1.结构设计 2.工作原理 2.1磁流变液 磁流变液是在1948 年被Rabinow,J.发明的一种由非磁性基液（如矿物油、硅油等）、微小磁性颗粒、表面活性剂（也称稳定剂）等组合而成的智能型流体材料。在无磁场加入的条件下，磁流变液将表现为低粘度较强流动性的牛顿流体特性，加入磁场后，则会表现为高粘度低流动性的Bingham 流体特性。 非磁性基液是一种绝缘、耐腐蚀、化学性能稳定的有机液体。基液所拥有的特征是：粘度较低，磁流变液在没有磁场加入的条件下表现为低粘度状态，这样能够较好的降低磁流变液的零场粘度； 沸点高、凝固点较低，这样就可以确保磁流变液在温度变化波动较大的环境下工作依然可以保持较高的稳定性；较高的密度，能够保证磁流变液不会因沉降问题而无法正常使用； 无毒无味、廉价，保障其安全性的同时做到能够广泛使用。 微小磁性颗粒是一种可离散、可极化的软磁性固体颗粒，其单位是微米数量级的。其主要的特征有[5]： 低矫顽力，对于已经磁化过的液体，加较小的磁场就能够使其恢复零磁场状态，即拥有较高的保磁能力； 高磁导率，能够在弱磁场中获得较强的磁感应强度从而节约能量；磁滞回线狭窄、内聚力小； 磁性颗粒的体积应相对大一些，用于存贮更多的能量。 表面活性剂是可以增加溶液或混合物等稳定性的化学物质。在实际使用过程中，磁流变液比较容易出现沉降分层现象，所以需要在磁流变液中加入表面活性剂保证物理化学性能的平衡，减少分层、降低沉降。 2.2磁流变液的工作模式 磁流变液在外加磁场影响下出现磁流变效应现象，改变流体的表观粘度、流动状态，从而改变剪切屈服应力等参数，使输出的阻尼力能够实时变化，达到所期望的目的。现如今，磁路变液的一般工作模式有三类：流动式、剪切式及挤压式，如下图所示。 （a）流动式（b）剪切式（c）挤压式 图1-3 磁流变液工作模式 Fig. 1-3 MR fluid working mode 流动式：如图1-3（a）所示，在两块固定静止的磁极板中间具有充足的磁流变液，对磁流变液施加一个压力使其流过两磁极板，其中，两极板之间外加了与磁流变液运动方向垂直的磁场。当磁性液体经过磁场时，其流体特性与流动状态被改变从而产生剪切应力即阻尼力。改变线圈的输入电流强弱从而使磁场强度发生变化，阻尼力也会跟着变化，实现实时调节的效果。流动式多用于控制阀、阻尼器、电磁元件等的设计。
基于应变能的各振型阻尼比的计算方法 当结构中使用不同的材料或者设置了阻尼器时，各单元的阻尼特性可能会不一样，并且阻尼矩阵为非古典阻尼矩阵，不能按常规方法分离各模态。而这时在时程分析中要使用振型叠加法，需要使用基于应变能的阻尼比计算方法。 具有粘性阻尼特性的单自由度振动体系的阻尼比，可以定义为谐振动(harmonic motion)中的消散能(dissipated energy)和结构中储藏的应变能(strain energy)的比值。 4D S E E ξπ= 在此 E D : 消散能 E S : 应变能 在多自由度体系中，计算某单元的消散能和应变能时使用两个假定。 首先假定结构的变形与振型形状成比例。第i 个振型的单元节点的位移和速度向量如下。 () (),,,,sin cos i n i n i i i n i i n i i t t ωθωωθ=+=+u φu φ 在此， ,i n u : 第i 振型中第n 个单元的位移 ,i n u : 第i 振型中第n 个单元的速度 ?i ,n : 第n 个单元的相应自由度的第i 振型形状 ωi : 第i 振型的固有圆频率 θi : 第i 振型的位相角(phase angle) 其次，假定单元的阻尼与单元的刚度成比例。 2n n n i h ω= C K 在此， C n : 第n 个单元的阻尼矩阵 K n : 第n 个单元的刚度矩阵 h n : 第n 个单元的阻尼比 基于上述假定，单元的消散能和应变能的计算如下： ()(),,,,,,,,,211,22T T D i n n i n n i n n i n T T S i n n i n i n n i n E i n h E i n ππ====u C u φK φu K u φK φ 在此， E D (i , n ) : 第i 振型的第n 个单元的消散能 E S (i , n ) : 第i 振型的第n 个单元的应变能 全体结构的第i 振型的阻尼比可以使用所有单元的第i 振型的能量的和来计算。
这个公式适用于计量泵、活塞泵和柱塞泵的SENTRY?脉动阻尼器和吸入稳定器的选型。对于气动隔膜泵和蠕动泵请见背面的选型表。这个公式允许用户输入需要的防脉冲程度，表示成以平均工作压力为基准的最大和最小压力波动。如果用户希望得到的压力是系统压力的±5%，公式中的百分比就是一个变量，按减少脉动90%来计算所需的缓冲容积。例如，排出压力是80psi，残留脉冲是平均压力的±5%，即总共减少90%的脉动，压力波动范围则是76～84psi。 计量泵、活塞或柱塞泵 选型所需的参数 变量：V ＝泵单个冲程的容量 K ＝泵的类型（参数K） P ＝平均工作压力 D ＝允许的压力波动百分比（相对平均数的正负） N ＝气体膨胀系数 氮气＝0.714 空气＝1.0 V) 单个冲程容量的计算： 1、升/小时÷冲程次数/小时＝升/冲程 2、0.7854 ×镗孔直径(mm)2 ×冲程长度(mm) ＝毫升/冲程 K) 泵的类型（参数K） 单台泵：单泵头＝0.60 双泵头＝0.25 双台泵：单泵头＝0.25 双泵头＝0.15 三台泵：单泵头＝0.13 双泵头＝0.06 四台泵：单泵头＝0.10 双泵头＝0.06 五台泵：单泵头＝0.06 双泵头＝0.02 P) 工作压力（平均） 期望的压力波动：最小压力Pmin = P – (P × D)
