动力学分析中的阻尼问题
结构不同阶频率 阻尼关系曲线
结构不同阶频率阻尼关系曲线一、引言结构工程中，频率和阻尼是一个结构动态特性的重要指标，对结构的安全性、舒适性以及耐久性都有着重要的影响。
而不同结构的频率和阻尼的关系曲线又是一个比较复杂的问题。
本文将深入探讨结构不同阶频率和阻尼的关系曲线的理论基础、计算方法和实际应用等内容。
二、结构频率和阻尼的理论基础1. 结构的频率结构的频率是指结构在受到外部激励时，产生共振现象的频率。
在自由振动的情况下，结构的振动频率与结构体系的刚度和质量有关，可以通过有限元分析等方法进行计算和预测。
2. 结构的阻尼结构的阻尼是指结构在振动时受到的阻碍和耗散作用。
阻尼可以分为固有阻尼和非固有阻尼，固有阻尼是由结构本身的材料和结构形式所决定的，而非固有阻尼则是由结构与周围环境的相互作用所产生的。
3. 结构频率和阻尼的关系结构的频率和阻尼之间有着密切的关系，频率与阻尼的大小和分布都会对结构的动态特性产生重要的影响。
不同阶频率和阻尼之间存在着复杂的关系，对于结构的设计和分析来说，需要对这种关系进行深入的研究。
三、结构不同阶频率和阻尼的计算方法1. 频率的计算方法结构的频率可以通过有限元分析或者是分析解法进行计算。
在有限元分析中，可以通过建立结构的模型，进行模态分析来获得结构的频率。
而在分析解法中，则需要对结构的特征方程进行求解，在求解得到的特征值中，频率就是这些特征值的平方根。
2. 阻尼的计算方法对于结构的阻尼，其计算方法通常包括实验法和理论计算法。
实验法主要通过现场测试或者试验进行测定；理论计算法则包括了振动材料的阻尼、结构与基础的耦合阻尼、结构内部的阻尼等多个方面。
3. 不同阶频率和阻尼的关系曲线的计算方法不同阶频率和阻尼的关系曲线可以通过结构的模态分析来求解。
结构的模态分析可以得到结构的模态振型和频率，然后可以根据公式计算不同阶频率和阻尼的关系曲线。
四、结构不同阶频率和阻尼的实际应用1. 结构设计在结构设计中，频率和阻尼是一个重要的设计指标。
hypermesh瞬态动力学直接法的阻尼定义
标题：探索Hypermesh瞬态动力学直接法中的阻尼定义在Hypermesh瞬态动力学直接法中，阻尼是一个至关重要的概念。
阻尼的定义和作用对于模拟和分析系统的动力学行为具有重要的影响。
本文将深入探讨Hypermesh瞬态动力学直接法中阻尼的定义、特点和作用，旨在为读者提供更深入的理解。
1. 什么是Hypermesh瞬态动力学直接法？Hypermesh瞬态动力学直接法是一种用于模拟和分析系统在瞬态状态下动力学行为的方法。
它考虑了系统在外部激励下的响应，可以帮助工程师更好地理解系统的动力学特性，并进行相关的优化设计。
2. 阻尼在Hypermesh瞬态动力学直接法中的定义和特点阻尼是指系统在振动或运动过程中受到的阻碍和减弱。
在Hypermesh 瞬态动力学直接法中，阻尼可以分为内部阻尼和外部阻尼两种类型。
内部阻尼是指系统内部因素所引起的阻尼效应，而外部阻尼则是外部因素对系统的影响。
3. 阻尼的作用和重要性在Hypermesh瞬态动力学直接法中，阻尼对系统的响应和稳定性起着至关重要的作用。
合理的阻尼设计可以有效地减小系统的振动幅度，并且有利于系统的耗散能量，从而保证系统在运动过程中的稳定性和安全性。
阻尼也可以影响系统的动态特性，对系统的频率响应和模态分析有着重要影响。
4. 个人观点和理解在我看来，阻尼在Hypermesh瞬态动力学直接法中扮演着非常重要的角色。
通过合理设计和优化阻尼，可以有效地改善系统的动力学响应，从而提高系统的性能和安全性。
对于复杂系统的分析和仿真，阻尼的定义和应用也需要结合系统的实际情况进行综合考虑，以达到更准确的模拟结果。
总结回顾本文深入探讨了Hypermesh瞬态动力学直接法中阻尼的定义，特点和作用。
阻尼作为一个重要的动力学概念，不仅对系统的响应和稳定性起着重要作用，同时也影响着系统的动态特性。
合理的阻尼设计和优化对于系统的性能和安全性具有重要意义。
在撰写本文的过程中，我对Hypermesh瞬态动力学直接法中阻尼的理解也得到了进一步提升。
结构动力学阻尼范文
结构动力学阻尼范文结构动力学阻尼可以分为两类：粘滞阻尼和干摩擦阻尼。
粘滞阻尼是指结构内部材料在受到外力作用下会发生相对滑动，并因此消耗能量。
粘滞阻尼一般通过黏性阻尼器来实现，常见的有液体阻尼器和粘滞墩模型。
液体阻尼器是一种通过液体粘滞消耗能量的装置，常见的有剪切型和转子型液体阻尼器。
粘滞墩模型是一种通过粘滞剪切变形消耗能量的装置，常见的有鼓型和剪切型墩模型。
干摩擦阻尼是指结构内部材料在受到外力作用下会发生干摩擦，并因此消耗能量。
干摩擦阻尼一般通过摩擦滞回型阻尼器来实现，常见的有线性型和非线性型摩擦滞回阻尼器。
在结构动力学中，阻尼的作用主要有两个方面。
首先，阻尼可以减小结构的振幅，使结构的振动响应减小。
结构在受到激励力作用后，会发生谐振现象，通过增加阻尼可以减小结构的振幅，从而减小结构的响应。
其次，阻尼可以减小结构的共振峰值，提高结构的抗震性能。
