阻尼结构分析

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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。

桥梁结构动力分析中的阻尼

桥梁结构动力分析中的阻尼

O前 言
美 。项 目总用地 面积 9.84万 m。,总建 筑面积 37.42
投 资 多 、开发 周 期长 、技 术 要 求 高 以及 风 险 大 是房 地产 开 发项 目的特 点 ,所 以房地 产 开发 是 一个 十分 复 杂并 且庞大 的 工程 。工程 管理 与包 括房 地产 工程 建 设在 内等 各个 方面 都 有 着 密切 关 系 ,工程 建
若使 用 该式 来 组装 阻 尼矩 阵 ,首 先 需要 求 出所 有 的振 型 ,并 且 要 对 振 型 矩 阵 求逆 ,需 要 进 行 非 常 庞 大 的计 算 ,且 需 要 知 道 各 阶振 型 的 阻尼 比 ,这 样 做 是 非常 不实 际 的 。因此常 借助 质量 矩 阵来形 成 阻 尼矩 阵:
c=叫熹警 (pn《
4)修 正 的 Rayleigh阻 尼方案 该方 案 由董 军_3j在 Caughey阻 尼和 Clough阻尼 的基 础 上提 出 。其 阻尼 矩阵 的形 式 为:
c: ∑c(7)
上面 的系数 可按 比例 阻尼 系数 的方 法 求解 。 3)基 于 单元 阻尼矩 阵形 成整体 阻 尼矩 阵 董 军同还 提 出对 每 个单 元单 独 采用 Rayleigh阻 尼 ,再 拼装 成 总体 阻尼 矩 阵 的方法 。假 定 每个 单 元 的单元 阻尼 矩阵 为: ci=O/iMi+/3i (8) 取所关心的两阶振型的阻尼比为 毒 和 毒 可解 得 :
世 弋 丁 O
1)等 效 阻 尼比
矩 阵 。这 是 一 个 考 虑 复 杂 阻尼 结 构 阻 尼 矩 阵 的方 法 ,可 适 用 于 各 种 不 同 的情 况 ,但 上 述 阻 尼矩 阵 中 未包 括局 部加 阻尼 器 、耗 能器 的情况 。

第一讲_结构的阻尼

第一讲_结构的阻尼
He also discovered the phenomenon now called Rayleigh scattering, explaining why the sky is blue, and predicted the existence of the surface waves now known as Rayleigh waves. Rayleigh's textbook, The Theory of Sound, is still referred to by acoustic engineers today. Rayleigh ratio (瑞雷商); Rayleigh-Ritz method (瑞雷-瑞兹法);
动能 (kinetic energy):
) x dt EK dT dt (m x
0 TD
0
5
粘弹性阻尼耗散的能量
cx kx f (t ) p 0 sin(ωt ) m x
cωx 0 cos(ωt φ) f d ( x) cx
2 2 cω x0 x0 sin 2 (ωt φ) 2 cω x0 x 2 (t )
cx kx f (t ) p 0 sin(ωt ) m x
势能 (应变能: strain energy):
dt ES f s ( x)dx (kx) x
0 TD
x x 0 sin(ωt φ)


ω
0
k ( x 0 sin(ωt φ))(ωx 0 cos(ωt φ))dt 0
16
模态阻尼矩阵的叠加法
指定模态的阻尼比,不指定处阻尼比为0。
T c C, Cn n 2n M n