最大压力Pmax = P + (P × D) 计算公式 1-（P/P max）n 脉动阻尼器所需容量＝———————— 1-（P/P max）n 简单估算容量＝25.2×单个冲程容量 容量估算的条件是： 1、泵类型为单头泵 2、填充介质为空气 3、脉冲消除效果为95% 气动双隔膜泵和蠕动泵 下表所列的是用于气动双隔膜泵（AODD）的SENTRY脉动缓冲器和吸入稳定器的选型。气动双隔膜泵（AODD）的吸入稳定器和排出的脉动缓冲器选择相同的型号。所列的型号能产生90%的脉动消除效果，如果需要更高的阻尼效果，应该选择下一个更大的容量的系列。 接口尺寸SENTRY阻尼器型号 1/4"0.16L(SENTRY Ⅲ系列) 3/8"0.16L(SENTRY Ⅲ系列) 1/2"0.59L(SENTRY Ⅱ系列) 3/4" 1.39L(SENTRY Ⅱ系列) 1" 1.39L(SENTRY Ⅱ系列) 1-1/4" 2.87L(SENTRY Ⅰ系列) 1-1/2" 2.87L(SENTRY Ⅰ系列) 2" 6.06L(SENTRY Ⅰ系列) 3"22.7L(SENTRY Ⅳ系列) 4"22.7L(SENTRY Ⅳ系列) 蠕动（软管）泵 下表所列的是用于两头或三头的蠕动（软管）泵的SENTRY脉动缓冲器和吸入稳定器的选型。泵的吸入稳定器和排出的脉动缓冲器选择相同的型号。所列的SENTRY缓冲器型号
建筑结构阻尼比 一、阻尼比用于表达结构阻尼的大小，是结构的动力特性之一，是描述结构在振动过程中某种能量耗散的术语，引起结构能量耗散的因素（或称之为影响结构阻尼比的因素）很多，主要有：（1）材料阻尼、这是能量耗散的主要原因。 （2）周围介质对振动的阻尼。 （3）节点、支座联接处的阻尼 （4）通过支座基础散失一部分能量。 结构类型和材料分类给出了共一般分析采用的所谓典型阻尼比的值。综合各国情况，钢结构的阻尼比一般在0.01－0.02之间（单层钢结构厂房可取0.05），钢筋混凝土结构的阻尼比一般在0.03－0.08之间。以上的典型阻尼比的值即为结构动力学在等效秥滞模态阻尼中，采用的阻尼比的值。在等效秥滞模态阻尼中，混凝土结构刚性较大，而且破坏过程（钢筋屈服和混凝土破碎）中也能够吸收大量能量；钢结构较为柔软主要通过弹塑性变形吸收能量，较混凝土而言脆断的可能性低得多，变形量也较大，一般认为10层以下的钢结构建筑物基本不会发生倒塌事故。综上可以看出，钢结构体系变形大，破环程度小是其优势，钢结构抗震方面的优势更多是从材料较轻，承载力高，地震过程中弹塑性变形较大，基本不会发生断裂，构造措施（如柱间支撑）等方面表现出来的。 二、现行设计规范关于结构阻尼比的取值内容： GB50011-2010建筑抗震设计规范规定： 第5．1．5条：建筑结构地震影响系数曲线(图5．1．5)的阻尼调整和形状参数应符合下列要求： 1 除有专门规定外，建筑结构的阻尼比应取0.05,……。 其中专门规定有： 8 多层和高层钢结构房屋中8．2 计算要点中第8．2．2条钢结构抗震计算的阻尼比宜符合下列规定： 1 多遇地震下的计算，高度不大于50m时可取0.04；高度大于50m且小于200m时，可取0.03；高度不小于200m时，宜取0.02。 2 当偏心支撑框架部分承担的地震倾覆力矩大于结构总地震倾覆力矩的50％时，其阻尼比可比本条1款相应增加0.005。 3 在罕遇地震下的弹塑性分析，阻尼比可取0.05。 9 单层工业厂房中9．2 单层钢结构厂房中第9.2.5条····单层厂房的阻尼比，可依据屋盖和围护墙的类型，取0.045～0.05。 其中条文说明：9．2．5 通常设计时，单层钢结构厂房的阻尼比与混凝土柱厂房相同。本次修订，考虑到轻型围护的单层钢结构厂房，在弹性状态工作的阻尼比较小，根据单层、多层到高层钢结构房屋的阻尼比由大到小变化的规律，建议阻尼比按屋盖和围护墙的类型区别对待。 10 空旷房屋和大跨屋盖建筑中第10．2．8 屋盖钢结构和下部支承结构协同分析时，阻尼比应符合下列规定： 1 当下部支承结构为钢结构或屋盖直接支承在地面时，阻尼比可取0.02。 2 当下部支承结构为混凝土结构时，阻尼比可取0.025～0.035。 其中条文说明：本条规定了整体、协同计算时的阻尼比取值。 屋盖钢结构和下部混凝土支承结构的阻尼比不伺，协同分析时阻尼比取值方面的研究较少。
几种参数识别的方法 A 基于时域的参数识别方法推导 A1 Ibrahim 时域方法 Irrahim 时域识别方法是需要测量自由响应信号或者脉冲信号。系统为二阶线性系统，被测自由响应信号为x(t)，二阶线性系统为复指数之和。 )()(~)(t n t p t x +?ψ= (A-1) []***ψψψψψψ=ψN N ,,,,,,,2121 (A-2) {} t t t t t t N N e e e e e e t p ***=λλλλλλ,,,,,,,)(~2121 (A-3) 其中n(t)为输出噪音信号，N 是振动模态数，它由被测的二阶系统和通过模拟低通滤波截断频率所共同决定，Ψi 和λi 为二阶系统的本征矢量和特征值，m 为测量点数，其中m=1。 通常认为m 等于N ，N 为振动模态数量，为求出)(~ t p ，它为2N*1矩阵，必须在时域上扩展响应信号矢量，例如，在t+T3时刻，响应信号可表示为： )()(~),()(333131t n t p e e diag T t x T T +??