结构中的常用阻尼
建筑阻尼器分类
建筑阻尼器分类建筑阻尼器是一种用于减震和减振的装置，广泛应用于高层建筑、桥梁、塔楼等结构中。
根据其结构和工作原理的不同，可以将建筑阻尼器分为几类。
一、摩擦阻尼器摩擦阻尼器是一种常见的建筑阻尼器，它利用材料之间的摩擦力来吸收和消耗结构的振动能量。
摩擦阻尼器通常由两个平行的金属板之间夹有一定厚度的摩擦材料组成，当结构发生振动时，板的相对滑动会产生摩擦力，从而减小结构的振幅。
摩擦阻尼器适用于抗震性能要求不高的建筑，如住宅、商业建筑等。
二、液体阻尼器液体阻尼器是利用流体的粘滞阻力来减震的装置。
液体阻尼器通常由一个密封的容器、流体以及阻尼液压缸或阻尼阀组成。
当结构发生振动时，流体在阻尼液压缸中流动，通过液体的粘滞阻力来消耗振动能量，从而减小结构的振幅。
液体阻尼器适用于振动频率较高且抗震性能要求较高的建筑，如桥梁、高层建筑等。
三、摆锤阻尼器摆锤阻尼器是一种利用摆锤的运动来减振的装置。
它由一个或多个摆锤和摆杆组成，安装在结构上方。
当结构发生振动时，摆锤会随着结构的振动而产生摆动，通过摆锤的惯性力来消耗振动能量，从而减小结构的振幅。
摆锤阻尼器适用于抗震性能要求较高的建筑，如塔楼、烟囱等。
四、形状记忆合金阻尼器形状记忆合金阻尼器是一种利用形状记忆合金的特性来减振的装置。
形状记忆合金是一种具有记忆性能的合金材料，当受到外力作用时，能够改变自身的形状，当外力消失时，又能恢复原来的形状。
形状记忆合金阻尼器通过形状记忆合金的形状变化来消耗振动能量，从而减小结构的振幅。
形状记忆合金阻尼器适用于抗震性能要求较高且需要长寿命的建筑，如大型桥梁、高层建筑等。
五、电磁阻尼器电磁阻尼器是一种利用电磁力来减振的装置。
它由电磁铁和磁铁之间的间隙组成，当结构发生振动时，电磁铁会受到激励电流的作用而产生磁力，通过磁力的吸引和排斥来消耗振动能量，从而减小结构的振幅。
电磁阻尼器适用于振动频率较高且抗震性能要求较高的建筑，如桥梁、高层建筑等。
建筑阻尼器是一种有效的减震和减振装置，能够提高建筑结构的抗震性能。
常用材料阻尼
常用材料阻尼首先，金属材料是常用的阻尼材料之一。
金属材料通常具有较高的密度和强度，能够有效地吸收振动能量。
例如，铝合金、钢材等金属材料在航空航天、汽车制造、机械制造等领域得到广泛应用。
金属材料的阻尼效果主要通过内部晶界、晶粒、位错等结构缺陷来实现，具有较好的稳定性和耐久性。
但是，金属材料的密度较大，会增加结构的负荷，同时在高温、腐蚀等恶劣环境下容易发生变形和疲劳，因此在一些特殊情况下需要考虑其他材料的替代方案。
其次，聚合物材料也是常用的阻尼材料之一。
聚合物材料具有较轻的密度、良好的柔韧性和耐腐蚀性，能够有效地减小结构的振动和噪音。
例如，橡胶、塑料等聚合物材料在汽车减震、建筑隔音、电子产品防震等领域有着广泛的应用。
聚合物材料的阻尼效果主要通过分子链摩擦、形变能量耗散等机制来实现，具有良好的吸振性能和成型加工性能。
但是，聚合物材料的温度稳定性和耐磨性较差，容易发生老化和破损，需要在设计和选材过程中进行综合考虑。
此外，复合材料在材料阻尼领域也展现出了广阔的应用前景。
复合材料由两种或两种以上的材料组成，具有综合性能优异、结构轻量化、设计自由度大等特点。
例如，碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等在航空航天、船舶制造、体育器材等领域得到了广泛的应用。
复合材料的阻尼效果主要通过纤维层间的滑移、界面的摩擦等机制来实现，具有较好的抗冲击性和疲劳性能。
但是，复合材料的制造工艺复杂、成本较高，同时在设计和使用过程中需要考虑其界面粘结、层间剥离等问题。
综上所述，常用材料阻尼在工程设计和制造中具有重要的应用价值。
金属材料、聚合物材料、复合材料等材料在材料阻尼领域各具特点，能够满足不同工程领域的需求。
随着科学技术的不断进步，新型材料阻尼技术和材料将不断涌现，为工程结构的安全稳定提供更多的选择和可能。