adams结构阻尼比的分析

adams结构阻尼比的分析

adams结构阻尼比的分析第一部分:引言在结构工程领域中,阻尼比是一个重要的概念,它对结构的振动响应和稳定性有着重要影响。

阻尼比通常用于描述结构在振动过程中能量吸收的能力。

在这篇文章中,我们将深入探讨Adams结构阻尼比的分析,以及它在工程设计中的应用。

第二部分:Adams软件简介为了更好地理解Adams结构阻尼比的分析,我们首先需要了解Adams软件。

Adams是一种多体动力学仿真软件,广泛应用于工程设计和结构分析。

它可以模拟各种机械系统的运动和振动行为,并提供详细的设计评估和优化功能。

Adams软件的一个关键特点是它可以模拟结构在不同阻尼条件下的振动响应。

第三部分:阻尼比的定义和意义阻尼比是衡量结构振动响应衰减程度的重要参数。

它被定义为结构实际阻尼与临界阻尼之比。

临界阻尼是结构振动最快衰减的阻尼情况。

阻尼比的值越大,结构的振动衰减越快。

在工程设计中,选择合适的阻尼比可以提高结构的稳定性、避免共振和减小振动响应。

第四部分:Adams中的阻尼比分析方法Adams软件提供了多种方法来进行阻尼比分析。

其中一种常用的方法是基于模态分析的阻尼比计算。

模态分析通过识别结构的振型和频率来获取结构的模态参数,包括模态阻尼比。

通过对不同模态的振动响应进行分析,我们可以获得结构在不同阻尼条件下的响应特性。

第五部分:阻尼比分析的应用案例在工程设计中,准确的阻尼比分析可以帮助工程师评估结构在不同工况下的振动响应。

在地震工程中,通过分析结构在地震激励下的阻尼比,可以确定结构的稳定性和耐震性能。

在机械系统设计中,准确的阻尼比分析可以帮助优化结构的动态特性和减小振动噪声。

第六部分:总结和回顾通过本文的阻尼比分析,我们深入探讨了Adams结构阻尼比的分析方法和应用案例。

了解和确定合适的阻尼比对于结构工程师来说是至关重要的,它不仅影响结构的振动响应和稳定性,还在工程设计中起到了关键的作用。

我们通过Adams软件的模态分析方法来计算阻尼比,并通过实际案例展示了阻尼比分析在工程设计中的重要性。

非经典阻尼结构系统的动力分析方法

非经典阻尼结构系统的动力分析方法

非经典阻尼结构系统的动力分析方法1 非经典阻尼结构系统的动力分析非经典阻尼结构系统是一类复杂的动力学系统,它的特点是非线性性质,不容易控制。

为了有效分析和安全控制这类系统,研究人员致力于开发面向非经典阻尼结构系统的动力分析方法。

当前,研究人员开发的一些非经典阻尼结构系统的动力分析方法如下:1.1 弹性上升模型法弹性上升模型法(ERM)是一种快速分析和解决非经典阻尼结构系统动力问题的有效方法,它将非经典阻尼结构系统分解为三个独立的虚拟系统,即转动系统、弹性系统和水平系统。

利用LTISIM(MATLAB 线性时不变系统模拟)对ERM进行动力仿真,可以得到比较准确的模拟结果。

1.2 超量子弹性模型超量子弹性模型(HEM)是一种面向非经典阻尼结构系统的动力分析方法,主要涉及超量子动力学扩展,超量子物理理论,空间结构模型,非线性容忍度分析等概念。

此外,还能够应用多层次优化方法,滚动调整每一层空间模型的参数,以最小的空间,最小的运行时间来取得最佳的计算结果。

1.3 动力参数估计动力参数估计(DPA)是一种涉及多项式和数值分析的方法,可以将复杂的非经典阻尼结构系统参数转换为具有可控性的参数,以便从动力诊断数据分析中获取有用信息。