ψ=+??*λλ (A-4) 其中n3（t ）为在t+T3时刻的噪音矢量，联合公式1和4可得出： )()(~~)(t N t p t u +?ψ= (A-5) 其中： ???? ??+=)()()(3T t x t x t u (A-6) ?? ?????ψψ=ψ??*),(~3131T T e e diag λλ (A-7) 或者, [] ***ψψψψψψ=ψN N ~,,~,~,~,,~,~~2121 ? ?????=)()()(3t n t n t N (A-8) 同样的，可以很容易地得出以下公式： )()(~),(~)(113131t N t p e e diag T t u T T +??ψ=+λλ (A-9) 看公式5，假设复指数是线性独立的，我们可以得到： )(~)(~)(~11t N t u t p ?ψ-?ψ=-- (A-10) 将公式10代到9中，我么和可以得到： )()(~),(~)(~),(~)(111131313131t N t N e e diag t u e e diag T t u T T T T +?ψ??ψ-?ψ??ψ=+-??-??**λλλλ
脉动阻尼器 脉动阻尼器是一种用于消除管道内液体压力脉动或者流量脉动的压力容器。可起到稳定流体压力和流量、消除管道振动、保护下游仪表和设备、增加泵容积效率等作用。 脉动阻尼器的原理主要有两种。 1.气囊式：利用气囊中惰性压缩气体的收缩和膨胀来吸收液体的压力或者流量脉动， 此类脉动阻尼器适用于脉动频率小于7Hz的应用，因为如果频率太高则膜片或气囊来不及响应，起不到消除脉动的效果； 2.无移动部件式：利用固体介质直接拦截流体从而达到缓冲压力脉动或流量脉动的效果，此类脉动阻尼器适用于高频脉动的应用。 脉动阻尼器分类： 1.按照缓冲介质分类： 分为压缩惰性气体缓冲式和无移动部件式，其中压缩惰性气体缓冲式又分为膜片式和气囊式等，无移动部件式分为金属结构式和陶瓷结构式等： 分为三元乙丙橡胶、丁纳橡胶、氟橡胶、聚四氟、金属、陶瓷等内部材质类型； 分为单孔式和双孔式； 分为直通式和非直通式； 消除管道振动；减小压力脉动；减小流量浮动；保护下游仪器和设备；装在泵的前端，增加泵的容积效率，提高输出功率。 选择适合的脉动阻尼器，应首先根据现场实际情况和工艺要求确定所需达到的脉动消除率指标，然后根据此技术指标进行定量选型。 准确的脉动阻尼器选型应根据流量、压力、泵类型、泵转速、泵缸数、泵相位差（多级泵）、脉动消除率、应用目的、管道流体成分、管道流体密度、管道流体粘度、管道流体温度等参数综合计算和分析后确定。 通过以上参数，关键需要计算出流体的脉冲量（即1次脉冲所输送的液体体积）和脉动频率。再结合脉动消除率指标，即可初步计算出所需要的脉动阻尼器类型和容积。
例如，要求残余脉动控制在10%以内、脉冲量为1升/次、脉动频率为2次/秒，则脉动阻尼器可选用膜片式或气囊式，容积至少为10升。 根据客户不同的实际应用，最高可以达到99.9%以上的脉动消除率，即残余脉动控制在0.1%以内。 例如：用于消除管道振动推荐残余压力脉动控制在3%以内； 用于保证涡街流量计精度则推荐残余流量脉动控制在0.75%以内。 脉动阻尼器是一种压力容器，由于材料、制造技术及实际应用的限制，脉动阻尼器一般承压在500公斤/平方厘米左右（特殊应用也可以更高），耐温大约数百摄氏度。
几种参数识别的方法 B ．基于多输出时域识别方法 B1 随机衰减 随机衰减方法是一种非常典型的当输入未知识别模态参数方法。由于识别结果，这种方法实际上是一种无参数识别方法，即随机衰减符号差，是对特定的初始条件的自由衰减响应。得到的随机衰减图形可以用来识别系统模态参数。去相关是这一方法的基本理论，一个简单的导数如下： 对于一个单输入单输出的线性系统，任何力输入的系统响应可以这么解释 ??-+?+?=t d f t h t V x t D x t x 0 )()()()0()()0()(τττ (B-1) 其中D(t)是对单位初始位移的响应，V （t ）是对单位初始电压的响应，h （t ）是脉冲响 应，f （t ）是外部输入的力，假设外部输入力f （t ）是一个定常的零均值的随机过程，可以证实x （t ）也是一个定常的零均值过程，也证明了x （t ）的初始条件为0，考虑到系统响应x(t-t i )中的x(t i )要满足以下条件： +-≤≤A t x A i )( (B-2) 由于系统假设是线性的，整个系统的响应包含了3部分： 1. x(t i )的系统响应 2. )(i t x 的系统响应 3.f （t ）的系统响应，其中f （t ）假设是随机的并且是定常的，即： ??-+-?+-?=-t t i i i i i i d f t h t t V t x t t D t x t t x τττ)()()()()()()( (B-3) 假设X 是x(t-t i )的随机过程，F 是f(t-t i )的随机过程， x （t ）的平均值为： [][] τ ττd F E t h A x A x E A x A x E t X E t ??-+≤≤+≤≤=?+-+-0)]([)()0(|)0()0(|)0()]([ (B-4) 由于x （t ）是一个平均值为0的定常随机过程，)(i t x 也是一个平均值为0的定常随机系统并且与x （t ）是独立的，因此： 0]|)0([)]0([=≤≤=+-A x A x E x E (B-5) 假设 -+-≥≤≤=A A t x A x E A ])(|)0([ (B-6) 且 τττd F E t h t b t ??-=?0 )]([)()( (B-7) X （t ）的期望值为： )()()]([t b t D A t x E +?= (B-8) 如果f （t ）是零均值、定常、白噪声随机过程，它与x （t ）是相互独立的，因此输入的
