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1、为了适应公司新战略的发展，保障停车场安保新项目的正常、顺利开展，特制定安保从业人员的业务技能及个人素质的培训计划不同材料的阻尼阻尼性能及阻尼机理前言机械构件受到外界激励后将产生振动和噪声；宽频带随机激振引起结构的多共振峰响应，可以使电子器件失效，仪器仪表失灵，严重时甚至造成灾难性后果。目前，武器装备和飞行器的发展趋向高速化和大功率化，因而振动和噪声带来的问题尤为突出1。振动也会影响机床的加工精度和表面粗糙度，加速结构的疲劳损坏和失效，缩短机器寿命；另外振动还可以造成桥梁共振断裂，产生噪声，造成环境污染2。由此可见，减振降噪在工程结构、机械、建筑、汽车，特别是在航空航天和其他军事领域具有及其重要
2、的意义。阻尼技术是阻尼减振降噪技术的简称。通常把系统耗损振动能或声能的能力称为阻尼，阻尼越大，输入系统的能量则能在较短时间内耗损完毕。因而系统从受激振动到重新静止所经历的时间过程就越短，所以阻尼能力还可理解为系统受激后迅速恢复到受激前状态的一种能力。由于阻尼表现为能量的内耗吸收，因此阻尼材料与技术是控制结构共振和噪声的最有效的方法1。研究阻尼的基本方法有三大类13：系统阻尼。就是在系统中设置专用阻尼减振器，如减振弹簧，冲击阻尼器，磁电涡流装置，可控晶体阻尼等。结构阻尼。在系统的某一振动结构上附加材料或形成附加结构，增大系统自身的阻尼能力，这类方法包括接合面、库伦摩擦阻尼、泵动阻尼和复合结构阻尼
3、。材料阻尼。是依靠材料本身所具有的高阻尼特性达到减振降噪的目的。它包括粘弹性材料阻尼、阻尼合金和复合材料阻尼。本文主要论述阻尼材料的表征方法，阻尼分类，阻尼测试方法，各种阻尼机理，高阻尼合金及其复合材料，高阻尼金属材料最新研究进展，高阻尼金属材料发展中存在的问题及发展方向，高阻尼金属的应用等内容。第一章内耗机理、内耗的定义振动着的物体，即使与外界完全隔绝，其机械振动也会逐渐衰减下来。这种使机械能量耗散变为热能的现象，叫做内耗，即固体在振动当中由于内部的原因而引起的能量消耗。在英文文献中通用“internalfriction”表示内耗。另外，在工程上用“阻尼本领”，对于高频振动则称为“超声衰减”
4、，其实与内耗一样都是表征同一个物理过程4。产生内耗的原因是固体内部的结构特点和结构缺陷，因而通过内耗测量可以灵敏地反映固体内部结构的特点以及各种结构缺陷的运动变化和交互作用的情况5。由此可见，内耗是一种很好的研究晶界的工具，它能够在不破坏试样的情况下，查知材料中晶界的动态性质。内耗与静态观测手段相配合，可以加深对晶界性质及其动力学行为的认识4。总的来说，我们可以认为驰豫、后效是非弹性在静态过程中的表现，而阻尼、内耗则是非弹性在动态过程中的表现.比较起来，非弹性对振动过程的影响更为重要，故人们往往以对内耗的实验研究来代替对非弹性的实验研究6。、阻尼性能的描述及表征阻尼和应力应变的关系根据弹性理论
5、中的虎克定律，材料在弹性变形过程中应力与应变之间满足如下关系：=M(1-1)其中M代表弹性模量E或剪切摸量G。上述公式的成立应满足三个条件7，即：应变对应力的响应是线性的；应力和应变相位相同；应变是应力的单值函数。但实际加载过程中，应力与应变之间往往不能同时满足上述三个条件，即非理想弹性；此时将产生阻尼，非弹性常表现为滞弹性和粘弹性，滞弹性根据应力应变之间是否满足线性关系分为线性和非线性滞弹性，因此阻尼也可分为线性和非线性滞弹性阻尼及粘弹性阻尼5，如图1-1所示。图1-1应(转载于:写论文网:不同材料的阻尼)力应变回线8图1-2在周期应力作用下的应力应变关系8当材料受循环载荷作用时，应力应变之