结构在受到激励力作用时，如果存在共振现象，会导致结构的振幅急剧增大，从而增大结构的应力和变形，甚至导致结构破坏。
通过增加阻尼，可以降低结构的共振峰值，提高结构的抗震性能。
阻尼的设计对于结构的抗震性能有着重要的影响。
一方面，阻尼的大小直接影响结构的抗震性能。
当阻尼过小时，结构的振幅会增大，从而增大结构的响应；当阻尼过大时，结构的振幅会减小，但结构的变形和应力会增大。
另一方面，阻尼的类型也会对结构的抗震性能产生影响。
不同类型的阻尼器对结构的振动响应有不同的作用机制和效果。
根据结构的不同要求和特点，可以选择适合的阻尼类型和参数。
在实际工程中，结构动力学阻尼的设计需要考虑多个因素，如结构的振动特性、工况和材料特性等。
通常需要进行一系列的模型试验和数值分析，通过优化设计来确定合适的阻尼类型和参数。
随着科学技术的不断进步，人们对结构动力学阻尼的认识和设计方法也在不断改进和完善，使得结构的抗震性能不断提高。
总之，结构动力学阻尼是结构抗震设计的一个重要参数，它对结构的振动响应和抗震性能有着显著的影响。
ABAQUS详细阻尼说明
ABAQUS中阻尼的定义在ABAQUS中阻尼可以应用在下面的动力学分析中：◆非线性问题直接积分求解(显式分析或者隐式分析)；◆直接法或子空间法稳态动力学分析；◆模态动力学分析(线性)。
针对模态动力学分析，在ABAQUS/Standard中可定义几种不同类型的阻尼：直接模态阻尼(Direct Modal Damping)，瑞利阻尼(Rayleigh Damping)，复合模态阻尼(Composite Modal Damping)和结构阻尼(Structure Damping)。
ABAQUS模态动力学分析中用*MODAL DAMPING选项来定义阻尼。
阻尼是包含在分析步内定义的一部分，每阶模态可以定义不同量值的阻尼。
1、直接模态阻尼采用直接模态阻尼可以定义对应于每阶模态的阻尼比ξ。
其典型的取值范围是在临界阻尼的1％～10％之间。
直接模态阻尼允许用户精确定义系统的每阶模态的阻尼。
在分析步骤内定义直接模态阻尼。
如图1所示，激活直接模态阻尼选项(Direct modal)，并在数据行内输入数据。
图1直接模态阻尼定义对应的ABAQUS输入文件为：*MODAL DAMPING,MODAL=DIRECTm1,m2,ξa其中，*MODAL DAMPING选项中的MODAL=DIRECT参数表示被指定的直接模态阻尼，数据行输入的数据m1为起始模态序号，m2为截止模态序号，ξa为模态阻尼比。
例如，对于前10阶振型的阻尼定义为4%的临界模态阻尼，11～20阶振型的阻尼为5%的临界阻尼，在分析步骤中的定义如下：*MODAL DAMPING,MODAL=DIRECT1，10，0.0411，20，0.052、瑞利阻尼在瑞利阻尼中，假设阻尼矩阵可表示为质量矩阵和刚度矩阵的线性组合，即C=αM+βK(1)其中，α和β是用户根据材料特性定义的常数。
尽管假设阻尼正比于质量和刚度没有严格的物理基础，但是实际上我们对于阻尼分布的真实情况知之甚少，也就不能保证其它更为复杂的模型是正确的。
转子系统动力学中的阻尼
转子系统动力学中的阻尼
在转子系统动力学中，阻尼是指转子受到的阻碍其运动的力或能量耗散的现象。
阻尼可以分为两种类型：内阻尼和外阻尼。
内阻尼是由于材料内部分子间的相互作用而产生的阻碍转子振动的力。
内阻尼主要通过材料的粘滞性和内部损耗进行能量耗散，进而减小振动的幅度和持续时间。
外阻尼是由于介质或外部结构对转子振动施加阻碍力而产生的阻力。
外阻尼通常来自空气或液体的阻力，以及转子与支撑结构之间的接触阻力。
外阻尼主要通过空气阻力或液体粘滞阻力将振动能量转化为热能来耗散。
阻尼对转子系统的影响主要体现在以下几个方面：
1. 抑制振动：阻尼能够减小转子振动的幅度和持续时间，从而抑制振动对系统产生的负面影响，如噪声和磨损。
2. 谐振峰：适当的阻尼可以改变振动系统的固有频率和谐振峰，使其更接近于系统的工作频率，从而提高系统的稳定性和效能。
3. 能量耗散：阻尼将转子系统振动产生的能量转化为热能进行耗散，减小系统的振动能量，从而提高系统的稳定性和降低能量损失。
4. 控制振动：通过调节阻尼的大小和位置，可以有效控制转子系统的振动特性，实现对系统振动的控制和调节。
因此，在转子系统的设计和分析中，合理选择和控制阻尼是非常重要的，可以提高系统的性能和可靠性。
通用有限元nastran中的阻尼计算问题
通用有限元nastran中的阻尼计算问题随着计算机科学和数值计算技术的发展，有限元法已经成为了现代工程设计和分析的主要工具之一。
在有限元分析中，阻尼是一个重要的参数，它对于结构的动态响应和振动特性具有重要影响。
因此，在结构动力学分析中，阻尼的准确计算和建模是非常重要的。
本文将讨论通用有限元Nastran中的阻尼计算问题。
1. 阻尼的基本概念阻尼是指结构在振动过程中所损失的能量，它是结构动态响应的一个重要参数。
在有限元分析中，结构的振动可以通过一组模态来描述。
每个模态具有一定的频率和振型，而阻尼则会影响每个模态的振动响应。