同时,DPA还可以用于对非经典阻尼结构系统物理属性参数进行测量,通过参数估计计算出结构系统的传动参数。

1.4 混合动力学模型混合动力学模型(HMD)是一种结合了物理规律和数学模型的技术,专门针对复杂的非经典阻尼结构系统开展动力分析。

它利用数学模型识别能够模拟动力学系统的有效参数集,并将模型参数与物理参数/行为参数相关联,从而以精确的方式估算动力系统的特性。

2 结论上述简要介绍了几种非经典阻尼结构系统的动力分析方法,如弹性上升模型法、超量子弹性模型、动力参数估计和混合动力学模型。

在未来的研究和应用实践中,这类方法会取得更大的成功,为非经典阻尼结构系统的技术研究和社会应用提供有价值的指导。

工程结构的阻尼和隔振设计

工程结构的阻尼和隔振设计
将所研发的阻尼器和隔振支座应用于实际工程项目中,如高层建筑、桥梁、地铁等,显 著提升了这些结构的抗震能力,减少了地震灾害带来的损失。
未来研究方向探讨
智能化阻尼和隔振技术
随着人工智能和大数据技术的发展,未来可研究如何将智能算法应用 于阻尼和隔振设计中,实现自适应调节和优化控制。
新型阻尼材料和隔振技术
02 03
隔震支座
隔震支座是一种特殊的阻尼装置,用于隔离地震波向上部结构的传播。 它允许建筑物在地震时相对于地面发生水平位移,从而减小地震力对上 部结构的影响。
耗能支撑
耗能支撑是一种具有滞回特性的支撑构件,能够在地震中通过塑性变形 消耗能量,减轻主体结构的损伤。
桥梁结构中的隔振设计
隔震沟
在桥梁结构中,隔震沟被用于隔离地震波向桥墩的传播。通过在桥墩周围设置隔震沟,可 以减小地震力对桥墩的作用,保护桥梁免受地震破坏。
阻尼材料
用于吸收和消耗振动能量,减少振动的幅度和持续时 间。常用的阻尼材料有橡胶、沥青等。
辅助结构
用于固定隔振元件和阻尼材料,保证整个隔振系统的 稳定性和可靠性。
隔振效果评价指标
传递率
表示隔振系统对振动传递的阻隔 程度,通常以分贝(dB)为单位 进行衡量。传递率越低,隔振效 果越好。
固有频率
指隔振系统自身固有的振动频率 。当外界振动频率接近固有频率 时,隔振系统容易发生共振,导 致隔振效果降低。
粘弹性阻尼材料
兼具粘性和弹性,能耗散振动能量,适用于各 种复杂结构的阻尼设计。
复合阻尼材料
通过不同材料的组合,实现宽频带、高效能的阻尼效果,满足特殊工程需求。
智能控制技术在隔振系统中应用
主动隔振技术
采用作动器对结构施加反向振动,抵消外部激励 引起的振动,实现高精度隔振。

土木结构的阻尼类型及常用阻尼模型综述

土木结构的阻尼类型及常用阻尼模型综述

土木结构的阻尼类型及常用阻尼模型综述阻尼是指土木结构在振动运动时,它们本身的摩擦、自重和弹性损耗结合在一起造成的损益作用,这个损益作用会在工程建筑物的振动运动中产生影响。

