，探讨阻尼性能的变化规律。
1.1 实验材料及设备Qtech 413阻尼材料（弹性模量：0.896×102Mpa，图1为该材料的DMA图），青岛沙木国际贸易有限公司提供、大理石板（尺寸：400 mm×150 mm×12 mm，弹性模量：0.55×105Mpa）、钢板（尺寸：400 mm ×150 mm×5 mm，弹性模量：2.1×105Mpa）、砂浆板（尺寸：400 mm×150 mm×12 mm，弹性模量：0.14× 105Mpa～0.23×105Mpa）、INV 9824振动测量仪，北京东方所、DASP 系列分析软件系统，北京东方所、恒温箱DHG-9145 A型、鼓风干燥箱KH-45 A 型、游标卡尺Guanglu。
1.2 试样的制备约束层刚度大，则基层和约束层的相对变形较小，阻尼层变形较大，产生更大的应变差，耗散更多能量，增强减振效果。
故选取实际工程用大理石板、砂浆板和钢板3种刚度较大的材料作为基层或约束层，Qtech 413阻尼材料为阻尼层，制备不同形式的约束阻尼结构试样若干，在规定条件下养护7天，待测。
试样编号及结构形式如表1和表2所示。
1.3 试样的测试利用INV 9824振动测量仪，在瞬间激励为400 N、采样频率为1 500 Hz、长度为3 k和重叠系数为7/8、线性全程分析、分析点数为1 024的频谱分析参数的条件下，300 Hz～3 000 Hz的频率范围内，通过自由梁振动法对约束阻尼结构进行测试。
用相应的DASP系列软件系统对实验结果进行阻尼性能分析，得到1阶复合损耗因子和振动极值，进而评价材料的减震降噪效果。
图2所示为软件分析得到复合损耗因子和振动极值的示例过程。
（重复上述测试以消除无关因素影响）。
2.1 阻尼层厚度的影响2.1.1 复合损耗因子在常温下，采样频率为1 500 Hz时，对a、b、c三种类型的约束阻尼结构在不同阻尼层厚度下进行振动测试。
（厚度从1 mm增加至4 mm，系统频率只有不到2 Hz的变化，结构固有频率约360 Hz，对结构的测试结果几乎不产生影响）结果如表3所示。
由表3可知，a、b、c三种约束阻尼结构，随着阻尼层厚度增加，复合损耗因子降低。
阻尼层厚度从1 mm逐渐增加至4 mm时，结构a的复合损耗因子下降15.2%，结构b的复合损耗因子下降12.6%，结构c的复合损耗因子下降16.6%。
这是因为Qtech 413阻尼材料本身的模量较小，材料比较软，当Qtech 413阻尼材料厚度较小时，受到外力作用时发生的剪切变形较大，阻尼能力较强，复合损耗因子较大。
即阻尼层厚度较小时复合损耗因子较大[6，7]。
此外，对于结构b，当阻尼层厚度为3 mm时，复合损耗因子为0.135 2，当阻尼层厚度为4 mm时，复合损耗因子反而升高到0.135 6。
不过，两者相差很小，这可以认为此时阻尼层厚度的变化对结构的复合损耗因子不产生影响。
由表3还可以看出，相同阻尼层厚度时，3种结构的复合损耗因子为a＜b＜c。
图3为无阻尼和有阻尼下的结构响应比较。
2.1.2 振动极值在常温下，采样频率为1 500 Hz时，a、b、c三种约束阻尼结构的振动极值随阻尼层厚度变化的测试结果如表4所示。
从表4可知，阻尼层厚度为1 mm、2 mm、3 mm、4 mm时，结构a的振动极值从57.54 dB增加至68.30 dB，上升18.7%；结构b的振动极值从56.65 dB增加至67.52 dB，上升19.2%；结构c的振动极值从54.52 dB增加至65.81 dB，上升20.7%。
由此可见，约束阻尼结构的振动极值随着阻尼层厚度的增加而增加。
这是因为Qtech 413阻尼材料本身的模量较小，材料比较软，材料厚度较小时，在受到外力作用时发生的剪切变形较大，阻尼能力较强，振动极值较小。
即阻尼层厚度较小时振动极值较小。
从表4还可以看出，相同阻尼层厚度时，3种结构的振动极值为a＞b＞c。
图4为阻尼层厚度为1 mm、2 mm、3 mm、4 mm时，在100 Hz～3 000 Hz频率范围内结构a的振动极值随频率的变化关系图。
由图4可知，结构的振动极值随着阻尼层厚度的增加而减小。
当阻尼层厚度为1 mm时，约束阻尼结构的振动极值较小，如1 500 Hz时，1 mm、2 mm、3 mm、4 mm所对应的振动极值依次为57.54 dB、60.53 dB、65.30 dB、68.30 dB。
所以，当阻尼层厚度为1 mm时，约束阻尼结构的阻尼性能较好。
2.2 约束层材料的影响2.2.1 复合损耗因子在常温下，采样频率为1 500 Hz，阻尼层厚度为1 mm时，不同约束层材料的约束阻尼结构复合损耗因子的测试结果如表5所示。
从表5可以看出，在结构I中，约束层为钢板和大理石板时，复合损耗因子分别为0.153 6、0.154 0，是相应砂浆板的99.35%和99.61%；在结构II中，约束层为钢板和大理石板时，复合损耗因子分别为0.154 2、0.154 7，是相应砂浆板的96.86%和97.17%。
可见，约束层为钢板和大理石板时，约束阻尼结构的复合损耗因子均低于砂浆板。
基材相同时，约束层材料本身的模量越大，结构的复合损耗因子越大[8]。
但是，对于I、II两种结构，约束层材料为钢板、大理石板和砂浆板时，复合损耗因子却是依次升高的。
这可能是因为砂浆板本身的复合损耗因子大于钢板和大理石板。
2.2.2 振动极值在常温下，采样频率为1 500 Hz，阻尼层厚度为1 mm时，I、II型约束阻尼结构的振动极值随约束层材料不同而变化的测试结果如表6所示。
从表6可以看出，当约束层材料为钢板、大理石板、砂浆板时，I、II型约束阻尼结构的振动极值分别为58.55 dB、57.54 dB、56.64 dB和57.92 dB、56.65dB、54.52 dB。
对于3种约束层材料，振动极值依次减小。
这可能是因为砂浆板本身的阻尼性能优于钢板和大理石板。
图5为结构I的振动极值随着频率的变化关系图。
从图5可以看出，在300 Hz～900 Hz的频率范围内，约束阻尼结构的振动极值随频率的增加而增加，分别从62.55 dB上升至69.05 dB，从51.54 dB上升至65.04 dB，从54.64 dB上升至62.64 dB；在900 Hz～3 000 Hz的频率范围内，约束阻尼结构的振动极值随频率的增加而减小，分别从69.05 dB减小至51.55 dB，从65.04 dB减小至44.54 dB，从62.64 dB减小至56.64 dB。