阻尼可以分为两种类型：内部阻尼和外部阻尼。
内部阻尼是由结构材料和结构连接件等内部因素引起的阻尼，它通常是一个固定值。
外部阻尼则是由结构与周围环境的相互作用引起的阻尼，它通常是一个变化的值，需要根据实际情况进行计算。
在有限元分析中，阻尼通常是通过一个阻尼矩阵来描述的。
阻尼矩阵可以分为三个部分：质量阻尼、刚度阻尼和耗散阻尼。
其中，质量阻尼和刚度阻尼是由结构本身的特性决定的，而耗散阻尼则是由结构与周围环境的相互作用引起的。
2. Nastran中的阻尼计算Nastran是一种通用有限元分析软件，它可以用于求解各种工程问题。
在Nastran中，阻尼的计算和建模是一个非常重要的问题。
Nastran提供了多种阻尼模型和计算方法，用户可以根据实际需要选择合适的方法。
在Nastran中，阻尼可以通过两种方式进行计算：基于模态分析和基于响应分析。
基于模态分析的方法通常用于计算结构的自由振动响应，而基于响应分析的方法则用于计算结构的强迫振动响应。
Nastran提供了多种阻尼模型，包括模态阻尼、比例阻尼、Rayleigh阻尼、柯西阻尼等。
其中，模态阻尼是一种基于模态分析的阻尼模型，它可以通过求解结构的模态参数来计算阻尼矩阵。
比例阻尼和Rayleigh阻尼则是一种基于响应分析的阻尼模型，它们可以通过结构的频率响应函数来计算阻尼矩阵。
阻尼振动的实验观察与动力学分析
观察实验现象
在实验过程中，观察阻 尼器对振动系统的影响 ，以及振动幅度和能量
的变化。
实验现象与数据记录
实验现象
随着阻尼器的作用，振动系统的振动 幅度逐渐减小，最终趋于稳定。
数据记录
通过数据采集系统记录实验过程中的 振动幅度、频率、相位等参数的变化 ，并绘制相应的图表。
03
动力学分析
阻尼振动的数学模型
实验结果与理论预测的对比
结果展示
将实验数据与理论预测结果进行可视化展示 ，如绘制位移-时间曲线、速度-时间曲线等 。
对比分析
对实验数据和理论预测结果进行详细对比分析，探 讨两者之间的差异和一致性。
误差分析
针对实验数据与理论预测结果之间的差异， 进行误差来源分析和讨论，提出改进意见和 建议。
05
阻尼振动的应用与拓展
从处理后的数据中提取出阻尼振 动的关键特征，如振幅、频率和 衰减系数等。
动力学模型的验证与优化
模型建立
基于阻尼振动的物理原理 ，建立相应的动力学模型 ，如线性阻尼模型、非线 性阻尼模型等。
模型验证
将实验数据与动力学模型 进行拟合，验证模型的准 确性和适用性。
模型优化
针对模型验证结果，对模 型参数进行调整和优化， 提高模型的预测精度。
阻尼振动的实验观 察与动力学分析
汇报人：XX 2024-01-21
contents
目录
• 引言 • 实验观察 • 动力学分析 • 实验结果与动力学分析的对比 • 阻尼振动的应用与拓展 • 结论与展望
01
引言
阻尼振动的定义与分类
定义
阻尼振动是指振动系统在振动过程中，由于内部摩擦或外部 作用等原因，使得振动幅度逐渐减小，能量逐渐耗散的振动 现象。
简述ABAQUS分析中的阻尼
简述ABAQUS分析中的阻尼一、前言如果允许一个无阻尼结构做自由振荡，则它的振幅会是一個常数，然而在实际中，能量被结构耗散，振动的幅度减小直至停止，这种能量耗散被称为阻尼。
在ABAQUS/Explicit分析中，为了避免数值振荡，一般都需要定义模型的阻尼，ABAQUS/Explicit提供了几种在分析中加入阻尼的方法。
二、定义阻尼的方法1、体积粘性（bulk viscosity）。
即引入由于体积应变引起关的阻尼。
它的目的是改进对高速动力学事件的模拟。
体积粘性只是作为一个数值效应被引入，因此，材料点上的应力并不考虑体积粘性压力的影响。
ABAQUS/Explicit包括体粘性的线性和二次的形式。
2、材料阻尼。
材料模型本身可能以塑性耗散或者粘弹性的形式提供了阻尼。
对于许多应用，这样的阻尼可能是足够了。
另一个选择是使用Rayleigh阻尼。
与Rayleigh阻尼相关的阻尼系数有两个：质量比例阻尼和刚度比例阻尼。
关于质量矩阵的比例系数，主要用于消除低阶振荡；刚度比例阻尼主要消除高阶振荡。
3、阻尼器单元。
在Property功能模块和Interaction功能模块中都可以定义单独的减振器单元。
每个减振器单元提供了一个与它的两个节点之间的相对速度成正比的阻尼力。
这种方法的优点是使你能够把阻尼只施加在你认为有必要施加的节点上。
减振器应当总是与其它单元并行使用，例如弹簧或者桁架，因此，它们不会引起稳定极限的明显下降。
4、粘性压力（viscous pressure）。
在结构分析和准静态分析中可以施加粘性压力，其目的是减小高阶动力响应，以最小的稳定增量步长求解静力平衡方程。
定义粘性压力的方法是，在load功能模块中定义压力荷载（pressure），将Distribution（分布方式）设为Viscous。
三、结论在大多数线性动力学问题中，恰当的定义阻尼对于获得精确地结果是至关重要的。
但是，在某种意义上阻尼只是近似地模拟了结构吸收能量的特性，并非是试图模拟这种效果的物理机制。