6、间的实际关系如下8、9：=0exp(it)(1-2)=0expi(t-)(1-3)=/T2(1-4)其中0和0为应力和应变的振幅；t为时间；为应变波形滞后应力波形的时间；为振动的角频率，为应变滞后应力的相位角差；T振动周期，图1-2所示。根据复模量定义3：E?0eia?E(cos?isin?)(1-6)E?E?iE?E(1?i?)其中为粘弹性阻尼材料的损耗因子，它是衡量阻尼材料耗散振动能量的主要指标之一，它与每周振动所损耗的能量与储存能量之比成正比。表示为“E?tg?E式中E*复拉伸模量；E复拉伸模量的实部，也称为贮能拉伸模量，表示为E=Ecos(1-8)E复拉伸模量的虚部，它决定阻尼材料受到
7、拉压变形时转变成热的能量损耗，所以又称为?0耗能拉伸模量，表示为E=Esin=E(1-9)常见的用于表征材料阻尼性能的参数及它们之间的关系如下：损耗系数、损耗正切tan和损失角损耗系数为损失摸量与存储摸量之比，其与损耗正切和损失角的关系如下：E?tan?(1-10)E材料的阻尼能力越高,相位差角越大,因此可用相位差角来表征材料阻尼能力的大小在实际应用中,如果内耗很小,则相位差角的测量是很困难的,因此该法适用于内耗较大的情形8，。(2)比阻尼(或)10材料受循环载荷，应变落后于应力，在应力与应变曲线上形成一个滞后圈，如图1-1所示。振动循环一周中，损失能量W为：(1-11)存储的最大能量W为：(
8、1-12)在高阻尼合金的研究中，习惯采用W/W来衡量内耗的大小，称为“比阻尼性能”；而物理上为了与阻尼的电磁回路相对应，常采用Q-1来表示阻尼，这里Q时振动系统的品质因子。类似于电磁回路中品质因子的定义1?W?1Q?2?W(3)对数衰减率4材料在自由振动过程中，其振动幅度将逐渐衰减，如图1-3所示。衰减得越快，表明材料的阻尼能力越高，材料的阻尼性能与相邻两振幅间有如下关系(1-14)进一步推导可知：22?An?An?WAn?1?2ln?WA2?A2?(1-15)n?1n?1?AA2或?n?lnn?0.69时），内耗值为An?1An?11?W1?1Q?(1-16)2?W?式中，为对数衰减率；An
9、、An+1分别为第n次、第n+1次振动时的振幅，n为振动次数(n=1，2，3，)。由此可见，对数衰减率表征了振幅的衰减程度，它的值越大，则振幅衰减越大，阻尼性能越高。此方法属于共振法的一种，适于测试声频阻尼8。图1-3振动的自由衰减曲线8(4)品质因子倒数Q-1用不同频率的外力来激发试样,当外加应力的频率等于试样的共振频率时,则试样振动的振幅最大,如图1-4所示。在同样的情况下,材料阻尼性能越高,则共振振幅越小,共振峰越宽,因此可用共振峰的尖锐程度来表征材料阻尼能力的大小,即材料的阻尼与振动振幅为共振振幅一半时所对应的频率差值和共振频率有下列关系8:(1-17)式中Q-1为品质因子的倒数；f为
10、共振振幅一半处频率差值f2-f1(Hz)；fr为共振频率值(Hz)。当内耗较小时,共振峰很尖锐,则共振峰宽不易测试；内耗越大，共振峰越宽，测量越准。此方法与对数衰减率一样，适于测试声频阻尼8。超声衰减11在兆频范围内常用脉冲法激发振动，内耗使用穿过材料的脉冲声波的衰减来测量，衰减系数定义为因此可用下式表示：为声波波长，则(1-20)图1-4强迫振动中的共振峰8、内耗量度值的换算及测量方法选择对衰减较小的场合，tan1时，内耗值都很小；只有当=1时，内耗达到最大值。因此滞弹性内耗有一下特征：内耗与频率有关而与振幅无关。图1-5恒应力下的应变驰豫和恒应变下的应力驰豫过程示意图10用阻尼材料控制梁的