汽车悬架知识专题：减震器工作原理详解 悬架系统中由于弹性元件受冲击产生振动，为改善汽车行驶平顺性，悬架中与弹性元件并联安装减振器，为衰减振动，汽车悬架系统中采用减振器多是液力减振器，其工作原理是当车架（或车身）和车桥间受振动出现相对运动时，减振器内的活塞上下移动，减振器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对振动形成阻尼力，使汽车振动能量转化为油液热能，再由减振器吸收散发到大气中。在油液通道截面和等因素不变时，阻尼力随车架与车桥（或车轮）之间的相对运动速度增减，并与油液粘度有关。 减振器与弹性元件承担着缓冲击和减振的任务，阻尼力过大，将使悬架弹性变坏，甚至使减振器连接件损坏。因面要调节弹性元件和减振器这一矛盾。 (1) 在压缩行程（车桥和车架相互靠近），减振器阻尼力较小，以便充分发挥弹性元件的弹性作用，缓和冲击。这时，弹性元件起主要作用。 (2) 在悬架伸张行程中（车桥和车架相互远离），减振器阻尼力应大，迅速减振。 (3) 当车桥（或车轮）与车桥间的相对速度过大时，要求减振器能自动加大液流量，使阻尼力始终保持在一定限度之内，以避免承受过大的冲击载荷。 在汽车悬架系统中广泛采用的是筒式减振器，且在压缩和伸张行程中均能起减振作用叫双向作用式减振器，还有采用新式减振器，它包括充气式减振器和阻力可调式减振器。
1. 活塞杆； 2. 工作缸筒； 3. 活塞； 4. 伸张 阀；5. 储油缸筒； 6. 压缩阀；7. 补偿阀； 8. 流通阀；9. 导向座；10. 防尘罩；11. 油 封 双向作用筒式减振器示意图 双向作用筒式减振器工作原理说明。在压缩行程时，指汽车车轮移近车身，减振器受压缩，此时减振器内活塞3向下移动。活塞下腔室的容积减少，油压升高，油液流经流通阀8流到活塞上面的腔室（上腔）。上腔被活塞杆1占去了一部分空间，因而上腔增加的容积小于下腔减小的容积，一部分油液于是就推开压缩阀6，流回贮油缸5。这些阀对油的节约形成悬架受压缩运动的阻尼力。减振器在伸张行程时，车轮相当于远离车身，减振器受拉伸。这时减振器的活塞向上移动。活塞上腔油压升高，流通阀8关闭，上腔内的油液推开伸张阀4流入下腔。由于活塞杆的存在，自上腔流来的油液不足以充满下腔增加的容积，主使下腔产生一真空度，这时储油缸中的油液推开补偿阀7流进下腔进行补充。由于这些阀的节流作用对悬架
阻尼就是使自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用。 阻尼比在土木、机械、航天等领域是结构动力学的一个重要概念，指阻尼系数与临界阻尼系数之比，表达结构体标准化的阻尼大小。 阻尼比是无单位量纲，表示了结构在受激振后振动的衰减形式。可分为等于1，等于0, 大于1，0~1之间4种，阻尼比=0即不考虑阻尼系统，结构常见的阻尼比都在0~1之间. ζ <1的单自由度系统自由振动下的位移 u(t) = exp(-ζwn t)*A cos (wd t - Φ ), 其中wn 是结构的固有频率，wd = sqrt(1-ζ^2) ,Φ为相位移.Φ和常数A由初始条件决定. 阻尼比的来源及阻尼比影响因素 主要针对土木、机械、航天等领域的阻尼比定义来讲解。阻尼比用于表达结构阻尼的大小，是结构的动力特性之一，是描述结构在振动过程中某种能量耗散的术语，引起结构能量耗散的因素（或称之为影响结构阻尼比的因素）很多，主要有[1]（1）材料阻尼、这是能量耗散的主要原因。（2）周围介质对振动的阻尼。（3）节点、支座联接处的阻尼（4）通过支座基础散失一部分能量。 阻尼比的计算 对于小阻尼情况[2]： 1) 阻尼比可以用定义来计算，及ksai=C/C0； 2) ksai=C/(2*m*w) % w为结构圆频率 3) ksai=ita/2 % ita 为材料损耗系数 4) ksai=1/2/Qmax % Qmax 为共振点放大比，无量纲 5) ksai=delta/2/pi % delta是对数衰减率，无量纲 6) ksai=Ed/W/2/pi % 损耗能与机械能之比再除以2pi 阻尼比的取值 对结构基本处于弹性状态的的情况，各国都根据本国的实测数据并参考别国的资料，按结构类型和材料分类给出了共一般分析采用的所谓典型阻尼比的值。综合各国情况，钢结构的阻尼比一般在0.01－0.02之间（虾肝蚁胆：单层钢结构厂房可取0.05），钢筋混凝土结构的阻尼比一般在0.03－0.08之间。以上的典型阻尼比的值即为结构动力学在等效秥滞模态阻尼中，采用的阻尼比的值。该阻尼比即为各阶振型的阻尼比的值。