因此，在工程设计和制造过程中，需要充分考虑材料阻尼的特性和应用，选择合适的材料和工艺，为工程结构的优化设计和性能提升提供有力支持。
浅谈阻尼的分类
浅谈阻尼的分类
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阻尼 (damping) 是指任何振动系统在振动中，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。
阻尼阻碍物体的相对运动、并把运动能量转化为热能或其他可以耗散能量。
常见的阻尼主要包括材料阻尼（内部阻尼）、结构阻尼、流体阻尼三大类。
1. 材料阻尼（内部阻尼）：包括粘性阻尼和滞后阻尼
材料内部颗粒摩擦、缺陷变化，机械能转化为热能，能量在内部就被部分消耗。
应力-应变曲线存在一个迟滞回线，回线的面积等于克服阻尼力所做的功也是每周期振动耗散的能量。
粘性阻尼：在稳态振动的一个周期内，耗能与激励频率显著相关。
滞后阻尼：耗能并不显著地取决于激励频率，但与应变大小有显著关系：大小与位移成正比，方向与速度方向相反。
2. 结构阻尼
结构存在支撑、连接或声辐射都会在振动过程中消耗能量典型的有，由于干摩擦产生的耗能，称为库伦阻尼，阻尼力模型：
3. 流体阻尼
结构在流体中运动，包含振动，受到的阻力。
与流体介质的密度、黏性等都有关，一般与速度的平方成比例。
在低密度介质（空气）中低速运动，一般采用线性模型。
4. 等效阻尼
由于其它阻尼模型相对复杂，因此常将其它模型等效为黏性阻尼进行计算。
等效阻尼通过能量相等进行参数代换。
在简谐振动稳态响应的一个周期内，黏性阻尼耗能πcωA²=其他阻尼耗能WD。
阻尼主要在共振区内起作用
对应的等效黏性阻尼比
'。
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
土木建筑结构阻尼(Structural Damping)主要是指土木结构抗震受力时，因材料本身放电、变形超限、声发射及流体部件和元件散发等机制产生的力，从而使受力对象在一定时间内衰减受力的作用。
它与振动控制有着密切的联系。
阻尼类型一般可分为静态阻尼和动态阻尼，其中前者一般通过材料的潜能及抗等效刚度等基本物理理论进行研究，后者则是针对土木结构动力特性的特殊性进行相关原理的研究。
目前常见的阻尼模型包括时变弹簧、瞬时弹性、模拟非线性、惯性质量、变弹簧、环境湿度及温度影响等等。
其中时变弹簧模型是目前最常用的阻尼模型，它基于橡胶材料在拉伸、压块及挠应变中的时变刚度来模拟材料的非线性特性。
时变弹簧模型由一个瞬时弹性系数和一个非线性拟合弹性系数及时变模型组成，并利用位平衡理论得出其动定常方程以进行数值模拟。
此外，瞬时弹性模型和环境湿度等温度影响的模型也被广泛应用于具体结构的阻尼模拟仿真。
在分析土木结构动力特性的衰减过程中，选择合适的阻尼模型来反映材料的非线性特性对研究效果极为重要。
采用不同的阻尼模型反映材料不同的特性，可以更准确地模拟实际结构的变形及力学参数。
因此，通过正确使用合适阻尼模型随之而来的模拟结果，能使结构的抗震性能大大提高，提供给地震防护工作者足够的依据，从而对地震灾害的防治作出有效的贡献。
常用材料阻尼
常用材料阻尼橡胶是一种常见的材料阻尼材料，它具有良好的弹性和耐磨性，能够有效地吸收振动能量，减少结构的振动幅度。
橡胶阻尼材料广泛应用于汽车、航空航天、建筑等领域，例如汽车悬挂系统、飞机起落架、建筑结构的减震装置等。
在选择橡胶阻尼材料时，需要考虑其硬度、耐热性、耐冷性等特性，以确保其在不同环境下都能发挥良好的阻尼效果。
金属材料也是常用的材料阻尼材料，例如钢材、铝材等。
金属材料具有较高的密度和强度，能够有效地吸收振动能量，提高结构的稳定性。
金属阻尼材料通常应用于大型机械设备、桥梁、建筑结构等领域，例如桥梁的减震支座、建筑结构的阻尼墙等。
在选择金属阻尼材料时，需要考虑其材质、形状、安装方式等因素，以确保其能够有效地减少结构的振动和噪音。
聚合物材料是一种新型的材料阻尼材料，它具有轻质、耐腐蚀、易加工成型等优点，能够有效地减少结构的振动和噪音。
