阻尼结构分析翻译.docx

阻尼结构的分析
曼努埃尔•马丁内斯•罗德里格斯
计算机辅助设计部
应用物理学系和机械工程
吕勒奥大学技术
瑞典吕勒奥
摘 要
阻尼材料在动力系统的研究中是一个重要参数。它被定义为材料内部摩擦吸收振动
并且转换成热能的能力。尽组成部分的接触系数是确定的。
结构阻尼通常用估算的计量方法，但测量值代表的是力学系统系统的总阻尼。因此 有必要在其他类型的阻尼估算值中减去其实测值，以获得结构阻尼值。结构阻尼比内部 阻尼消耗要大，它代表了机械结构能量消耗的大部份。
如上所述，不同的因素，如摩擦或冲击导致结构阻尼。结构阻尼最重要的形式是防 滑减震，该形式的阻尼是由库仑摩擦力在结构中联合的。它取决于许多因素，如联合力 或表面特性。假设一个理想的库仑摩擦力，在联结的阻尼力下可以通过下面的表达式来 表示：
/ = c-sgn| q 021)
k )
其中：
f =阻尼力
q =相对位移，在联合
c =摩擦参数
signum功能被定义为：
sgn (x) = 1， x>0
sgn (x)= -1，x<0
1・3流体阻尼
当被沉浸在一种流体材料中时，有流体和材料之间的相对运动，那么，后者则受到
(131)
拖动的力量。这种力量被称为流体阻尼耗能。下面的公式表示的阻力：
2 k J
其中：
p =相对速度
p=密度
cd =这是雷诺数的函数和几何图形 d
单位体积流体阻尼的阻尼能力是：
J f |?『儿•的-处仙(工,耳习
在Lx和Ly的元素在X和Y方向的横截面尺寸和Q0是归为相对位移参数。
阻尼测量
从理论的角度有不同的方法来衡量阻尼。这些方法分为两大类，取决于是否系统响 应时间的函数，或作为频率的函数，即时间响应的方法和频率响应的方法表示。
对数函数的递减法，阶跃响应法和滞环法是响应时间的方法，而放大系数法和带宽 方法是频率响应的方法。
处理同响应时间的方法，对数递减法是最常见的方法来衡量阻尼的。在此方法中， 初始激励适用于具有粘性阻尼单一度的自由振荡系统。如图（）所示，响应的形式是 时间衰减，这是由公式（）表示。
}'（0 =儿-側（―（帆 H
如果响应是已知的，那么通过公式（）就有可能来确定对数衰减6。
然后通过公式（）阻尼比Z是很容易计算。
至于阶跃响应法，适用于单元逐步激发单一度的自由振荡系统，它的响应时间看起
来像一个典型的阶跃响应曲线，由下式给出（）：
1
(2-4)

阻尼比（Z）可以透过这些参数：达峰时间（T），峰值（MP）或比例冲（P ）。这 p o
些参数很容易获得阶跃响应曲线。公式（） （） （）表明这些参数和阻尼比（Z） 之间的关系。
1
1-
f A
丿
1
卜
1
1
1+
1
刖％斤
托
由于稳态谐波负载的能量损失，则滞回法计算每个周期的振荡，滞回环的面积表示 阻尼容量（AU）的位移量。然后，损耗因子（n）和阻尼比（Z）可以很容易地通过公
式（） （）分别确定。
可=
2心
如上所述，放大系数法是一种频率响应的方法，阻尼比（Z）可确定的情况下，频
率响应函数的幅度曲线（）。从这个曲线可以获得放大因数（Q）,这是共振频率
的频率响应函数的数量级。那么，阻尼比（Z）可以很容易地确定使用的表达（）。
Q=—^= （2 10）
茗小-了
最后一点，最后一种方法来估算频率域的阻尼为带宽法，这种方法也是基于频率响
应函数的数量级曲线。被定义为宽的频率响应数量级曲线的幅度是次峰值的带宽（
那么，阻尼比可确定从带宽使用的表达（）：
1 Ata
2两
。
第3章 力学系统的阻尼测量
虽然上述方法理论上适合测量阻尼，但它实际上对测定旋转机械的阻尼是非常困难 的，出于这个原因，就是缺少一个试验来测量旋转机械的阻尼。因此，本硕士论文尝试 设计和开发一个新实验来测量力学系统的阻尼。
因为上文已经在介绍中指出，阻尼可以通过不同的参数，如阻尼比（Z）或损耗因 子（n）表示。因此，通过简单的变量，如力或位移测量实验的目的是确定这些参数之 一。本文将提出两种不同的方法来测量的损失因子5）。
此论文由两个不同的部分组成：一个理论分析问题的和实验工作。理论分析提出了 两种不同的方法来计算阻尼。第一种方法将用来设计该实验，而第二种将用于测量实验 值的有效性检查。在实验的一部分，它会解释如何进行了实验。

首先，它就是必要时设定问题的所涉及的所有条件。实验将集中在一个