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1、第26卷第1期地震工程与工程振动Vol.26,No.12006年2月EARTHQUAKEENGINEERINGANDENGINEERINGVIBRATIONFeb.2006文章编号:100021301(2006)0120049207结构阻尼与材料阻尼的关系梁超锋,欧进萍(哈尔滨工业大学深圳研究生院,广东深圳518055)摘要:针对固体材料在弹性阶段的内阻尼,采用材料粘弹性本构关系,通过有限单元法建立了考虑剪切变形影响的杆单元阻尼矩阵,得到了材料拉压粘滞系数和剪切粘滞系数之间的关系。我们可以通过实验测试材料的损耗因子或粘滞阻尼系数(材料阻尼),像结构质量矩阵、刚度矩阵一样通
2、过比较确切的计算得到弹性阶段结构内阻尼的阻尼矩阵(结构阻尼),而且此阻尼矩阵既基于材料阻尼实验测试,又便于数学处理,且物理意义明确。其次,本文分析了材料阻尼对结构阻尼比影响,得到了材料损耗因子与结构模态阻尼比间的关系,并通过10层钢筋混凝土剪切型框架结构进一步给出了具体的数值结果。关键词:材料阻尼;损耗因子;粘滞系数;有限单元法;结构或构件阻尼矩阵中图分类号:P315.966文献标识码:ARelationshipbetweenstructuraldampingandmaterialdampingLiangChaofeng,OuJinping(ShenzhenGraduat
3、eSchool,HarbinInstituteofTechnology,Shenzhen518055,China)Abstract:Thepapermainlystudiesthelinearinner2dampingrelationshipofsolidmaterialandstructures.Firstofall,basedontheconstitutionrelationshipofviscoelasticmaterialandfiniteelementmethods,thedampingmatrixesofstructuralelementsconsiderin
4、gtheeffectofsheardeformationarededucedandalsotherelationbetweenthevis2couscoefficientandshearviscouscoefficientisdiscovered.Therefore,throughthemeasurementforlosstangentortheviscouscoefficientofmaterial,thedampingmatrixofstructurescanbeestablishedaccuratelyandalsoconven2ientlysimilartothe
5、massandstiffnessmatrixesofstructureswithclearphysicalmeaning.And,theinfluenceofma2terialdampingonstructuraldampingisanalyzedandtherelationshipofthelosstangentofmaterialandthedampingratiosofstructuralmodesisobtained.Thenumericalresultsfortherelationshipofthelosstangentofmaterialandthedampi
6、ngratiosofstructuralmodesaregivenforashear2typereinforcedconcreteframewithtenstories.Keywords:materialdamping,losstangent,viscouscoefficient,finiteelementmethod,dampingmatrixofstructur2almembersofstructures引言阻尼描述了结构振动过程中能量耗散的机理,影响阻尼的因素很多,主要的有介质阻尼、外摩擦阻尼、材料内阻尼、辐射阻尼等。根据不同类型阻尼的物理机理及具体的阻尼现象,或者
7、为了数学计算的方便,在实验基础上,国内外学者提出了不同的阻尼模型,如粘弹性阻尼、复阻尼(结构阻尼)、迟滞阻尼、库伦阻尼、空收稿日期:2005-12-06;修订日期:2005-12-26基金项目:国家自然科学基金项目(50238040)作者简介:梁超锋(1980-),男,硕士研究生,主要从事混凝土材料与结构阻尼的研究.50地震工程与工程振动26卷[1,2]气动力阻尼及各种比例与非比例阻尼等;[3,4]LiangZ等人还论证了任意非比例阻尼矩阵都可以由质量矩阵和刚度矩阵的多项式来表示,存在的共同问题是所获得的阻尼矩阵都不是从材料阻