对惯量-阻尼-弹簧运动进行动力学分析
对惯量－阻尼－弹簧运动进行动力学分析当前各个学科相互渗透、相互融合已经成为发展的必然趋势。
物理作为一门自然基础学科也不是孤立存在，越来越多地融入了控制理论进行分析。
许多物理现象，例如在椭圆轨道运行的人造卫星，小车上的柔杆运动，都可以简化为惯量－阻尼－弹簧系统运动。
本文针对惯量－阻尼－弹簧运动进行动力学分析，并利用ＰＩＤ控制方法研究其特性。
受外加扭矩的惯量－阻尼－弹簧系统的模型如图１所示，其弹簧劲度为ｋ，阻尼系数为ｄ，外加扭矩为ＴＣ，转子的转动惯量分别为：Ｊ１和Ｊ２，转角分别为：θ１和θ２。
１运动建模由图１所示，列出该系统的动力学方程为：Ｊ１¨θ１＋ｄ（θ１－θ２）＋ｋ（θ１－θ２）＝ＴＣＪ２¨θ２＋ｄ（θ１－θ２）＋ｋ（θ１－θ２）＝０（１）当转动惯量Ｊ１＝１，Ｊ２＝０．１时，该系统的传递函数为：根据式１，选取状态参数如下：ｘＴ=［θ２θ２θ１θ１］；式１，可以用矩阵３来表示，其中ＴＣ≡ｕ。
为了便于对该系统分析，假设弹簧劲度为ｋ的变化范围：０．０９≤ｋ≤０．４，选取ｋ＝０．０９１；阻尼系数为ｄ的变化范围：选取ｄ＝０．０３６。
矩阵（３）变为矩阵（4）。
２系统稳定性分析系统能在实际中应用的首要条件是系统要稳定。
分析系统稳定性是经典控制理论的重要部分。
经典控制理论对与判定一个定常线性系统是否稳定提供了多种方法。
本文主要应用Ｎｙｑｕｉｓｔ稳定判据和Ｂｏｄｅ图判据两种方法来对系统进行分析。
２．１利用稳定判据分析系统稳定性２．１．１Ｎｙｑｕｉｓｔ判据由于一般系统的开环系统多为最小相位系统，Ｐ＝０，故只要看开环Ｎｙｑｕｉｓｔ轨迹是否包围点（－１，ｊ０），若不包围，系统就稳定。
动力学中的阻尼震动分析
动力学中的阻尼震动分析动力学是研究物体运动规律的学科，其中阻尼震动分析是动力学中的一个重要内容。
在讨论阻尼震动分析前，我们需要了解什么是阻尼和什么是震动。
阻尼是指物体在运动过程中受到的摩擦力或其他形式的阻力，它会减缓物体运动的速度。
而震动则是物体在运动过程中产生的周期性变化或波动。
阻尼和震动的存在为我们研究阻尼震动分析提供了基础。
阻尼震动分析又可分为无阻尼震动分析和有阻尼震动分析两部分。
在无阻尼情况下，物体将无限制地运动下去，而有阻尼时，则会在一定时间内停止运动。
无阻尼震动分析在无阻尼情况下，物体会产生谐振现象。
谐振是指物体受到外力激励后，在一定频率下出现周期性的振幅增大现象。
物体的振荡频率与其固有频率相同，产生的振幅较大，容易引起系统受到过载甚至破坏。
在无阻尼情况下，我们需要计算出物体的固有频率。
固有频率是物体本身振动的频率，与外界的激励无关。
计算公式为：f0=1/2π×√(k/m)其中，f0为固有频率，k为弹性系数，m为物体的质量。
同时，我们可以根据谐振的公式计算出系统在固有频率下的振幅：A=max(F0/2K/F0^2 -f0^2 )^2+(ζf0)^2其中，A为振幅，F0为外界的激励力，K为弹性系数，ζ为衰减系数。
有阻尼震动分析有阻尼情况下，物体在受到外界激励后，会产生一种“过阻尼”或“欠阻尼”的状态。
过阻尼是指物体受到的阻力较大，振幅会逐渐减小，而欠阻尼则是指物体受到的阻力较少，振幅会慢慢升高并停止在一定幅度。
在有阻尼情况下，我们需要分别求出其过阻尼和欠阻尼的情况。
过阻尼情况下，我们需要计算出物体的阻尼系数λ以及过阻尼系统时间t0。
计算公式为：λ= b/2mt0=2m/(-b±√(b^2-4mk))/2k其中，b为阻尼力，m为物体质量，k为弹性系数。
欠阻尼情况下，我们需要计算出物体的阻尼比ξ以及欠阻尼系统时间t。
计算公式为：ξ=b/2√kmt=1/(ξ×f0)其中，ξ为阻尼比，b为阻尼力，k为弹性系数，m为物体质量，f0为固有频率。
ANSYS动力学分析中阻尼的介绍
ANSYS动力学分析中阻尼的介绍大多数系统中存在阻尼，而且在动力学分析中应当指定阻尼。
在ANSYS程序可以指定五种形式的阻尼：·Aplha和Beta阻尼（Rayleigh阻尼）·和材料相关的阻尼·恒定的阻尼比·振型阻尼·单元阻尼在ANSYS/Professional程序中只有恒定阻尼比和振型阻尼可用。
可以在模型中指定多种形式的阻尼，程序按所指定的阻尼之和形成阻尼矩阵[C]。
下表列出了在不同结构分析中可用的阻尼类型。