综合考虑振动运动的动力学、结构力学和土木结构的结构参数,阻尼的分类及常用的计算模型有一下几类。

一、阻尼类型1、摩擦阻尼:摩擦阻尼是指在振动运动中,由于表面摩擦、内部摩擦和摩擦弹性变形的共同作用而产生的阻尼效果。

摩擦阻尼可以实现振动衰减,从而消除结构土木结构振动引起的损耗,增加结构抗震性能。

2、自重阻尼:自重阻尼是指由于结构的自重以及它们自身的弹性变形而产生的阻尼效果,它可以有效减少土木结构的振动幅度,减轻结构的震害损害。

3、弹性损耗阻尼:弹性损耗阻尼是指由于材料的弹性变形扩散在结构体中而引起的损耗性能,这种损耗会对振动运动产生一定的影响,从而使结构体的振动衰减。

二、常用阻尼模型1、廊桥阻尼模型:廊桥阻尼模型是指结构振动所经历的各种方法和系数,它以模拟弹性滞回曲线的形状而发展起来。

通过在滞回曲线上拟合参数,可以较好地表示结构的振动特性,从而实现结构的精确分析和阻尼估算。

2、构件阻尼模型:构件阻尼模型是指将结构体上的每一个构件当作一个阻尼系统,允许每个构件以它自身的阻尼特性参与结构体的动力学分析和振动分析。

这种模型可以让结构体的振动特性更精确,而且能够考虑构件的阻尼特性在振动运动中的影响。

三、结论在土木结构振动运动中,阻尼是极其重要的一环,可以有效地减少结构振动,减轻结构抗震性能,从而降低地震灾害的可能性。

本文分析了阻尼的分类及常用的计算模型,尤其是廊桥阻尼模型和构件阻尼模型,这两种模型都能够较好地模拟出结构体的振动特性,从而使结构体的抗震性能得到提高。

在NASTRAN中粘弹性阻尼结构的分析方法及计算程序

在NASTRAN中粘弹性阻尼结构的分析方法及计算程序

在NASTRAN中粘弹性阻尼结构的分析方法及计算程序在NASTRAN中粘弹性阻尼结构的分析方法吕毅宁1. 背景MSC.Nastran 2020 Quick Reference GuideMSC.Nastran Version 70 Advanced Dynamic Analysis User’s Guide 12. 粘弹性材料的复刚度矩阵,推导公式,得到NASTRAN计算所需的输入格式144Kdd Kdd V Kdd(1ig)Kdd 1ddV K(f)(1ig)K TR(f)iTI(f)K1gTR(f)i g gTI(f)K1gREFKddVddV4ddV REFREF1ddVG(f)iG(f)1G(f)G(f)iG(f)Kdd(f)V KddGREFTR(f)1G(f)1G(f)TI(f)g 1gREF GREFgREF GREF V3. 建模需要的Key words4. 参数计算Matlab程序收稿日期:2002-02-28;修改稿收到日期:2002-09-23.项目:国家自然科学 (10172022;大连理工大学青年教师培养 ;国家重点基础研究发展规划(2002CB412708;教育部优秀青年教师奖励计划资助项目.简介:黎勇(1970-,男,博士,博士后,讲师;栾茂田(1962-,男,博士,教授,博士生导师;冯夏庭(1964-,男,博士,教授,博士生导师;王泳嘉(1935-,男,教授,博士生导师.第21卷第4期2004年8月计算力学学报Chinese Journal of Computational MechanicsV ol.21,N o .4A ug ust 2004文章编号:1007-4708(200303-0448-07非连续变形计算力学模型的粘弹性分析方法Ⅱ:算例分析黎勇1,2,3,栾茂田1,2,冯夏庭3,王泳嘉1,叶祥记1(1.大连理工大学土木水利学院,辽宁大连116024; 2.大连理工大学海岸和近海工程国家重点实验室,辽宁大连116024;3.东北大学资源与土木工程学院,辽宁沈阳110006摘要:应用们所提出的非连续变形计算力学模型粘弹性分析方法对具体的多体系统在动力外荷载作用下的响应进行了数值模拟,探讨了系统中物体的粘性阻尼对整个系统的变形、应力和接触应力等的影响。

建筑结构的阻尼研究

建筑结构的阻尼研究

f1

1 0.06n
f1

1 0.07n
几幢高层建筑的自振特性
• 上海金茂大厦:420.5m,0.167Hz,0.831% • 上海森茂大厦:203.35m,0.283Hz,2.37% • 上海建设大厦:173.1m,0.469Hz,3.22% • 上海凯旋门大厦:100m,0.557Hz,1.36% • 上海环球金融大厦:492m,0.157Hz,0.42%
日本地区筋混凝土结构
98.9 1
H
R 0.22
1.48 f 0.25
R2 0.660
各类结构自振频率统计
• 砌体、底框结构 • 框剪、 剪力墙结构 • 框架结构(填充墙多) • 框架结构(填充墙少) • 超高层结构
1 f1 0.05n
f1

1 0.05n
1 f1 0.055n
4.62% 5.86%
18
5.86% 3.35% 2.13% 60
4.32%
30
4.60%
65
2.74% 5.62%
15
编号 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
名称
嘉定校区 教学C楼
地面交通 风洞中心
经济与管 理学院
瑞光电气 综合楼
上海交大 东下院
交大机动 学院A楼
上海交大 图书馆
建筑结构的阻尼研究
主讲人:施卫星 教授
土木工程学院·结构工程与防灾研究所
建筑结构的阻尼研究
一、建筑结构的阻尼研究 二、舒适度与阻尼 三、阻尼减振
建筑结构的阻尼研究
采用的仪器及分析系统 传感器
Lance系列压电式加速度传感器,灵敏度为49V/g,量 程为0.1g,频率范围为0.05-500 Hz,分辨率0.000002g。

