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

1 引言
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磁疗远红外静止的结构,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。
运输皮带清扫器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
通用模型一般情况下,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。而现实生活中却不是这样,振动体系在共振时,幅值不是无限增大,这是因为阻尼因素在起作用。另外,阻尼可以改善结构的振动状况,对于地震=汽车碰撞等对结构有破坏作用的振动产生的能量,可以利用结构材料的内摩擦,或者通过隔震、减震设计,利用附加阻尼装置消耗或吸收掉这部分能量。实验证明,足够的内摩擦可以完全消除机翼的颤动危险。当振动体系处于共振状态时,阻尼是一个起决定性作用的物理量。随着振动控制科学的发展,阻尼数学模型的精确程度对动载荷作用下结构的分析设计将产生很大影响。
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