不同分析类型可用的阻尼分析类型α,β阻尼[ALPHAD,BETAD]材料相关阻尼[MP,DAMP]恒定阻尼比[DMPRAT]振型阻尼[MDAMP]单元阻尼[3](COMBIN7等)静力学分析N/A N/A N/A N/A N/A模态分析无阻尼No[5] No[5] No[5] No No有阻尼Yes Yes No No Yes谐响应分析完全法Yes Yes Yes No Yes缩减法Yes Yes Yes No Yes模态叠加法Yes[6] Yes[4，6] Yes[7] Yes[7] Yes[6]瞬态分析完全法Yes Yes No No Yes缩减法Yes Yes No No Yes模态叠加法Yes[6] Yes[4，6] Yes[7] Yes[7] Yes[6]谱分析SPRS,MPRS[2] Yes[1] Yes Yes Yes NoDDAM[2] Yes[1] Yes Yes Yes NoPSD[2] Yes No Yes Yes No屈曲分析N/A N/A N/A N/A N/A子结构Yes Yes No No YesN/A表示不能使用[1]表示只可用β阻尼，不可用α阻尼[2]表示阻尼只用于模态合并，不用于计算模态系数[3]表示包括超单元阻尼矩阵[4]表示如果经模态扩展转换成了振型阻尼[5]表示如果指定了，程序会计算出一个用于随后的谱分析的有效阻尼比[6]表示如果使用QR阻尼模态提取方法[MODOPT,QRDAMP]，在前处理或模态分析过程中指定任何阻尼，但ANSYS在执行模态叠加分析时将忽略任何阻尼。
动力学分析中的阻尼问题.pdf
瞬态动力学分析中的阻尼问题摘要：阻尼是动力分析的一大特点，阻尼的本质和表现是相当复杂的，相应的模型也很多。
本文就几个阻尼模型进行了介绍，并结合实例进行了分析。
关键词：动力学分析 比例阻尼 材料阻尼 ANSYS1．前言瞬态动力学分析是确定随时间变化载荷作用下结构响应的技术；输入数据是作为时间函数的载荷，输出数据是随时间变化的位移和其它的导出量。
阻尼是动力分析的一大特点，是结构的重要的动力特性之一，也是动力分析中的一个易于引起困惑之处，而且由于它只是影响动力响应的衰减，出了错不容易觉察。
阻尼的概念是指振动系统在振动过程中所有耗散振动能量的机制。
因此，实际结构系统的阻尼是十分复杂的，包括由于材料分子之间的摩擦引起的内阻尼机制、构件之间支承与连接部位的摩擦机制、振动时与周围介质的相互作用引起的能量耗散机制、振动时基础与地基相互作用引起的能量耗散机制等。
阻尼的本质和表现是相当复杂的，相应的模型也很多。
本文就几个阻尼模型进行了介绍，并结合实例进行了分析。
2．几种阻尼模型2．1比例阻尼最常用也是比较简单的阻尼大概是Rayleigh 阻尼，又称为比例阻尼。
它是多数实用动力分析的首选，对许多实际工程应用也是足够的。
已知结构总阻尼比是ζ，则用两个频率点上α阻尼与β阻尼产生的等效阻尼比之和与其相等（图1），就可以求出近似的α阻尼与β阻尼系数来用作输入，如12122222βωβωααζωω=+=+ （1）图1 比例阻尼中的α阻尼与β阻尼尽管α阻尼与β阻尼概念简单明确，在使用中也要小心一些可能的误区。
首先，α阻尼与质量有关，主要影响低阶振型，而β阻尼与刚度有关，主要影响高阶振型；如果要做的是非线性瞬态分析，同时刚度变化很大时，那么使用β阻尼很可能会造成收敛上的困难；行波效应分析的大质量法，加上了虚假的大人工质量，那么就不可以使用α阻尼。
2．2 粘性阻尼比粘性阻尼表现为类似物体在粘性流体中运动时的阻力，与速度成正比。
v F cx= （2） 在ANSYS 中，既可以定义在结构坐标系下的全结构阻尼比，也可以在模态坐标下对各个模态定义各自的模态阻尼比，都只对响应谱分析、谐分析及使用模态叠加法的瞬态分析有效，它们所对应的阻尼阵[C]是随频率不同而变化的阻尼阵。
0.1%模态阻尼比
0.1%模态阻尼比
阻尼是结构系统动力学分析中的一个重要概念，特别是在动响应分析中。
阻尼的存在使得结构系统的模态特性呈现出复杂性。
模态阻尼比是描述阻尼对结构模态影响的一个重要参数。
对于阻尼比为0.1%的情况，这意味着在振动过程中，阻尼力的大小是振动力的0.1%。
从能量的角度来看，阻尼会消耗结构系统的能量，具体表现为在振动一周内所耗散的能量。
由于不同类型的阻尼具有不同的产生机理，并且这些机理通常比较复杂，难以用一个简单的统一规律来描述。
对于具体问题，需要对阻尼力的大小规律进行具体分析，并突出主要因素通过实验加以测定。
因此，0.1%的模态阻尼比意味着在结构振动过程中，阻尼对结构模态的影响较小，但仍然存在一定的能量耗散。
对于实际结构的动力学分析，阻尼比的确定需要根据具体情况通过实验实测或利用阻尼模型进行模拟计算。
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。
hypermesh瞬态动力学直接法的阻尼定义
hypermesh瞬态动力学直接法的阻尼定义（原创版）目录1.瞬态动力学直接法的阻尼定义概述2.阻尼的定义及其在瞬态动力学直接法中的重要性3.hypermesh 在瞬态动力学直接法中的应用4.hypermesh 瞬态动力学直接法的阻尼定义实例解析5.总结正文一、瞬态动力学直接法的阻尼定义概述瞬态动力学直接法是一种求解结构动力学问题的数值方法，它通过求解结构的微分方程来获得结构的动态响应。
在瞬态动力学直接法中，阻尼是结构动态响应中的一个重要参数，直接影响到求解结果的准确性。
二、阻尼的定义及其在瞬态动力学直接法中的重要性阻尼是指结构在振动过程中，由于各种因素（如摩擦、粘滞等）导致振动能量消耗的过程。
阻尼的作用是使得结构在振动过程中能够快速趋于稳定，从而减小结构的振动幅度。
在瞬态动力学直接法中，阻尼的定义主要通过能量的消耗来描述。