液体阻尼器的结构

液体阻尼器的结构

液体阻尼器的结构
液体阻尼器是一种常见的机械阻尼器,主要用于减震和减振。

它的结构主要由外罩、内筒、活塞、阻尼液体和密封件五部分组成。

外罩通常是由金属材料制成,内部有螺纹孔,用于固定在机械设备上。

内筒与外罩呈套筒状,内部设有螺纹孔,与外罩的螺纹孔相对,用于安装活塞。

活塞是阻尼器的核心部件,通常由金属材料制成,其上设有一定数量的孔,用于阻尼液体流过。

活塞与内筒之间形成一个密闭的腔室,阻尼液体通过其间隙流动,从而产生阻尼效果。

阻尼液体是液体阻尼器的重要组成部分,它通常由高粘度的油或者液态聚合物制成。

阻尼液体的粘度和流速决定了阻尼器的阻尼力大小。

密封件主要用于保持阻尼液体的密封性,通常由橡胶或者其他高弹性材料制成。

以上就是液体阻尼器的结构,它的设计结构简单而实用,广泛应用于各种机械设备中。

- 1 -。

非比例阻尼结构阻尼比

非比例阻尼结构阻尼比

非比例阻尼结构阻尼比一、引言二、非比例阻尼结构的概念1. 非比例阻尼结构的定义2. 非比例阻尼结构的特点三、阻尼比的概念1. 阻尼比的定义2. 阻尼比对结构响应的影响四、非比例阻尼结构与阻尼比的关系1. 非比例阻尼结构中阻尼比的变化规律2. 不同非比例阻尼结构下最优的阻尼比选择五、非比例阻尼结构在工程中的应用与研究现状1. 工程领域中采用非比例阻尼结构的案例分析2. 目前国内外对于非比例阻尼结构研究现状分析六、总结与展望一、引言:随着建筑物高度和复杂度越来越高,地震对建筑物安全性能提出了更高要求。

其中一个重要因素是地震时建筑物受到地震力作用而产生振动,这种振动会对建筑物本身和其中人员造成威胁。

因此,如何减小地震对建筑物的影响,提高建筑物的抗震性能成为了一个重要的问题。

而非比例阻尼结构阻尼比就是解决这一问题的有效手段之一。

二、非比例阻尼结构的概念:1. 非比例阻尼结构的定义非比例阻尼结构是指在建筑物中采用不同于传统钢筋混凝土结构中常用的剪力墙和框架体系等方式来减小地震对建筑物产生影响的一种新型结构。

其主要特点是采用了非线性阻尼器,将原本线性系统变成了非线性系统,从而实现了更好的地震控制效果。

2. 非比例阻尼结构的特点(1)相较于传统钢筋混凝土结构,非比例阻尼结构具有更好的动力学性能;(2)在地震作用下,能够有效降低建筑物振动幅值;(3)采用非线性阻尼器后,可以大幅度降低建筑物自身重量和材料成本。

三、阻尼比的概念:1. 阻尼比的定义阻尼比是指结构在振动过程中,阻尼器的阻尼力与结构的动力学阻尼之间的比值。

通常用ξ表示,其计算公式为:ξ= c/cr,其中c为实际阻尼力,cr为临界阻尼力。

2. 阻尼比对结构响应的影响阻尼比对结构响应有着重要影响。

当阻尼比较小时,结构在地震作用下容易出现共振现象,从而加剧了结构受到地震作用的破坏程度。

而当阻尼比增大时,则能够有效地减缓结构振幅,并提高其抗震性能。

四、非比例阻尼结构与阻尼比的关系:1. 非比例阻尼结构中阻尼比的变化规律非比例阻尼结构中,随着非线性阻尼器初始刚度和最大位移限制系数的变化,其最优的阻尼比也会发生变化。

