阻尼

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阻尼(damping)是指搖蕩系統或振動系統受到阻滯使能量隨時間而耗散的物理現象。船舶或漂浮的海洋結構物在波浪中作搖蕩運動時,阻尼主要是黏性阻尼、興波阻尼等外部阻尼。

對船舶或海洋結構物的結構振動而言,則除外部阻尼外,尚有各結構構件在振動時相互摩擦的阻尼和材料的內部阻尼。

分類

阻尼 阻尼分線性和扭轉兩種,線性阻尼是兩個零部件沿著特定的方向移動一段距離的力。可以指定兩個零件上阻尼的位置,COSMOSMmotion據此來計算 阻尼力

結構

動載荷作用下的結構響應很大程度上取決于阻尼特性。因此,了解結構的阻尼極為重要。衛星結構的阻尼機理很難描述。產生阻尼的最重要因素有:材料阻尼、連接部位的阻尼、空氣阻尼效應。為了建立適當的阻尼數學模型,研究者們付出了大量的努力,提出了黏性阻尼、結構阻尼、黏彈性阻尼、 庫侖阻尼 或更一般的非線性阻尼。

對空間結構來說,阻尼模型中一般規定阻尼正比于速度。即 $$$$formula$$$$ 式中,c為阻尼常數 $$$$formula$$$$ 。

作用

(1)阻尼有助于減小機槭結構的共振振幅,從而避免結構因動應力達到極限造成結構破壞。

(2)阻尼有助于機械系統受到瞬時沖擊后,很快恢復到穩定狀態。

(3)阻尼有助于減少因機械振動產生的聲輻射,降低機械性噪聲。許多機械構件,如交通運輸工具的殼體、鋸片的噪聲,主要是由振動引起的,采用阻尼能有效的抑制共振,從而降低噪聲。

(4)可以提高各類機床、儀器等的加工精度、測量精度和工作精度。各類機器尤其是 精密機床 ,在動態環境下工作需要有較高的抗震性和動態穩定性,通過各種阻尼處理可以大大的提高其動態性能。

(5)阻尼有助于降低結構傳遞振動的能力。在機械系統的隔振結構設計中,合理地運用阻尼技術,可使隔振、減振的效果顯著提高。

測量方法

阻尼 總的來說阻尼測量方法有三種:①對數衰減方法;②正弦掃描方法;③隨機響應方法。

對數衰減法是給結構一個初始激勵,記錄下結構的自由衰減響應時程,得到結構阻尼。

正弦掃描或隨機響應方法都是給結構施加激勵,記錄下結構的振動響應時程,并對響應時程做頻譜分析,采用半功率帶寬法得到結構阻尼,如圖1所示。這兩種方法的區別在于施加的激勵不同,一種是正弦激勵,一種是隨機激勵,是理想情況下的頻譜圖,對于大多數結構來說,頻譜分析都不能得到光滑單峰的頻譜曲線,因此通常先采用最小二乘法對頻譜曲線進行擬合,再根據方法得到結構阻尼。

狀態

無阻尼導航狀態

導航過程中,慣性系統的水平和方位回路均不加任何阻尼校正網絡的導航工作方式。

根據舒勒調諧原理可知,當系統回路具有84.4min的舒勒調諧周期時,系統能在接近地球表面處以任何方式運動而不會產生受激振蕩,即系統不受載體運動加速度的影響。 慣性導航系統 中常用此原理以消除載體機動時對 導航系統 的影響。慣性導航系統中,還常用無阻尼導航方式實現加速度計的標定,以使回路 振蕩周期 滿足舒勒調諧條件。

水平阻尼導航狀態

導航過程中慣導的水平回路加入阻尼校正網絡的導航方式。

慣性導航系統中,為縮短 慣性平臺 的水平調平時間,實現水平回路的快速校正,常在水平回路中引入阻尼環節,以提高 系統振蕩 頻率,縮短系統振蕩周期。

外速度阻尼導航狀態

亦稱外阻尼。導航過程中利用外部速度信息與慣導內部計算得到的速度信息進行比較,以其差值對系統進行阻尼的導航工作方式。

為使舒勒周期振蕩加以衰減,常在舒勒回路中加入水平阻尼網絡。以系統本身取出的速度信息,通過阻尼網絡再加到系統中去,以達到阻尼的目的,這種阻尼方式通常稱為內阻尼。內阻尼加到網絡中,將導致系統不再滿足舒勒調諧條件,破壞了加速度對系統的無干擾條件,因而在載體運動時,必將產生系統誤差,這種誤差隨加速度和速度的增加而增加,而且需要經過幾個振蕩周期才能逐漸衰減下來。為克服引入阻尼后所產生的誤差,通常通過引入外部速度信息,達到既能阻尼,又能補償加速度和速度對系統產生的誤差,這種方式稱為外速度阻尼。

陀螺漂移

由干擾力矩引起的 陀螺儀 自轉軸偏離給定方向的進動。

減振原理

有很多噪聲是因金屬薄板受激發振動而產生的,金屬薄板本身阻尼很小,而聲輻射效率很高,例如各類 輸氣管道 、機器的外罩、車船和飛機的殼體等。降低這種振動和噪聲,普遍采用的方法是在金屬薄板構件上噴涂或粘貼一層高內阻的黏彈性材料,如 瀝青軟橡膠 或高分子材料。當金屬薄板振動時,由于 阻尼作用 ,一部分振動能量轉變為熱能,而使振動和噪聲降低。

減振材料

黏彈性 阻尼材料

常用的黏彈性材料是高分子聚合物,如 氯丁橡膠有機硅橡膠聚氯乙烯環氧樹脂 類膠及泡沫塑料構成的復合阻尼。

金屬薄板上如果涂敷上黏彈性材料可以減 弱金屬 彎曲振動的強度。當金屬發生彎曲振動時,其振動能量迅速傳遞給緊密貼在薄板上的阻尼材料,引起阻尼材料內部的摩擦和相互錯動。由于阻尼材料的內耗損、內摩擦大,使相當部分的金屬薄板振動能量被耗損而變成熱能散掉,減弱了板的彎曲振動,并且能縮短薄板被激振后的振動時間,從而降低金屬板輻射噪聲的能量,達到降噪目的。

阻尼金屬

阻尼金屬又稱為 減振合金 ,可作為結構材料直接代替機械中振動和發聲強烈的部件,也可制成阻尼層粘貼在振動部件上,均可取得減振降噪效果。

附加 阻尼結構

在振動板件上附加阻尼結構的常用方法有自由阻尼層和約束阻尼層結構兩種。

中文名
阻尼
外文名
damping
應用
阻尼鉸鏈,阻尼滑軌
產品
DTC阻尼滑軌、DTC阻尼鉸鏈
作用
測量方法
分類
產生因素