三、hypermesh 在瞬态动力学直接法中的应用hypermesh 是一款功能强大的有限元分析软件，可以应用于各种工程结构的分析和计算。
在瞬态动力学直接法中，hypermesh 可以实现对结构动态响应的精确求解，为工程应用提供可靠的计算结果。
四、hypermesh 瞬态动力学直接法的阻尼定义实例解析以一简支梁结构为例，对其进行瞬态动力学直接法分析。
首先，在hypermesh 中建立梁模型，并设置相应的边界条件和初始条件。
然后，通过指定梁的材料属性和截面属性，可以得到梁的刚度矩阵和质量矩阵。
最后，在求解过程中，通过设置阻尼比，可以得到梁的动态响应。
五、总结本文从瞬态动力学直接法的阻尼定义出发，介绍了阻尼在瞬态动力学直接法中的重要性，并结合 hypermesh 软件的应用，详细阐述了如何进行阻尼定义。
阻尼
阻 尼系统结构特征值和模态的求解是在无阻尼情况下得到的，而在动力学问题中，任意结构都应存在或大或小的阻尼，阻尼的大小对系统的动力学响应将产生一定的影响。
本章主要讨论在动力学分析中怎样应用ABAQUS 定义系统的阻尼特性。
引言当系统作无阻尼自由振动时，由于没有能量输入与输出，系统机械能守恒，系统的振幅为常数。
然而在实际结构中，这种无阻尼自由振动并不存在。
结构运动时能量耗散，振幅将逐渐减小直至停止振动，这种能量耗散被称为阻尼(damping)。
通常假定阻尼为粘性的，其大小正比于速度，方向与速度相反。
有阻尼结构系统的动力学方程可以写为：0MuI P +−=&& (4.1.1) I Ku Cu=+& (4.1.2) 其中， C 为结构的阻尼矩阵，u&为结构的速度。
能量耗散来源于几个因素，其中包括结构连接处的摩擦和局部材料的迟滞效应。
阻尼对于表征结构吸收能量是一个很方便的方法，它包含了重要的能量吸收过程，而不需要模拟耗能的具体机制。
阻尼在ABAQUS/Standard 中，特征模态的计算是从无阻尼系统中提取出的。
然而，大多数工程问题都包含某种阻尼，尽管阻尼可能很小。
对于每一模态，有阻尼固有频率和无阻尼固有频率之间的关系是：d ω= (4.2.1)其中d ω是有阻尼的固有频率；cc c ξ=为临界阻尼；c 是该模态的阻尼，0c 是该模态的临界阻尼。
当临界阻尼ξ取较小值(< 0.1ξ)时，有阻尼系统的特征频率和特征向量与无阻尼系统非常接近；随着ξ的增加，采用无阻尼系统求得的特征频率就会变得不太准确，当ξ接近1时，无阻尼特征频率和特征向量就失效了。
但是，大多数用线性动力学分析的结构问题只有很小的阻尼，因而可以采用无阻尼特征频率。
当结构处于临界阻尼即1ξ=时，施加一个扰动后，结构不会振荡，而是尽可能迅速地恢复到它的初始静止构形，如图4.2.1所示。
图4.2.1 阻尼在ABAQUS中定义阻尼在ABAQUS中阻尼可以应用在下面的动力学分析中：z非线性问题直接积分求解(显式分析或者隐式分析)；z直接法或子空间法稳态动力学分析；z模态动力学分析(线性)。
利用阻尼公式解答阻尼问题
利用阻尼公式解答阻尼问题为了更好地理解和解答阻尼问题，我们可以运用阻尼公式。
阻尼公式是一个基础的物理公式，用来描述阻尼系统的动力学行为。
在实际生活中，我们常常遇到一些与阻尼有关的问题，例如汽车遇到减速带时的减震效果、建筑物在地震中的振动情况等。
阻尼公式的一般形式为：F = -bv，其中F表示阻尼力，b表示阻尼系数，v表示速度。
这个公式告诉我们阻尼力与速度成正比，当速度增大时，阻尼力也随之增大。
可以想象，当我们搭乘过山车时，随着速度增大，我们所感受到的阻力也会越强。
现在，让我们通过一个具体的例子来理解并应用阻尼公式。
假设有一个物体在水中受到阻尼力的作用，我们想知道物体的运动情况。
假设物体的质量为m，初速度为v0，阻尼系数为b。
根据牛顿第二定律，我们可以得到物体的运动方程：m*a = -b*v - k*x，其中a 表示加速度，k表示弹簧系数，x表示位移量。
在阻尼情况下，我们假设物体的加速度a为常数，并代入阻尼公式F = -bv。
代入物体的运动方程中，我们可以得到：m*a = -bv - k*x整理上式，我们可以得到: m*a + b*v + k*x = 0。
这个方程描述了物体运动过程中的力学行为。
根据这个方程，我们可以通过已知条件来计算物体在不同时间的位置和速度。
例如，我们可以给定物体的初速度v0和阻尼系数b，通过计算得到物体在某一特定时刻的位置和速度。
阻尼问题的解答一般分为三种情况：过阻尼、临界阻尼和欠阻尼。
过阻尼表示阻尼力大于弹簧的力，物体会在一段时间内逐渐停下来。
临界阻尼表示阻尼力和弹簧力相当，物体会恢复平衡时不再振动。
欠阻尼表示阻尼力小于弹簧力，物体会在一段时间内来回振动。
通过应用阻尼公式和解答阻尼问题，我们可以更好地理解和分析与阻尼相关的物理现象。
无论是汽车的减震系统，还是建筑物的防震结构设计，都需要我们对阻尼问题进行深入研究和分析，以确保系统的稳定和安全。
总之，阻尼公式是解答阻尼问题的重要工具。
动力学分析中的阻尼(!需要更新一下,图片没有了!)
