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1、阻尼基本理论及阻尼模型评价方法综述摘要:阻尼是结构动力分析的基本参数,对结构动力分析结果的准确性有很大的影响。因此,从基本概念着手,分析阻尼产生原因以及从不同角度分类,得出建筑结构中动力分析常用的阻尼为瑞利阻尼;经过很多专家学者多年的研究，提出了多种阻尼模型，它们各有优缺点，文中介绍了一种统一的阻尼模型的定量评价方法,对于具体问题应采用合理的模型。关键词:阻尼;阻尼模型；瑞利阻尼；阻尼模型的评价方法abstract:thedampingisstructuredynamicanalysisofthebasicparameters,thestructureofthedynamicanal
2、ysisoftheresultsoftheaccuracyhasverybigeffect.therefore,fromthebasicconcept,thethesisanalyzesdampingcausesandclassificationfromdifferentangles,andconcludesthatthebuildingstructuredynamicanalysisofthecommonlyusedfordampingrayleighdamping;aftermanyyearsofresearchexpertsandscholars,andputsforwarda
3、varietyofdampingmodel,andtheyallhavetheadvantagesanddisadvantages,thispaperintroducesaunifieddampingmodelofquantitativeevaluationmethod,foraspecificproblemshouldbetheuseofreasonablemodel.keywords:damping;dampingmodel;rayleighdamping;dampingmodelevaluationmethod中图分类号：p754.1文献标识码：a文章编号1阻尼的基本概念我们知
4、道,若无外部能源,则任何原来振动的物理系统都会随着时间的增长趋于静止。这是因为系统的能量会因为某些原因而耗散。产生振动系统能量耗散的原因称为阻尼。任何现实的建筑结构系统都具有振动阻尼。阻尼是反映结构体系振动过程中能量耗散特征的参数。阻尼是结构动力分析的基本参数,对结构动力分析结果的准确性有很大的影响。2阻尼产生的原因及实质表达实际结构振动时耗能是多方面的,具体形式相当复杂。而且耗能不像构件尺寸、结构质量、刚度等物理量那样有明确的、直接的测量手段和相应的分析方法,使得阻尼问题难以采用精细的理论分析方法,而只能采用宏观总体表达的方法。结构振动时耗能因素较多,但影响程度有所不同。一般认为振
5、动过程中耗能因素有如下几方面:(1)结构材料内摩擦(由桥梁振动时其建筑材料分子间的内摩擦力所形成);(2)连接处干摩擦或库伦阻尼(构件接触面或点的摩擦);(3)空气阻尼;(4)地基土内摩擦;(5)地基中波的辐射耗能(辐射阻尼)。当结构体系进入弹塑性状态时,构件的塑性耗能将远大于上述各项耗能,一般分析中不将塑性耗能纳入阻尼耗能,而是单独加以表达,地基土产生塑性变形时亦将耗散较多的机械能,是否作为阻尼考虑则视情况不同而定。对于大多数桥梁结构而言,阻尼以考虑上部阻尼为主。目前公认的结论是,以上部结构为主的结构体系具有在相当宽的频率范围内振型阻尼比不变的特征。而地下结构以及动力机械的大块式基
6、础等的阻尼比则随振动频率的增加而增加,符合粘滞阻尼规律。上部结构阻尼耗能中,干摩擦耗能是最主要的部分。上部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干摩擦耗能为主的耗能机制。阻尼耗能显然应与质量(反映附属部分大小)和刚度(反映位移大小)有关,也就是说干摩擦的摩擦系数应与质量和刚度均有关。阻尼表达方法,主要分为两大类:粘滞阻尼和滞回阻尼(复阻尼)。粘滞阻尼假定阻尼力与速度成正比,无论对简谐振动还是非简谐振动得到的振动方程均是线性方程,不仅求解方便,而且能够方便地表达阻尼对频率、共振等的影响,是应用最为广泛的阻尼模型。而且通过将阻尼系数与结构体系的质量、刚度相联系,可以方便地构
7、造出具体的阻尼系数,是目前最常用的阻尼表达方法。滞回阻尼假定应力应变间存在着相位差,从而振动一周有耗能发生。已经提出的各种各样的滞回阻尼模型,其特点是可以得到不随频率改变的振型阻尼比,因而一般认为能较好地反映上部结构阻尼。但该模型在理论上只适用于简谐振动或有限频段内的振动分析。多年来不少学者试图将其推广应用到更一般的动力响应,即推广为无限宽频带上的定常阻尼力,都遇到了有悖于物理事实的困难。按照本文对阻尼实质的分析,滞回阻尼模型显然不够合理,不能考虑附属部分