油阻尼器结构和原理

油阻尼器结构和原理

油阻尼器结构和原理
油阻尼器是一种常用于工程和机械领域的阻尼技术,它可以减小运动对象的振动幅度
并延长其寿命。

下面我们将详细介绍油阻尼器的结构和原理。

油阻尼器的结构主要由缸体、活塞、活塞杆、液体、密封件等组成。

缸体是外壳,有
两个端口,一个用来连接动力元件,另一个用来连接负载。

活塞与缸体之间的空间需要装
满液体才能发挥阻尼效果。

活塞杆是活塞的延伸部分,可以连接负载。

密封件主要用来防
止液体泄漏。

当动力元件施加力量时,会使活塞运动。

在活塞移动的过程中,液体需要通过活塞杆
的小孔流过。

这个过程就是阻尼的过程。

液体在活塞杆的小孔周围形成涡流,涡流沿着活
塞杆的方向延展,减缓了活塞的运动速度。

油阻尼器的特点是阻尼力与速度成正比,因此在运动速度快的情况下,阻尼力也会变大。

当运动速度达到一定值时,阻尼力会趋于稳定。

这种特性使得油阻尼器可以适应各种
速度的负载,对于不稳定的负载,也可以保持系统的稳定性。

除了速度以外,油阻尼器的阻尼力还可以和油的黏度、液体的流量和液体的密度有关。

一般来说,黏度越高,阻尼力就越大。

流量越大,阻尼力就越小。

液体的密度也可以影响
阻尼力,密度越大,阻尼力就越大。

总之,油阻尼器是一种可靠的阻尼技术,其结构简单,易于安装和维护,适用于各种
不同的场合。

其原理是依靠液体的黏性和涡流效应来产生阻尼力,从而减小振动幅度并延
长运动对象的寿命。

阻尼器的结构原理

阻尼器的结构原理

阻尼器的结构原理
阻尼器是一种用来减小或消除物体振动幅度的装置。

它的结构原理可以分为以下几个方面:
1. 惯性质量:阻尼器通常由一个重物(惯性质量)和一个连接该重物的弹性元件组成。

当物体振动时,重物会随着振动运动。

2. 弹性元件:阻尼器的弹性元件可以是弹簧、橡胶或气体等材料。

弹性元件可以储存振动能量,并将其释放出来,从而减小振动幅度。

3. 阻尼材料:阻尼器中还通常包含一种阻尼材料,如液体或粘度较高的油,用于吸收和耗散振动能量。

当物体振动时,阻尼材料内的分子摩擦会转化为热能,从而减小振动。

根据不同的应用需求,阻尼器的结构原理也会有所不同。

例如,汽车避震器就是一种阻尼器,它通过液体的阻尼来减小车辆行驶时的颠簸。

另外,工程中常用的其他阻尼器包括摩擦阻尼器、液压阻尼器和涡流阻尼器等,它们的结构原理也不尽相同。

1工程结构中的阻尼及其力学模型

1工程结构中的阻尼及其力学模型
故得:
y1 2 ln y 2 1 2
一、工程结构中的阻尼及其力学模型
例题:研究一座桥梁的竖向振动,对于基频,结 构可以看成是单自由度体系。让桥梁在跨中产生 挠度(用绞车把桥梁向下拉),然后突然释放。
在初始扰动之后,求得振动按指数衰减,即在频
率为1.62Hz的三个周期内,振幅从10mm衰减为 5.8mm。在跨中停放质量为40000kg的车辆重复进
宏观尺度的滑动被降低而微观滑动开始这种微观滑动包括接触面间的相互凹凸的微小位移相对于滑动面的对面3连接处嵌固压力的进一步增加将使粗糙面的贯入度变得更大
结构动力学
——单自由度系统的振动 湖南大学土木工程学院
尹华伟
2013年7月
一、工程结构中的阻尼及其力学模型
粘滞阻尼
k c m
cy ky 0 m y
对库仑阻尼,可导出等效粘滞阻尼系数:
cd

4 Fd
一、工程结构中的阻尼及其力学模型
阻尼引起的能量耗散
滞变阻尼: 对简谐激励: 得:
y sin t
Fdy k (1 j )ydy
y , cost y /
2 2
2 2
F k sin t jk sin t k sin t k cost
行试验,并测得其自振频率为1.54HZ。
求有效质量,有效刚度系数和结构阻尼。
设m为有效质量,k为有效刚度系数。
一、工程结构中的阻尼及其力学模型
因为:
1 f1 1.62 2 1 f 2 1.54 2
k m k 3 m 4010
3
故得:
1.62 m 4010 m 1.54 因此有效质量: m 375103 kg 2 有效刚度: k (2f1 ) m 38850 kN/m