粘滞阻尼器的工作组成及原理 传统抗震方法是依靠构件的弹塑性变形并吸收地震能量来实现的。这种传统设计方法在很多时候是有效的,但也存在着一些问题。随着建筑技术的发展,房屋高度越来越高结构跨度越来越大,而构件端面却越来越小,已经无法按照传统的加大构件截面或加强结构刚度的抗震方法来满足结构抗震和抗风的要求。 粘滞阻尼器是一种速度相关型的耗能装置,它是利用液体的粘性提供阻尼来耗散振动能量,以粘滞材料为阻尼介质的，被动速度型耗能减震（振）装置。主要用于结构振动（包括风、地震、移动荷载和动力设备等引起的结构振动）的能量吸收与耗散、适用于各种地震烈度区的建筑结构、设备基础工程等，安装、维护及更换都简单方便。 粘滞阻尼器由缸筒、活塞、粘滞流体和导杆等组成缸筒内充满粘滞流体,活塞可在缸筒内进行往复运动,活塞上开有适量的小孔或活塞
与缸筒留有空隙。当结构因变形使缸筒和活塞产生相对运动时,迫使粘滞流体从小孔或间隙流过,从而产生阻尼力,将振动能量通过粘滞耗能消掉,达到减震的目的。 粘滞阻尼器的特点是对结构只提供附加阻尼,而不提供附加刚度,因而不会改变结构的自振周期。其优点是1.经济性好,可减少剪力墙、梁柱配筋的使用数量和构件的截面尺寸。2.适用性好,不仅能用于新建土木工程结构的抗震抗风,而且能广泛应用于已有土木工程结构的抗震加固或震后修复工程。3.安装了粘滞性耗能器的支撑不会在柱端弯矩最大时给柱附加轴力。4维护费用低。缺点是暂无。粘滞性阻尼器的最新进展是与磁流变体智能材料的联合使用,通过联合拓宽了粘滞性耗能器的发展空间。 粘滞阻尼器通常和支撑串连后布置于结构中,不同的安装形式直接影响到阻尼器的工作效率。到目前为止,实际工程的应用中多采用斜向型和人字型安装方式,这是由于其构造简单、易于装配。剪刀型和肘节型安装方式能把阻尼器两端的位移放大,即起到把阻尼器的效果放大的作用,具有更好的消能能力,但因受到安装机构造型和施工工艺复杂的限制,运用较少。
题目3：阻尼比确定 1. 阻尼 阻尼是指任何振动系统在振动中，由于外界作用和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。在物理学和工程学上，阻尼的力学模型一般是一个与振动速度大小成正比，与振动速度方向相反的力，该模型称为粘性阻尼模型，是工程中应用最广泛的阻尼模型。粘性阻尼模型能较好地模拟空气、水等流体对振动的阻碍作用。 粘性阻尼可表示为以下式子： 式中 为阻尼力（ ）， 表示振子的运动速度（ ）， 是表征阻尼大小的常数，称为阻尼系数（ ）。 理想的弹簧阻尼器振子系统如下图所示。 分析其受力分别有： 弹性力（k 为弹簧的劲度系数，x 为振子偏离平衡位置的位移）： F s = ? kx 阻尼力（c 为阻尼系数，v 为振子速度）： 2. 阻尼比 假设振子不再受到其他外力的作用，于是可利用牛顿第二定律写出系统的振动方程： 其中a 为加速度。 上面得到的系统振动方程可写成如下形式，问题归结为求解位移x 关于时间t 函数的二阶常微分方程： 将方程改写成下面的形式： 然后为求解以上的方程，定义两个新参量： 上面定义的第一个参量n ω，称为系统的（无阻尼状态下的）固有频率。第二个参量ζ，称 cv F -=m N ?m/s s/m N ?F v c
为阻尼比。根据定义，固有频率具有角速度的量纲，而阻尼比为无量纲参量。阻尼比也定义为实际的粘性阻尼系数c 与临界阻尼系数r c 之比。ζ= 1时，此时的阻尼系数称为临界阻尼系数r c 。 3. 阻尼比计算公式 由上述分析可知，微分方程化为： 根据经验，假设方程解的形式为 其中参数γ一般为复数。 将假设解的形式代入振动微分方程，得到关于γ的特征方程： 解得γ为： 当0 <ζ< 1时，运动方程的解可写成： 其中 D D D T ωπ ξωω212 = -=， 经过一个周期D T 后，相邻两个振幅1+i i A A 和的比值为 D D i i T T t t i i e Ae Ae A A ξωξωξω==+--+) (1 由此可得 D i i T A A ωπ ξωξω2ln 1==+ 如果2.0<ξ，则 1≈ω ωD ，而 1 ln 21 +≈ i i A A πξ 同样，用n i i A A +和表是两个相隔n 个周期的振幅，可得
1、脉动阻尼器 脉动阻尼器，脉动阻尼器是 一种用于消除管道内液体压力脉动或者流量脉动的压力容器，可起到稳定流体压力和流量、消除管道振动、保护下游仪表和设备、增加泵容积效率等作用。 原理：脉动阻尼器的原理主要有两种。 1.气囊式:利用气囊中惰性压缩气体的收缩和膨胀来吸收液体的压力或者流量脉动， 此类脉动阻尼器适用于脉动频率小于7Hz的应用，因为如果频率太高则膜片或气囊来不及响应，起不到消除脉动的效果; 2.无移动部件式:利用固体介质直接拦截流体从而达到缓冲压力脉动或流量脉动的效果，此类脉动阻尼器适用于高频脉动的应用。 用途：消除管道振动;减小压力脉动;减小流量浮动;保护下游仪器和设备;装在泵的前端，增加泵的容积效率，提高输出功率。 2、背压阀 背压阀的名词来源于Back Pressure Valve。它代表的意思是说由于阀的功能而形成一定的压力，压力一般可以调节。可用于控制空气、水、蒸汽、各种腐蚀性介质、泥浆、油品、液态金属和放射性介质等各种类型流体的流动。启闭件是一个圆盘形的阀板，在阀体内绕其自身的轴线旋转，从而达到启闭或调节的目的。在管道上主要起切断和节流作用。最常用的系统有，流体计量投加系统、液压控制系统、化学反应条件、物态临界状态控制等。基本可以分为调节和过流两部分。 原理：流体从背压阀进口进入，被膜片阻挡，于是流体对膜片产生向上的压力。当压力足够大时，弹簧被压缩，流体顶起膜片形成通道，从背压阀出口流出;若流体压力不够，就会形成憋压，使进口压力上升直到达到额定压力，顶起膜片形成通路。背压阀的额定压力可调节，一般通过调节弹簧上端的顶杆，从而调节弹簧的长度来实现。 