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。
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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