结构的阻尼

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。

结构动力学中的阻尼比是一个重要的参数，用于描述结构在振动过程中损耗能量的能力。

在计算结构的阻尼比时，通常采用以下公式：
阻尼比（ξ）= (C / Cc) ×100%
其中，
ξ：结构的阻尼比（以百分比表示）
C：结构的实际阻尼（通过试验或测量得到）
Cc：临界阻尼（结构的临界阻尼，是结构固有周期下的最小阻尼）
需要注意的是，阻尼比的计算需要通过实验或测量得到结构的实际阻尼，并将其与结构的临界阻尼进行比较。

阻尼比通常介于0%到100%之间，值越大表示结构对振动的耗能能力越强，阻尼效果越好。

阻尼比的大小对于结构的振动响应有着重要的影响，它会影响结构的振动频率、振幅和能量耗散。

因此，在结构设计和分析中，准确计算阻尼比是非常重要的一步，以确保结构在地震或其他振动荷载下的安全性和稳定性。

阻尼和结构耗能之间的关系
阻尼和结构耗能之间存在密切关系。

阻尼是振动结构能量耗散的各种因素的总称，它的重要动力特性指标之一。

阻尼越大，系统耗能能力就越强，系统从受激励状态恢复到受激励之前的状态需要的时间也就越短，系统就越稳定。

当聚合物作为粘弹性材料吸收振动能量时，它将吸收的机械能部分地转变为热能散逸掉，从而起到阻尼的作用。

此外，结构的耗能能力是其抗震性能的重要指标。

结构所吸收和耗散的能量越多，其抗震性能越好。

以上内容仅供参考，建议查阅关于阻尼和结构耗能的文献报告获取更全面和准确的信息。

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。

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。

直接瞬态响应分析阻尼定义1.阻尼概述1）阻尼反应结构内部能力的耗散2）阻尼产生机理：粘性效应（如粘性阻尼器、振动减振器引起）外摩擦（如结构连接处的相对滑动）内摩擦（取决于不同的材料特性-材料阻尼）结构非线性（如塑性效应）3）阻尼的模拟粘性阻尼力的大小正比于运动的速度:f1=b x.b 为粘性阻尼系数(1)结构阻尼力的大小与运动的位移成比例:f2=igkx(2)其中：g 为结构阻尼系数;K 为刚度矩阵。

4）结构阻尼与粘性阻尼假设结构简谐响应为：x =x _e iwt(3)对粘性阻尼力：f1=b x .=iwb x _e iwt (4)对结构阻尼力：f2=igkx=igk x _e iwt(5)两者等效可以得到：wb=gk b=gk/w如果w=w n =mk （w n 无阻尼固有频率）（6）那么b=gk/w=gw n m（7）临界阻尼系数b cr =km 2=2mw n （8）阻尼比定义ζ=crb b =kmb 2=n n mw m gw 2=2g（9）定义g=Q1其中Q 为品质因子或放大因子5）结论：✧粘性阻尼与速度成比例✧结构阻尼与位移成比例✧临界阻尼比ζ=b/b cr✧品质因子与能量耗散成反比✧在共振点（w=w n ）处有：ζ=2g g=Q1注：①在外摩擦很小的结构瞬态响应问题中,阻尼主要来自于材料阻尼。

②由于结构阻尼的数学表达式中有虚数单位i,因此当应用于实际时要将其转换为等效的粘性阻尼。

2.直接瞬态响应分析阻尼定义B=B 1+B 2+3W G K 1+41W ∑G E K E其中：B 1=阻尼单元（VISC,DAMP）+B2GG;B 2=B2PP 直接输入矩阵+传递函数；G =整体结构阻尼系数（PARAM,G）；W 3=感兴趣的整体结构阻尼转化频率（PARAM,W 3）；系统外界阻尼K 1=整体刚度矩阵；G E =单元结构阻尼系数（G E 在MATi 数据卡定义）；W 4=感兴趣的单元结构阻尼转化频率（PARAM,W 4）;K E =单元刚度矩阵；注：瞬态响应分析中不允许复系数，因此结构阻尼须转化为等效粘性阻尼进行计算。