阻尼器结构原理

阻尼器结构原理

阻尼器结构原理
阻尼器是一种用来减小结构振动的装置,其结构原理一般可以分为液力阻尼器和摩擦阻尼器两种。

液力阻尼器的结构原理是利用流体的黏性特性来消耗振动能量。

液力阻尼器由液流过程组成,通常包含一个液压缸和一个活塞。

当结构振动发生时,液压缸内的液体通过活塞的移动从一个腔室流到另一个腔室,从而产生液流阻尼力,将振动能量转化为热能而消耗掉。

摩擦阻尼器的结构原理是利用摩擦力来减小结构振动的。

摩擦阻尼器通常由摩擦材料和支撑体组成。

当结构振动发生时,摩擦材料之间会产生摩擦力,从而减小振动的振幅和能量。

摩擦阻尼器可以采用各种不同的摩擦材料和形式,如液体摩擦阻尼器、固体摩擦阻尼器等。

总之,阻尼器通过消耗振动能量来减小结构振动,使得结构更加稳定和安全。

不同类型的阻尼器使用不同的结构原理来实现这一目的。

基底剪力法与阻尼

基底剪力法与阻尼

基底剪力法与阻尼
阻尼是指结构在受到外部力作用后,能够通过吸收和分散能量来减小结构的振动幅度,提高结构的稳定性和耐久性。

在结构分析中,阻尼常常用来描述结构对振动的响应程度。

基底剪力法是一种应用于结构地震分析中的一种分析方法,它基于结构中的弹性动力学原理,通过计算结构中的剪力以及剪力的变化来评估结构的抗震性能。

在基底剪力法中,结构的质量和分布被抽象为集中质点,且结构分布呈现为垂直于结构高度的一系列剪力。

这些剪力作用于结构横截面的构件上,并通过结构的刚度进行传递。

通过计算这些剪力的大小和分布,可以评估结构在地震作用下的受力情况,从而进行结构的设计和优化。

阻尼在基底剪力法中起着重要的作用。

它可以影响结构的响应特性,如结构的峰值加速度、峰值位移等。

正常情况下,阻尼的大小与结构的中间和高频响应密切相关。

较高的阻尼值会导致结构的响应减小,但也会减缓结构从一个平衡位置到另一个平衡位置的速度。

因此,在设计中需要平衡结构的稳定性和舒适性。

可以通过增加结构的阻尼来减小结构的振动幅度,提高抗震性能。

常见的阻尼器包括摩擦阻尼器、液体阻尼器等,它们能够有效地吸收和分散结构的能量,降低结构的振动幅度。

综上所述,基底剪力法是一种用于结构地震分析的方法,而阻尼是控制结构振动幅度和提高抗震性能的重要因素。

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

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。

阻尼转轴结构原理

阻尼转轴结构原理

阻尼转轴结构原理阻尼转轴是一种常见的机械装置,它通过阻尼材料的作用来实现转动部件的减震和阻尼效果。

阻尼转轴结构原理主要包括阻尼材料的选择、结构设计和工作原理。

本文将从这三个方面详细介绍阻尼转轴的原理。

一、阻尼材料的选择阻尼转轴的阻尼效果主要依靠材料的粘弹性来实现。

一般情况下,阻尼材料应具有一定的黏性和弹性,以实现对转动部件的阻尼衰减。

常见的阻尼材料有硅胶、橡胶和液态阻尼材料等。

这些材料具有良好的粘弹性能,能够吸收和分散转动部件的能量,从而减小震动和噪音。

二、结构设计阻尼转轴的结构设计应考虑到其使用环境和转动部件的特点。

一般而言,阻尼转轴由内轴、外轴和阻尼材料组成。

内轴和外轴通过阻尼材料连接在一起,形成一个整体结构。

内轴用于连接转动部件,外轴则通过轴承等零部件安装在机械设备上。

阻尼材料的选择和安装位置直接影响到阻尼转轴的阻尼效果。

三、工作原理阻尼转轴的工作原理是基于阻尼材料的粘弹性。

当转动部件发生震动或振动时,阻尼材料能够吸收部分能量,并通过内外轴的连接传递到外部结构上。