功能： 1. 出口管道上的单向阀用于防止液体回流，背压阀用于保持泵出口有一恒定压力。 2. 在要求不是很严格的系统中可作为安全阀使用。 3. 和脉动阻尼器配合使用减小水锤对系统的危害，减小流速波动的峰值，保护管路、弯头、接头不受压力波动的冲击。 4. 为计量泵创造良好的工作环境并改善泵的工作性能。 5.保证水泵出水流量的稳定性，如某些泵的流量随压力变化较大，可在泵的出口处设置背压阀，使泵的输出流量稳定，这时一般选择背压阀的压力为泵的实际使用压力或略小于泵的使用压力。 6.在管路或是设备容器压力不稳的状态下，能保持管线所需压力，使泵能正常输出流量。 7.在泵的出水口由于重力或其它作用常会出现自流或虹吸现象，背压阀能消减由于虹吸产生的流量及压力的波动，这时候一般选用大于液体自身压力即可，如防止液位为2米药箱中的液体自流,可选用压力大于0.02MPa的背压阀，一般选用0.1MPa即可。
弹簧减震器结构图解 独立悬架与非独立悬架示意图 a. 独立悬架 b. 非独立悬架 独立悬架如图所示，其两侧车轮安装于断开式车桥上，两侧车轮分别独立地与车架（或车身）弹性地连接，当一侧车轮受冲击，其运动不直接影响到另一侧车轮。非独立悬架如图所示。其两侧车轮安装于一整体式车桥上，当一侧车轮受冲击力时会直接影响到另一侧车轮上。 钢板弹簧 1-卷耳2-弹簧夹3-钢板弹簧4-中心螺栓 钢板弹簧可分为对称式钢板弹簧和非对称式钢板弹簧，对称式钢板弹簧其中心螺栓到两端卷耳中心的距离相等如图(a)，不等的则为非对称式钢板弹簧如图（b）。钢板弹簧在载荷作用下变形，各片之间因相对滑动而产生摩擦，可促使车
架的振动衰减，起到减振器的作用。 扭杆弹簧 扭杆弹簧一般用铬钒合金弹簧钢制成。一端固定在车架上，另一端上的摆臂2与车轮相连。当车轮跳动时，摆臂绕扭杆轴线摆动，使扭杆产生扭转弹性变形，从而使车轮与车架的联接成为弹性联接。 空气弹簧 空气弹簧主要用橡胶件作为密闭容器，它分为囊式和膜式两种，工作气压为0.5～1Mpa。这种弹簧随着载荷的增加，容器内压缩空气压力升高，使其弹簧刚度也随之增加，载荷减少，弹簧刚度也随空气压力减少而下降，具有有理想的变刚度弹性特性。 油气弹簧简图
油气弹簧以气体（化学性质不太活泼的气体－氮）作为弹性介质，用油液作为传力介质。简单的油气弹簧（如图4-62(a)所示）不带油气隔膜。目前，这种弹簧多用于重型汽车，在部分轿车上也有采用的。 1-活塞杆2-工作缸筒3-活塞4-伸张阀5-储油缸 筒6-压缩阀7-补偿阀8-流通阀9-导向座-10-防 尘罩11-油封 横向稳定器的安装
上海阔思电子有限公司 设计封面 膜片式脉冲阻尼器使用说明书 一、概述 脉冲阻尼器又名脉动缓冲器，是消除管路脉动的常用元件，是计量泵必须配备的附件。脉动阻尼器能够平滑由柱塞泵、隔膜泵等容积泵引起的管路脉动和系统的水锤现象。它由耐腐蚀的隔膜将气体与管路中的液体隔离，通过气室容积的变化平滑管路脉动。 二、主要功能 1.减小除去水锤对系统的危害。 2.减小流速波动的峰值。 3.保护管路、弯头、接头不受压力波动的冲击。 4.为计量泵创造良好的工作环境并改善泵的工作性能。
5.允许系统使用更小的管径，降低成本。 6.和背压阀等配合使用可以使管路的压力波动接近为零。 7.降低系统的能耗。 三、工作原理 根据玻意耳定律P1V1=P2V2，通过改过气体的体积来平滑管路脉动。对于流速有正弦曲线特性的系统，波峰时，气室体积变小，脉动阻尼器吸收多余的流量的液体，波谷时，气室体积变大，释放存储的液体，从而达到平滑脉动的效果。 四、产品特点 ●可以预充气体，充气后平滑脉动的效果比空气室式脉动阻尼器的效果好。 ●气体不与管路液体接触；气体不会因溶解到液体里而损失。 ●设有限位装置，防止膜片过度变形。 五、脉动阻尼器的使用 膜片式脉动阻尼器最高使用压力为：塑料材质的为1.0MPa，金属材质的为2.5MPa，禁止超压使用，以免壳体破裂发生危险。最高使用温度75℃。最低使用温度5℃，最佳使用温度10~45℃。 安装过程中，应避免发生碰撞，以防壳体破裂。安装时应在脉动阻尼器周围预留足够的空间，便于脉动阻尼器预充气体及日后的维护、调整。脉动阻尼器与固定支架间应垫有减震材料，以吸收脉动阻尼器壳体的震动能量，同时防止产生共震。 使用前预充氮气或氩气，压力为系统平均压力的50%-80%。若安装在泵出口处，推荐预充50%的压力，若安装在泵入口处，推荐预充70%-80%。若长期不用应放掉预充气体，以延长膜片寿命。脉动阻尼器膜片材质为聚四氟乙烯衬橡胶，最好不要预充氧化性气体（如氧气、空气），否则会加快橡胶的氧化速度，减少膜片的使用寿命。 使用时压力表指针应小幅摆动，摆动过大则说明预充气体压力偏小或者选型偏小，不摆动说明预充气体压力过大或者管路不通。 六、选型指南 脉动阻尼器的选型应根据液压管路的波动量来选定，对于容积泵，可根据冲程流量来选定。脉动阻尼器的容积越大平滑脉动效果越好。 考虑到气体压力会随温度的变化而变化。对液体温度超过50℃的系统，预充气体时应考虑预充压力随温度的变化。同时选型时用下面的的公式修正选型参数。 V pa=V p T i/(0.95T op) V pa修正后的当量冲程流量 V p实际冲程流量 T i预充气体温度（K） T op 最高使用温度（K） 外形尺寸