聚合物阻尼材料广泛应用于航天航空、电子通信、医疗器械等领域，例如航天器的阻尼装置、电子产品的减震支架、医疗设备的隔振垫等。
在选择聚合物阻尼材料时，需要考虑其弹性模量、耐热性、耐候性等特性，以确保其能够在不同环境下发挥良好的阻尼效果。
在工程实践中，选择合适的材料阻尼对于提高系统的稳定性和安全性至关重要。
在进行材料选型时，需要综合考虑结构的振动特性、工作环境、材料成本等因素，选择最适合的材料阻尼方案。
同时，还需要进行严格的工程计算和实验验证，确保所选材料阻尼方案能够满足工程设计的要求。
综上所述，常用材料阻尼包括橡胶、金属、聚合物等，它们具有不同的特点和适用范围。
在工程设计和材料选型过程中，需要根据实际情况选择合适的材料阻尼方案，并进行严格的工程计算和实验验证，以确保系统能够发挥良好的阻尼效果，提高系统的稳定性和安全性。
希望本文能对工程设计和材料选型提供一定的参考和指导。
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。
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。
工程结构的阻尼和隔振设计
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。
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结构动力学中的阻尼
摘要：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。
本文列举了常见的几种阻尼模型以及其适用条件，
关键词：阻尼，粘性阻尼，滞变阻尼，比例与非比例阻尼
1、粘性阻尼
1.1粘滞阻尼的模型
1865年，Kelvin提出固体材料中存在内阻尼，为了描述这种内阻尼，他借用了粘滞性模型，提出固体材料的内阻尼与粘滞流体中的粘滞阻尼相似，与变形速度有关。
1892年，V ougt发展并完成了此理论，形成了粘滞阻尼模型，其数学表示为
d =
σηε•
其中η为材料的粘滞阻尼常数，ε为材料应变，ε•为材料应变速率。
1.2粘滞阻尼的适用
线性粘滞阻尼模型很好描述了粘滞液体中结构的耗能特性，但将此模型用于描述固体材料的内阻尼，则缺乏物理实验基础，其能力耗散系数与振动频率成不合理性已经被许多实验证实。
2、滞变阻尼（频率相关阻尼）
2.1滞变阻尼的模型
在粘性阻尼模型的基础上，为了保证结构振动时每周消耗掉的能量与结构振动频率的增加而线性增加，提出迟滞阻尼模型，如下：
d h f =x θ
•
式中，h 为材料迟滞阻尼常数，θ为振动频率，h/θ可以看作一个与频率相关的阻尼因子。
2.2滞变阻尼的适用
实际工程中，通过阻尼比的选取使粘性阻尼的理论能正确反映所有频率情况下的体系耗能是不可能的，方法是使阻尼比ζ的选取能较为正确的反映感兴趣频段内的耗能能力，通常取外荷载频率等于结构自振频率。
3、库伦阻尼
3.1库伦阻尼模型
该阻尼模型经常被用来表示被铆接或者栓接的两个结构单元的摩擦。
有库伦定律：
d f =N μ
式中，d f 为库伦阻尼力，μ为摩擦系数，N 为正压力。
3.2库伦阻尼的适用
库伦阻尼描述来自于长压力下的两个干滑动表面支教的干摩擦。
在实际工程中，该阻尼模型经常被用来表示被铆接或者栓接的两个结构单元之间的摩擦。
4、比例和非比例阻尼
4.1比例和非比例阻尼模型
比例阻尼模型，阻尼矩阵C 可以表示为质量矩阵M 和刚度矩阵K 的线性组合。
即
C M K αβ=+,π其中αβ，均为比例常数
若阻尼矩阵为可以正交化为对角矩阵，该阻尼为正交阻尼，或者比例阻尼，否则称为非比例阻尼。
4.2比例和非比例阻尼的适用
比例阻尼模型的是微利数学计算的方便，在求解多自由度系统的运动方程时，由于质量和刚度均有带权的正交性，故质量和刚度可以对角化。
参考文献
[1]刘晶波，杜修力.结构动力学[M] .北京：机械工业出版社，2005.1.。