阻尼材料的弹性和黏性能够将能量转化为热能,从而减小震动幅度。

同时,阻尼材料的粘性也能够阻碍转动部件的快速运动,起到减震和阻尼的效果。

阻尼转轴结构原理的应用十分广泛,特别是在需要减小震动和噪音的机械设备中。

例如,汽车发动机的运转会产生较大的震动和噪音,通过安装阻尼转轴可以有效地减小这些不良影响。

此外,阻尼转轴还常用于航空航天、电子设备和工业机械等领域。

总结起来,阻尼转轴结构原理是基于阻尼材料的粘弹性能,通过合理的结构设计和工作原理,实现对转动部件的减震和阻尼效果。

阻尼转轴的选择、结构设计和工作原理是相互关联的,只有合理地结合这三个方面才能实现良好的阻尼效果。

随着科技的进步和材料技术的发展,阻尼转轴在工程领域的应用将会越来越广泛。

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高速机组阻尼绕组结构型式的探讨
一、前言
水轮发电机设臵阻尼绕组可以抑制转子自由振荡,提高电力系统运行稳定性,削弱过电压倍数,提高发电机承担不对称负荷的能力和加速发电机自同期过程。

但将导致电机结构复杂和用铜量的增加。

尤其是对于高速机组设臵横向阻尼,其结构更为复杂。

国内、外有不少制造厂往往采用不连续阻尼环,使结构简化。

但横轴阻尼作用有所削弱。

本文结合泉州市龙门滩二级电站发电机SF13-10/3000的设计就高速机组阻尼绕组结构型式进行探讨。

二、不同阻尼结构对电气参数的影响
阻尼环结构可分为两大类:一是连续整圆结构;二是不连续的扇形结构。

采用第二种结构型式,横轴阻尼作用显然被削弱了。

这种结构差异在电机设计中直接影响到阻尼绕组横轴漏抗X kq的数值,从而影响到横轴超瞬变电抗X q″、负序电抗X2以及瞬变电流衰减的时间常数等的数值。

导出它们的显函数是十分复杂的,且不易进行直观的判断。

这里对SF13-10/3000发电机两种阻尼结构进行计算和比较,计算结果列于表一。

从表一可见,采用扇形阻尼环较之整圆阻尼环横轴超瞬变电抗X q″增大50%,负序电抗X2增大22.5%,瞬变电流衰减时间常数也有所增大。

但是它们仍在常规的取值范围内,并非产生“离谱”的效果。

表一:两种不同阻尼绕组电抗及时间参数
三、不同阻尼结构对故障的影响
如前所述由于阻尼绕组结构不同,电机的电抗、时间常数不同,因而在事故工况下产生的过电压及过电流衰减的情况有所差别。

现就几种事故工况进行分析。

单相突然短路故障状况与电机中性点接地方式有关。

由于本机采取中性点不接地方式。

即使单相失地,也不存在单相突然短路的问题。

三相突然短路时,阻尼绕组结构型式不同,对故障影响的效果,主要是突然短路电流中非周期分量衰减时间增大,扇形结构衰减时间为0.1445s较之整圆结构大19.6%…见表一‟,就其数值仍属于比较小的范围,通常电机的时间常数Ta为0.08~0.32s。

可见不同阻尼结构对三相突然短路的故障效果影响不大。

换言之,扇形结构的阻尼绕组对于三相突然短路的故障是能适应的。

对于两相突然短路,阻尼绕组结构不同影响较多。

现把计算列于表二。

从表二中可以看出,采用扇形结构较之整圆结构好处是突然短路电流减小,最大脉振转矩减小;弊处是衰减时间变长,平均力矩变大,开路相的过电压变大。

脉振力矩小,使电机经受的机械冲击小。

对电机避免因短路而造成剧烈振动和机械性冲击是很有利的。

平均转矩对应于定、转子中的短路铜耗,对电机造成后果是不大的。

短路电流变小,衰减时间变大,I2t关系计算短路电流对定子绕组产生热冲击,计算结果列于表三。

从表三可见采用扇形结构对短路电流的热冲击比较小。

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