比阻尼容量簡(jiǎn)介

阻尼是材料的三大功能特性（超塑性、阻尼特性和形狀記憶特性）之一，它能夠?qū)⒉牧系臋C(jī)械振動(dòng)能量通過內(nèi)部機(jī)制不可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)槠渌问降哪芰?，因?yàn)闄C(jī)械振動(dòng)能的耗散是通過內(nèi)部機(jī)制來完成的，所以材料的這種性質(zhì)也稱為內(nèi)耗或超聲衰減 。比阻尼容量是指材料在一個(gè)振動(dòng)循環(huán)中吸收的能量與最大位移的勢(shì)能之比，主要用來描述材料阻尼的大小。對(duì)于鋼筋混凝土受迫振動(dòng)條件下的材料阻尼值，研究者們做了一些研究工作，其中文捷以鋼筋混凝土材料在受迫振動(dòng)條件下彈性階段的材料阻尼值作為研究對(duì)象，根據(jù)阻尼為損耗能量總和的特點(diǎn)，以損耗因子，又稱比阻尼容量，即損耗能量與總應(yīng)變能的比值，作為表征材料阻尼值的參數(shù)。比阻尼容量計(jì)算以以阻尼比ζ為準(zhǔn)，它們之間可以相互換算。

阻尼一般可以分為3 類：系統(tǒng)阻尼、結(jié)構(gòu)阻尼以及材料阻尼。系統(tǒng)阻尼是在系統(tǒng)中設(shè)置專用阻尼減振器，如減振彈簧、沖擊阻尼器等。結(jié)構(gòu)阻尼是在系統(tǒng)的某一振動(dòng)結(jié)構(gòu)上附加材料或形成附加結(jié)構(gòu)，增加自身的阻尼能力。材料阻尼是材料本身所具有的阻尼特性，它代表了依靠材料本身的阻尼特性消耗機(jī)械振動(dòng)能的能力。與其它兩種阻尼相比，材料阻尼是最基本的阻尼形式 ，存在于各種材料之中。 探究材料內(nèi)部的微觀機(jī)理，尋求具有高阻尼的材料；在阻尼材料也有著大量的研究，比如像金屬橡膠這樣的各向異性材料、熱熔型阻尼材料、粘滯阻尼材料、各種復(fù)合阻尼材料等。總的來說阻尼材料分為粘彈性阻尼材料、高阻尼合金以及復(fù)合阻尼材料三種，這些阻尼材料在很多領(lǐng)域都發(fā)揮著重要作用。研究材料的阻尼行為，開發(fā)具有較高阻尼性能的結(jié)構(gòu)材料，對(duì)于解決由振動(dòng)造成的問題具有十分重要的意義。對(duì)結(jié)構(gòu)件的材料阻尼特性進(jìn)行定量的測(cè)量及計(jì)算，能夠?yàn)闄C(jī)械設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和生產(chǎn)提供十分重要的參考依據(jù)，因此材料阻尼特性測(cè)量是減振降噪技術(shù)中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。

最常用的材料阻尼測(cè)試方法，是參照國(guó)標(biāo)《GBT18258-2000 阻尼材料 阻尼性能測(cè)試方法》等阻尼測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，將被測(cè)材料制作成標(biāo)準(zhǔn)試樣，通過激振器等激勵(lì)手段，激發(fā)試樣的阻尼振動(dòng)，獲得其共振響應(yīng)信號(hào)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理計(jì)算出材料阻尼比。材料阻尼測(cè)試問題可以歸結(jié)為系統(tǒng)辨識(shí)問題，包括系統(tǒng)、激勵(lì)和響應(yīng)三個(gè)部分。在材料阻尼測(cè)試的問題中，系統(tǒng)即是材料阻尼試樣本身，它的阻尼特性參數(shù)就是需要識(shí)別的系統(tǒng)參數(shù)。系統(tǒng)的激勵(lì)信號(hào)由我們給定，通常是瞬態(tài)的沖擊信號(hào)、或者持續(xù)激勵(lì)的掃頻信號(hào)，激勵(lì)信號(hào)可以通過信號(hào)采集直接獲得。系統(tǒng)的響應(yīng)信號(hào)就是材料阻尼試樣在被激勵(lì)之后的振動(dòng)信號(hào)，需要使用儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)處理 。