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。

材料结构阻尼系数测量方法
材料的结构阻尼系数是指材料对振动能量的吸收能力，是衡量材料阻尼性能的重要参数。

测量材料结构阻尼系数的方法有多种，下面我会从不同角度来介绍几种常见的测量方法。

首先，一种常见的方法是通过动态力学分析仪器（DMA）来测量材料的阻尼性能。

DMA是一种精密的实验仪器，能够在一定频率范围内施加振动力或应变，然后测量材料的应力和变形响应。

通过对材料在不同频率下的阻尼能力进行测试，可以得到材料的结构阻尼系数。

其次，另一种常见的方法是使用振动台进行振动试验来测量材料的阻尼性能。

在振动台上，可以将材料样品固定在不同的位置，然后施加不同频率和幅度的振动力，通过测量振动台和材料的振动响应，可以计算出材料的阻尼系数。

此外，还可以利用谐振频率法来测量材料的阻尼系数。

这种方法通过在材料上施加谐振频率的振动，然后测量振动的幅度和相位差，从而计算出材料的结构阻尼系数。

除此之外，还有一些其他间接的测量方法，例如利用声学谐振法或者模态分析法来推断材料的阻尼性能。

综上所述，测量材料的结构阻尼系数有多种方法，每种方法都有其适用的场景和局限性。

选择合适的测量方法需要根据具体的材料特性和实验要求来进行综合考虑。

希望以上介绍能够对你有所帮助。

浅析结构阻尼院系:土木工程学院班级:研1404姓名:张晓彤学号:143085213123日期:2014年11月24日摘要：结构阻尼是描述振动系统在振动时能量损耗的总称。

包括DTC东泰五金阻尼、阻尼铰链、阻尼滑轨粘性阻尼、干阻尼、滞后阻尼和非线性阻尼。

本文主要总结和阐述了阻尼减震结构的概念与原理，结构减震控制的原理与概念，耗能减震的概念原理与分类，以及粘滞阻尼、金属耗能、粘弹性阻尼、摩擦耗能减震的原理与概念，以及各自的应用范围。

关键词：减震金属耗能摩擦耗能粘弹性阻尼粘滞阻尼前言地震和风灾害严重威胁着人类的生存和发展，自从人类诞生以来人们就为抗拒这两种自然灾害而奋斗。

随着科学技术和人民生活水平的提高，预防与抵御地震和风灾的能力也在不断的提高，结构减震（振）控制技术作为抗御地震（强风）的一种有方法，也得到了发展和应用，并成为比较成熟的技术，结构减震（振）控制方法改变了通过提高结构刚度、强度和延性来提高结构的抗震抗风能力的传统抗震抗风方法，而是通过调整或改变结构动力特性的途径，改变结构的震（振）动反应，有效的保护结构在地震强风中的安全。

在结构中加入耗能器来控制结构的地震和风振反应的耗能减震（振）方法是结构减震控制技术中一种有效、安全、可靠、经济的减震（振）方法。

1 阻尼结构的概念与原理1.1结构减震控制的基本概念传统的结构抗震方法是通过增强结构本身的抗震性能（强度、刚度、延性）来抵御地震作用的，即由结构本身储存和耗散地震能量，这是被动消极的抗震对策。

由于地震的随机性，人们尚不能准确的估计未来地震灾害作用的强度和特性，按照传统抗震方法设计的结构不具备自我调节功能。

因此，结构很可能在地震或风荷载作用下不满足安全性能的要求，而产生严重破坏或倒塌，造成重大的经济损失和人员伤亡。

合理有效的抗震途径是对结构安装抗震装置系统，由抗震装置与结构共同承受地震作用，即共同存储和耗能地震能量，以调节和减轻结构的地震反应。

这是积极主动的抗震对策，也是目前抗震对策中的重大突破和发展方向。