【拉布索思】谐响应中阻尼的设置及其工程应用.pdf

【拉布索思】谐响应中阻尼的设置及其工程应用 讨论背景 这里主要讨论的是ANSYS （Workbench ）中模态叠加法（包括瞬态中用模态叠加）的阻 尼比（包括α 、β 阻尼）设置问题，不考虑材料的阻尼比。 各阻尼比的解释 这里会把阻尼都写成阻尼比的形式，因为阻尼比最直观，也可以在实验中得到。那么， 总阻尼比为： 其中， 是常值阻尼比，是作用于所有阶的模态，而且值是恒定的，在Constant Damping Ratio 设置； 是第i 阶模态的阻尼比，用来设定某些阶的阻尼比，要通过命令MDAMP 设置 （命令 解释请看help，命令使用实例请看下面例子）； ，这是β 阻尼相应的阻尼比，也是作用于所有阶的模态，但值随频 率增大而线性增大。HELP 中说，在很多实际结构问题中，α 会被忽略，所以上式中就没有 α 只有β ，我是这么猜的，因为通常实际问题的频率都在几十到几千赫兹不等，那么 就 比较小，可以忽略。反正，在Workbench 界面中是没有α 的设置项的，默认α =0，要设的 话就要加命令，这里也不讨论α 了。那么β 值就决定了这个阻尼比，而因为β 值是恒定的， 所以这个阻尼比会随频率增大而线性增大，就能起到抑制高频的作用。AWB 中有两种输入 β 阻尼的方法，一是直接输入β 值 （Direct Input），二是输入某个频率下的阻尼比 （Damping vs Frequency ），系统就会根据 来计算出β 值，界面中的Beta Damping Measure 就是 。通过两种输入方法设置了β 值后，系统就会自动求出各阶的β 阻尼比 ，个人喜欢 用第二种方法，因为设置阻尼比更直观，结合使用另外两个阻尼比时会更方便； 注意，三个阻尼比的效果是叠加的。 为什么要设置阻尼？ 首先，加阻尼对共振频率的影响很小，比如是固有频率乘以 ，所以阻尼对共振 频率的影响可以忽略。那我认为，阻尼的主要作用是压低共振处的幅值，使频响曲线变得更 平缓。而实际结构中一定有阻尼，所以分析中适当设置一定的阻尼会比较接近实际。如果阻 尼都取为 0 （默认值）的话，频呼曲线的峰值会相当大，理论上是无穷大的。（小插曲：我 想过用单自由度的弹簧质量系统计算，将固有频率调成整数，然后做谐响应，看它算到这个 频率的时候会不会报错。但发现，固有频率 中π是无理数，所以频率调不成整数。 然后我就在模态分析的Solution Information 里找到那个13 位的固有频率，让谐响应经过这 个频率，出来峰值很高但还是没报错，于是我把这个数再细分成1000 份，那就是精度有16 位了，呵呵，这时不会报错，但在固有频率处就会出现了很奇特的现象，这里卖个关子，大 家有兴趣的话自己试试吧。） 那么阻尼应该设置多大才合适呢，阻尼比应该设置哪个呢？ 现在阻尼问题都研究得不是很透彻，并没有很多的理论支持，所以在做项目时老板都是 叫我多取几个