阻尼比是無單位量綱，在土動(dòng)力學(xué) 中為材料阻尼的 一種量度，表示了結(jié)構(gòu)在受激振后振動(dòng)的衰減形式?？煞譃榈扔?，等于0, 大于1，0~1之間4種，阻尼比=0即不考慮阻尼系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)常見的阻尼比都在0~1之間。阻尼比用于表達(dá)結(jié)構(gòu)阻尼的大小，是結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性之一，是描述結(jié)構(gòu)在振動(dòng)過程中某種能量耗散的術(shù)語，引起結(jié)構(gòu)能量耗散的因素（或稱之為影響結(jié)構(gòu)阻尼比的因素）很多，主要有（1）材料阻尼、這是能量耗散的主要原因（2）周圍介質(zhì)對(duì)振動(dòng)的阻尼。（3）節(jié)點(diǎn)、支座聯(lián)接處的阻尼（4）通過支座基礎(chǔ)散失一部分能量。（5）結(jié)構(gòu)的工藝性對(duì)振動(dòng)的阻尼。2100433B

阻尼就是使自由振動(dòng)衰減的各種摩擦和其他阻礙作用。阻尼比在土木、機(jī)械、航天等領(lǐng)域是結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的一個(gè)重要概念，指阻尼系數(shù)與臨界阻尼系數(shù)之比，表達(dá)結(jié)構(gòu)體標(biāo)準(zhǔn)化的阻尼大小。阻尼比是無單位量綱，表示了結(jié)構(gòu)在受激振后振動(dòng)的衰減形式?？煞譃榈扔?，等于0,大于1，0~1之間4種，阻尼比=0即不考慮阻尼系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)常見的阻尼比都在0~1之間 .

主要針對(duì)土木、機(jī)械、航天等領(lǐng)域的阻尼比定義來講解。阻尼比用于表達(dá)結(jié)構(gòu)阻尼的大小，是結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性之一，是描述結(jié)構(gòu)在振動(dòng)過程中某種能量耗散的術(shù)語，引起結(jié)構(gòu)能量耗散的因素（或稱之為影響結(jié)構(gòu)阻尼比的因素）很多，主要有：（1）材料阻尼、這是能量耗散的主要原因；（2）周圍介質(zhì)對(duì)振動(dòng)的阻尼；（3）節(jié)點(diǎn)、支座聯(lián)接處的阻尼；（4）通過支座基礎(chǔ)散失一部分能量 。

對(duì)結(jié)構(gòu)基本處于彈性狀態(tài)的的情況，各國(guó)都根據(jù)本國(guó)的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)并參考別國(guó)的資料，按結(jié)構(gòu)類型和材料分類給出了供一般分析采用的所謂典型阻尼比的值。綜合各國(guó)情況，鋼結(jié)構(gòu)的阻尼比一般在0.01－0.02之間（單層鋼結(jié)構(gòu)廠房可取0.05），鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的阻尼比一般在0.03－0.08之間，對(duì)于鋼-混凝土結(jié)構(gòu)則根據(jù)鋼和混凝土對(duì)結(jié)構(gòu)整體剛度的貢獻(xiàn)率取為0.025－0.035 。

以上的典型阻尼比的值即為結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)在等效秥滯模態(tài)阻尼中，采用的阻尼比的值。該阻尼比即為各階振型的阻尼比的值。另外，對(duì)于一些常見的材料的損耗因子（對(duì)于材料，常稱之為損耗因子，一般可以通過特定關(guān)系轉(zhuǎn)換為阻尼比），可以參考如下數(shù)值：鋼、鐵：1E-4~6E-4，鋁：1E-4；銅：2E-3；粘彈性材料：0.2~5；軟木塞：0.13~0.17；混凝土：0.015~0.05，等等 。

主要針對(duì)土木、機(jī)械、航天等領(lǐng)域的阻尼比定義來講解。阻尼比用于表達(dá)結(jié)構(gòu)阻尼的大小，是結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性之一，是描述結(jié)構(gòu)在振動(dòng)過程中某種能量耗散的術(shù)語，引起結(jié)構(gòu)能量耗散的因素（或稱之為影響結(jié)構(gòu)阻尼比的因素）很多，主要有（1）材料阻尼、這是能量耗散的主要原因。（2）周圍介質(zhì)對(duì)振動(dòng)的阻尼。 （3）節(jié)點(diǎn)、支座聯(lián)接處的阻尼（4）通過支座基礎(chǔ)散失一部分能量。（5）結(jié)構(gòu)的工藝性對(duì)振動(dòng)的阻尼。

系統(tǒng)阻尼比，系統(tǒng)阻尼系數(shù)與臨界阻尼系數(shù)之比。是描述二階系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性的指標(biāo)之一。按其取值，可將系統(tǒng)狀態(tài)劃分為發(fā)散狀態(tài)、欠阻尼減幅振蕩狀態(tài)、臨界阻尼狀態(tài)、過阻尼狀態(tài)及無阻尼等幅振蕩狀態(tài)。