11、振动研究课程设计任务书课程设计任务书阻尼的问题wudingyi积分49帖子37#1XX-1-2119:51我在论坛上看到可以用mp,damp命令来输入材料的材料阻尼系数；但是在ansys的帮助文件中是这样说明的：MP,Lab,MAT,C0,C1,C2,C3,C4LabDAMPKmatrixmultiplierfordamping.Note:Ifusedinanexplicitdynamicanalysis,thevaluecorrespondstothepercentageofdampinginthehighfrequencydomain.Forexample,roughlycorrespon
12、dsto10%dampinginthehighfrequencydomain.DMPRConstantmaterialdampingcoefficient.我对上面的理解是：输入材料的阻尼系数应该是用mp,dmpr而mp,damp到底输入的是什么，从上面我感觉和瑞利阻尼中的刚度阻尼系数重复，或者他是用来将材料阻尼系数等效为刚度阻尼系数来输入，如果是，该如何等效？请同行明示，谢谢！wms328积分220帖子153mysuper积分3帖子3wudingyi#2XX-1-2320:21我也想问下阻尼的问题:一般做什么分析要考虑阻尼?是不是实际工程的计算分析都要考虑阻尼,从而在材料属性中输入阻尼系数!
13、希望有人能帮忙解开疑惑!谢谢#3XX-1-2412:38楼主说的材料属性中阻尼项我也很想知道在用combin14单元模拟阻尼单元时要求材料属性中mp,damp一项不知道具体表示什么，在combin14单元实常数中定义了阻尼系数后，随意改变mp,damp项似乎对结构的动力响应没有影响，不只是何原因#4XX-1-2621:39你应该做的是完全瞬态分析，在ansys中对其有两种阻尼输入模式，一积分49帖子37个是mp,damp输入材料阻尼，另一个是单元阻尼，而对于其他一切的以阻尼比的形式输入的阻尼参数，程序一律忽略。我想你改变了mp,damp的值后应该还是有一定的影响，只是影响可能很小，在你输出的响
14、应中没有表达出来，原应就是，材料阻尼和单元阻尼同时对整个阻尼矩阵有贡献，但你combin14单元作为阻尼单元一般对阻尼矩阵的贡献远远大于材料阻尼的贡献。你可以调整材料阻尼到和单元阻尼一个量级应该就可以看到变化了。wudingyi积分49帖子37#5XX-1-2621:49只有当力和时间的相关性很重要的时候才考虑阻尼的影响，也就是说在静力分析中一般不考虑阻尼的影响，而在动力分析中考虑阻尼的影响在ansys中也不止材料阻尼一种输入方法，有瑞利阻尼，材料阻尼，模态阻尼比，常数阻尼比，单元阻尼等等，同时瑞利阻尼又由alph,betad阻尼输入。每种不同的分析类型给定了不同的阻尼输入方式，具体看ansys帮助文件。#6XX-1-2717:02多谢楼上两位的指教!我想再问下:单元阻尼是怎么回事?在ANSYS中如何输入?能不能告诉我每种不同的分析类型给定了不同的阻尼输入方式具体在帮助文件中的位置?谢谢!wms328积分220帖子153wms328积分220帖子153#7XX-1-2719:39自己找到了,搜索ElementDamping或者Dam