ANSYS结构动力学分析中的阻尼ANSYS动力学分析中提供了各种的阻尼形式，这些阻尼在分析中是如何计算，并对分析有什么影响呢？本文将就此做一些说明何介绍.一．首先要清楚，在完全方法和模态叠加法中定义的阻尼是不同。
因为前者使用节点坐标，而后者使用总体坐标.1．在完全的模态分析、谐相应分析和瞬态分析中，振动方程为：阻尼矩阵为下面的各阻尼形式之和：α为常值质量阻尼（α阻尼）（ALPHAD命令）β为常值刚度阻尼（β阻尼）（BETA命令）ξ为常值阻尼比，f为当前的频率（DMPRAT命令）βj为第j种材料的常值刚度矩阵系数（MP,DAMP命令）[C]为单元阻尼矩阵（支持该形式阻尼的单元）2．对模态叠加方法进行的谐相应分析、瞬态分析何谱分析，动力学求解方程为：每个模态产生有效阻尼比ξid而不是创建阻尼矩阵α为常值质量阻尼β为常值刚度阻尼ξ为常值阻尼比ξmi为第i个模态的常值阻尼比ξj为第j个材料的阻尼系数Ejs为第j个材料的应变能，ANSYS由{f}T[K]{f}计算得到。
二．对谱分析，阻尼仅仅包含在模态组合里，而在计算模态系数的时候并没有考虑。
当使用模态叠加法时，材料阻尼被添加到扩展的模态中，因此，用户必须在进行模态分析之前，就包括材料阻尼（MP,DAMP）并进行单元应力的计算（MXPAND命令）。
三．模态叠加法支持使用QR阻尼，但是用户必须知道尽管是模态组合方法，阻尼在模态分析中已包含了，所以应该使用上面的完全阻尼矩阵[C]来计算阻尼。
如果使用QR阻尼的的模态提取方法（MOPT,QRDAMP），并且在前处理或模态分析中指定了任何形式的阻尼，那么ANSYS将在进行模态叠加时忽略阻尼。
四．了解MP,DAMP在不同的情况下有不同的作用非常重要。
在完全分析中，材料阻尼代表了该材料的一个刚度矩阵乘子，与粘性阻尼（与频率成线性关系，但针对所有的材料）类似。
因此，在这种情况下，对单自由度结构，材料阻尼值等于ξ/πf或c/k。
材料阻尼系数
材料阻尼系数材料阻尼系数是指材料在受到外力作用时，能够吸收和消耗能量的能力。
在工程实践中，材料的阻尼系数对结构的稳定性和安全性有着重要的影响。
本文将对材料阻尼系数的概念、影响因素以及测试方法进行介绍和分析。
一、概念。
材料阻尼系数是指材料在振动过程中对振动能量的耗散能力。
当外力作用于材料表面时，材料内部的分子会因为相互作用而产生相对位移，从而使振动能量转化为热能而被耗散掉。
材料的阻尼系数可以用来描述材料对振动的抑制能力，是一个重要的动力学参数。
二、影响因素。
材料的阻尼系数受到多种因素的影响，主要包括材料的类型、密度、结构以及温度等因素。
不同类型的材料具有不同的分子结构和内部摩擦特性，因此其阻尼系数也会有所不同。
此外，材料的密度和结构对阻尼系数也有较大影响，一般来说，密度较大、结构较为紧密的材料具有较高的阻尼系数。
温度对材料的阻尼系数同样有着重要的影响，一般来说，温度越高，材料的分子活动性越强，阻尼系数也会相应增加。
三、测试方法。
目前，常用的材料阻尼系数测试方法主要包括动态力学分析法、共振法以及冲击法等。
动态力学分析法通过施加动态载荷，测量材料的应变和应力响应，从而计算出材料的阻尼系数。
共振法则是通过在材料上施加外力，观察材料的共振频率和振幅变化，从而计算出材料的阻尼系数。
冲击法则是通过施加冲击载荷，测量材料的振动衰减情况，从而计算出材料的阻尼系数。
四、应用。
材料阻尼系数在工程实践中具有广泛的应用，特别是在建筑结构、桥梁、机械设备以及航空航天领域。
在建筑结构中，合理选择具有较高阻尼系数的材料可以有效减小结构的振动幅度，提高结构的稳定性和安全性。
在机械设备中，合理设计和选择具有较高阻尼系数的材料可以有效减小设备的振动和噪音，延长设备的使用寿命。
在航空航天领域，合理选择具有较高阻尼系数的材料可以有效减小飞行器的振动幅度，提高飞行器的飞行稳定性和安全性。
综上所述，材料阻尼系数是材料在振动过程中对振动能量的耗散能力，受到多种因素的影响，可以通过多种测试方法进行测试。
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i
2．3 材料阻尼
阻 尼 力
T
C i 4 fi i
（3）
粘性阻尼 材料阻尼 响应频率
-2-
图 2 两种阻尼与频率的关系 与上面几种阻尼不同的是，材料阻尼是在材料参数里面进行定义的，材料 阻尼又叫滞回阻尼，其最显著的特点是与结构响应频率无关。 3．实例分析 3．1 模型介绍 如 3 图所示的板梁结构，采用 A3 钢，在板件上表面施加随时间变化的均布 压力，计算结构的瞬态响应情况。采用 shell63 和 beam4 两种单元建模。
图 5 采用材料阻尼模型时的瞬态响应
-5-
4．结束语 由于阻尼的形成、本质和表现是相当复杂的，结构阻尼的实质是以连接及附 属部分内部及其与主体结构间于摩擦耗能为主的耗能机制，阻尼耗能显然应与 质量和刚度有关。在工程的实际运用中，阻尼的取值都来源于实测结果。但各 个国家根据自己的情况所取的阻尼值有很大的差异。 本文采用两种阻尼模型进行动力学分析，结果是比较接近的，说明阻尼模 型有较高的可信度。在有冲击载荷作用的动力学分析中，阻尼是不可以忽略的。 在使用其它方法进行瞬态动力学分析、模态分析和谐响应分析，可采用粘性阻 尼比、模态阻尼比，每种方法对应的阻尼模型是有其使用范围的。