悬架系统中由于弹性元件受冲击产生振动，为改善汽车行驶平顺性，悬架中与弹性元件并联安装减振器，为衰减振动，汽车悬架系统中采用减振器多是液力减振器，其工作原理是当车架（或车身）和车桥间受振动出现相对运动时，减振器内的活塞上下移动，减振器腔内的油液便反复地从一个腔经过不同的孔隙流入另一个腔内。此时孔壁与油液间的摩擦和油液分子间的内摩擦对振动形成阻尼力，使汽车振动能量转化为油液热能，再由减振器吸收散发到大气中。在油液通道截面和等因素不变时，阻尼力随车架与车桥（或车轮）之间的相对运动速度增减，并与油液粘度有关。 减振器与弹性元件承担着缓冲击和减振的任务，阻尼力过大，将使悬架弹性变坏，甚至使减振器连接件损坏。因面要调节弹性元件和减振器这一矛盾。 (1) 在压缩行程（车桥和车架相互靠近），减振器阻尼力较小，以便充分发挥弹性元件的弹性作用，缓和冲击。这时，弹性元件起主要作用。 (2) 在悬架伸张行程中（车桥和车架相互远离），减振器阻尼力应大，迅速减振。 (3) 当车桥（或车轮）与车桥间的相对速度过大时，要求减振器能自动加大液流量，使阻尼力始终保持在一定限度之内，以避免承受过大的冲击载荷。 在汽车悬架系统中广泛采用的是筒式减振器，且在压缩和伸张行程中均能起减振作用叫双向作用式减振器，还有采用新式减振器，它包括充气式减振器和阻力可调式减振器。
1. 活塞杆； 2. 工作缸筒； 3. 活塞； 4. 伸张阀； 5. 储油缸筒； 6. 压缩阀； 7. 补偿阀； 8. 流通阀； 9. 导向座；10. 防尘罩；11. 油封 双向作用筒式减振器示意图 双向作用筒式减振器工作原理说明。在压缩行程时，指汽车车轮移近车身，减振器受压缩，此时减振器内活塞3向下移动。活塞下腔室的容积减少，油压升高，油液流经流通阀8流到活塞上面的腔室（上腔）。上腔被活塞杆1占去了一部分空间，因而上腔增加的容积小于下腔减小的容积，一部分油液于是就推开压缩阀6，流回贮油缸5。这些阀对油的节约形成悬架受压缩运动的阻尼力。减振器在伸张行程时，车轮相当于远离车身，减振器受拉伸。这时减振器的活塞向上移动。活塞上腔油压升高，流通阀8关闭，上腔内的油液推开伸张阀4流入下腔。由于活塞杆的存在，自上腔流来的油液不足以充满下腔增加的容积，主使下腔产生一真空度，这时储油缸中的油液推开补偿阀7流进下腔进行补充。由于这些阀的节流作用对悬架在伸张运动时起到阻尼作用。
计量泵选型及使用说明 一、计量泵综述 1.1计量泵的基本工作原理 计量泵主要由动力驱动、流体输送和调节控制三部分组成。 按其动力驱动和流体输送方式的不同，计量泵可以大致划分成柱塞式和隔膜式两大类。 ?隔膜式计量泵 隔膜式计量泵利用特殊设计加工的柔性隔膜取代活塞，在驱动机构作用下实现往复运动，完成吸入---排出过程。由于隔膜的隔离作用，在结构上真正实现了被计量流体与驱动润滑机构之间的隔离。 隔膜式计量泵中，液压驱动式隔膜泵采用液压油均匀地驱动隔膜，克服了机械直接驱动方式下隔膜受力过分集中的缺点，提升了隔膜寿命和工作压力上限。 隔膜式计量泵中，电磁驱动式计量泵以电磁铁产生脉动驱动力，省却了电机和变速机构，使得系统小巧紧凑，是小量程低压计量泵的重要分支。 ?柱塞式计量泵 主要有普通有阀泵和无阀泵两种。柱塞式计量泵因其结构简单和耐高温高压等优点而被广泛使用。因被计量介质和泵内润滑剂之间无法实现完全隔离这一结构性缺点，柱塞式计量泵在高防污染要求流体计量应用中受到诸多限制。 1.2 计量泵的控制方式 计量泵每一次的流体泵出量决定了其计量容量。在一定的有效隔膜面积下，泵输出流体的体积流量正比于冲程长度L和冲程频率F： V∝A*F*L 在介质和工作压力确定的情况下，通过调节冲程长度L和冲程频率F即可实现对计量泵输出的双维调节。 尽管冲程长度和频率都可以作为调节变量，但在工程应用中一般将冲程长度视为粗调变量，冲程频率为细调变量；调节冲程长度至一定值，然后通过改变其频率实现精细调节。增加调节的灵活性。在相对简单的应用场合，亦可手动设置冲程长度，仅将冲程频率作为调节变量，从而简化系统配置。 ?常规开关量或模拟量信号调节方式 过程控制应用中广泛采用0/4-20mA模拟电流信号作为传感器、控制器和执行器之间的
二阶系统: 凡用二阶微分方程描述的系统称为二阶系统。许多高阶系统在一定的条件下，常常近似地作为二阶系统来研究。 二阶系统控制系统按数学模型分类时的一种形式.是用数学模型可表示为二阶线性常微分方程的系统.二阶系统的解的形式,可由对应传递函数W(s)的分母多项式P(s)来判别和划分.P(s)的一般形式为变换算子s的二次三项代数式,经标准化后可记为 代数方程P(s)=0的根,可能出现四种情况: 1.两个实根的情况,对应于两个串联的一阶系统.如果两个根都是负值,就为非周期性收敛的稳定情况. 2.当a1=0,a2>0,即一对共轭虚根的情况,将引起频率固定的等幅振荡,是系统不稳定的一种表现. 3.当a1<0,a1-4a2<0,即共轭复根有正实部的情况,对应于系统中发生发散型的振荡,也是不稳定的一种表现. 4.当a1>0,a1-4a2<0,即共轭复根有负实部的情况,对应于收敛型振荡,且实部和虚部的数值比例对输出过程有很大的影响.一般以阻尼系数ζ来表征,常取 在0.4~0.8之间为宜.当ζ>0.8后,振荡的作用就不显著,输出的速度也比较慢.而ζ<0.4时,输出量就带有明显的振荡和较大的超调量,衰减也较慢,这也是控制系统中所不希望的. 阻尼比:
阻尼就是使自由振动衰减的各种摩擦和其他阻碍作用。在土木、机械、航天等领域是结构动力学的一个重要概念，指阻尼系数与临界阻尼系数之比，表达结构体标准化的阻尼大小。 阻尼比是无单位量纲，表示了结构在受激振后振动的衰减形式。可分为等于1，等于0, 大于1，0~1之间4种，阻尼比=0即不考虑阻尼系统，结构常见的阻尼比都在0~1之间。 ζ<1的单自由度系统自由振动下的位移u(t) = exp(-ζ wn t)*A cos (wd t - Φ )， 其中wn 是结构的固有频率，wd = wn*sqrt(1-ζ^2) ,Φ为相位移.Φ和常数A由初始条件决定。 影响因素: 主要针对土木、机械、航天等领域的阻尼比定义来讲解。阻尼比用于表达结构阻尼的大小，是结构的动力特性之一，是描述结构在振动过程中某种能量耗散的术语，引起结构能量耗散的因素（或称之为影响结构阻尼比的因素）很多，主要有（1）材料阻尼、这是能量耗散的主要原因。（2）周围介质对振动的阻尼。（3）节点、支座联接处的阻尼（4）通过支座基础散失一部分能量。（5）结构的工艺性对振动的阻尼。
说明：在下面的数据处理中，如1 A，11d T，1δ，1ξ，1n T，1nω：表示第一次实 1 验中第一、幅值、对应幅值时间、变化率、阻尼比、无阻尼固有频率。第二 次和和三次就是把对应的1改成2或3.由于在编缉公式时不注意２，３与平方，三次方会引起误会，请老师见谅！！ Ap0308104 陈建帆2006-7-1 实验题目：悬臂梁一阶固有频率及阻尼系数测试 一、实验要求以下： 1. 用振动测试的方法，识别一阻尼结构的（悬臂梁）一阶固有频率和阻尼系数； 2. 了解小阻尼结构的衰减自由振动形态； 3. 选择传感器，设计测试方案和数据处理方案，测出悬臂梁的一阶固有频率和阻尼 根据测试曲线，读取数据，识别悬臂梁的一阶固有频率和阻尼系数。 二、实验内容 识别悬臂梁的二阶固有频率和阻尼系数。 三、测试原理概述： 1，瞬态信号可以用三种方式产生，有脉冲激振，阶跃激振，快速正弦扫描激振。 2，脉冲激励用脉冲锤敲击试件，产生近似于半正弦的脉冲信号。信号的有效频率取决于脉冲持续时间τ，τ越小则频率范围越大。 3.幅值：幅值是振动强度的标志，它可以用峰值、有效值、平均值等方法来表示。 频率：不同的频率成分反映系统内不同的振源。通过频谱分析可以确定主要频率成分及其幅值大小，可以看到共振时的频率，也就可以得到悬臂梁的固有频率 4、阻尼比的测定 自由衰减法: 在结构被激起自由振动时，由于存在阻尼，其振幅呈指数衰减波形，可算出阻尼比。一阶固有频率和阻尼比的理论计算如下：
11 3 3 44 4 2 3.515(1) 2=210 ;70;4;285;7800 ; ,12 12 ,, Ix = 11.43 c m Iy= 0.04 c m 0.004 2.810,,1x y y f k g E p a b m m h m m L m m m a b a b I I I m m E L π ρρ-----------?===== = ?=?固x y ＝ 式惯性矩：把数据代入I 后求得 载面积：S ＝b h =0.07m 把S 和I 及等数据代入（）式， 求得本41.65() H Z 固理悬臂梁理论固有频率f ＝ 阻尼比计算如下： 2 2 2 1 111 220, 2,........ln , ,22;n d n n n d n d n T i i i j j i i i i j i i i j i n d i j n d n d d d d x d x c k x d t d t c e A A A A A T A T T ξωξωωξωωωξωωηη δξωωωωωπδπξ++ -++ +++ + ++=++===≈== ? ?? ==≈2 二阶系统的特征方程为S 微分方程：m 当很少时，可以把。A 减幅系数＝而A A A A A 1则：＝ j 又因为所以＝＝，所以＝即可知δξπ ＝ 2 在这个实验中，我们使用的是自由衰减法，以下是实验应该得到的曲线样本及物理模型。
在抗震减震方面，经常会用到剪切型阻尼器，利用特种软钢板材屈服后的非弹性特点来耗散地震等外部激烈输入结构中的能量，属于位移相关型消能减震(振)装置，使用软钢板材具有屈服点低、坚固耐用且长期使用免维护的优势，抗震(振)性能不受温度影响。 金属阻尼器是将低屈服点钢作为剪切板，利用其屈服强度低、延性好等优点，与主体结构相比，它能够更早进入屈服，从而可利用软钢屈服后的累积塑性变形来达到耗散地震能量的效果。 具有延性比大、抗侧刚度大，以及材料利用率高、滞回曲线饱满，耗能能力强且稳定，在设计位移下循环30圈后其各项力学性能指标均未出现明显衰减等优势，根据使用时与主体结构连接方式不同可分为三种类型：支撑式MYD、墙式MYD和连梁型MYD。 其特点主要有： 1、结构简约、外形美观、对称紧凑、施工安装简便。 2、耐久性能好，免维护。 3、软钢元件材质消能直接，不借助其他辅助材料。 4、具备双向耗能能力，在主耗能方向具有非常好的耗能能力，同时在垂直于主耗能方
向的水平方向也具有一定的耗能能力。 5、屈服前增加结构刚度，屈服后为结构增加滞回阻尼耗能能力。 6、布置在结构层间。当结构发生层间变形时，阻尼器即发挥滞回耗能作用。 7、产品力学性能稳定，满足建筑使用寿命内正常使用要求。 上述内容仅供参考，了解更多这方面的信息，可咨询：南京大德减震科技有限公司进行详细的了解，该公司专业从事减隔震产品研发及制造，以市场为导向，提供专业的工程减隔震技术咨询、各类减隔震产品的生产、试验、销售、安装、售后服务等一体化服务，拥有专利二十余项，拥有丰富的减震产品研发制造经验，参与过奥林匹克工程多项国家重点工程的方案设计、产品制造、安装、售后等工作。