图 4 采用比例阻尼模型时的瞬态响应 3．2 利用材料阻尼模型进行分析
-4-
表 2 常见材料的材料阻尼系数
纯铝 0.00002~0.002 钢 0.001~0.008 铅 0.008~0.014 铸铁 0.003~0.03
天然橡胶 0.1~0.3
硬橡胶 1.0
玻璃 0.0006~0.002
混凝土 0.01~0.06
Fv cx
（2）
在 ANSYS 中，既可以定义在结构坐标系下的全结构阻尼比，也可以在模态 坐标下对各个模态定义各自的模态阻尼比，都只对响应谱分析、谐分析及使用 模态叠加法的瞬态分析有效，它们所对应的阻尼阵[C]是随频率不同而变化的阻 尼阵。已知模态阻尼比 i 后，则对应的阻尼阵[C]用下式求出：
2 1 21 2 22 2
（1）
-1-
图 1 比例阻尼中的 阻尼与 阻尼 尽管 阻尼与 阻尼概念简单明确，在使用中也要小心一些可能的误区。首 先， 阻尼与质量有关，主要影响低阶振型，而 阻尼与刚度有关，主要影响高 阶振型；如果要做的是非线性瞬态分析，同时刚度变化很大时，那么使用 阻 尼很可能会造成收敛上的困难；行波效应分析的大质量法，加上了虚假的大人 工质量，那么就不可以使用 阻尼。 2．2 粘性阻尼比 粘性阻尼表现为类似物体在粘性流体中运动时的阻力，与速度成正比。
以上材料来自： 《结构振动分析》, C.F.比尔茨 （作者对其使用不负任何责任） 在表 2 可以看出，金属的阻尼是比较低的，一般来说高阻尼的金属其强度延 性硬度均低。经查阅相关文献，得知钢的材料阻尼系数为 0.004。在 ANSYS 中， 定义钢的材料属性中材料阻尼 DAMP 为 0.002（是材料阻尼系数的一半）。然后 进行瞬态动力学分析，图 5 中给出了不同材料阻尼系数下的结构位移响应。很 明显，材料阻尼系数越大，结构振动位移衰减得越快。 通常钢的材料阻尼系数取值为 0.004，对比上面利用比例阻尼模型分析的结 果，是比较接近的，符合实际情况。
利用 ALPHAD 和 BETAD 命令输入上述值， 然后进行瞬态动力学分析， 求得 板上中心处 Z 方向的位移响应如图 4 所示， 图中第一幅图为无阻尼的情况， w12， w13， w14 分别对应表中对应的三种情况。可以看出，三种情况下的位移响应 基本上一致，实践计算中一般采用加权平均的办法。 阻尼对于冲击载荷的影响比较大，在 2s 和 4s 时，有一冲击载荷，无阻尼时， 结构将作无衰减的振动，而加上阻尼时，结构的位移有明显的衰减，符合实际 情况。所以，对有冲击载荷作用的瞬态动力学分析，阻尼是不可以忽略的。而 且，冲击载荷是一个动载荷，引起的动态位移要比静态位移要大。
瞬态动力学分析中的阻尼问题
摘要：阻尼是动力分析的一大特点，阻尼的本质和表现是相当复杂的，相应 的模型也很多。本文就几个阻尼模型进行了介绍，并结合实例进行了分析。 关键词：动力学分析 比例阻尼 材料阻尼 ANSYS
1．前言 瞬态动力学分析是确定随时间变化载荷作用下结构响应的技术；输入数据 是作为时间函数的载荷，输出数据是随时间变化的位移和其它的导出量。 阻尼是动力分析的一大特点，是结构的重要的动力特性之一，也是动力分析 中的一个易于引起困惑之处，而且由于它只是影响动力响应的衰减，出了错不 容易觉察。阻尼的概念是指振动系统在振动过程中所有耗散振动能量的机制。 因此，实际结构系统的阻尼是十分复杂的，包括由于材料分子之间的摩擦引起 的内阻尼机制、构件之间支承与连接部位的摩擦机制、振动时与周围介质的相 互作用引起的能量耗散机制、振动时基础与地基相互作用引起的能量耗散机制 等。 阻尼的本质和表现是相当复杂的，相应的模型也很多。本文就几个阻尼模型 进行了介绍，并结合实例进行了分析。 2．几种阻尼模型 2．1 比例阻尼 最常用也是比较简单的阻尼大概是 Rayleigh 阻尼，又称为比例阻尼。它是 多数实用动力分析的首选，对许多实际工程应用也是足够的。已知结构总阻尼 比是 ，则用两个频率点上 阻尼与 阻尼产生的等效阻尼比之和与其相等（图 1），就可以求出近似的 阻尼与 阻尼系数来用作输入，如
-3-
1 =3.6629 Hz
1 =3.6629 Hz
3 =6.3739Hz
0.093045426 0.003985334
1 =3.6629 Hz
2 =3.7198Hz
阻尼
阻尼
0.073823 0.002143
4 =12.294Hz
0.112883311 0.002506753
-6-
图 3 板梁结构有限元模型 3．2 利用比例阻尼模型进行分析 在用 ANSYS 进行利用完全积分法的瞬态分析时，只有 阻尼与 阻尼、材 料阻尼和单元阻尼是有效的。用阻尼比定义的阻尼都被程序忽略掉了。 为求得 阻尼与 阻尼，首先对模型进行模态分析，求得前几阶固有频率。 假定各个频率点上的阻尼比相等，已知钢结构的阻尼比为 0.02，根据式 1，联立 方程组，求得 阻尼与 阻尼，如表 1 所示。 表 1 阻尼与 阻尼 w12 W13 W14