概念
使自由振動衰減的各種摩擦和其他阻礙作用,我們稱之為阻尼。阻尼比在土木、機械、航天等領域是結構動力學的一個重要概念,指阻尼系數與臨界阻尼系數之比,表達結構體标準化的阻尼大小。
阻尼比是無單位量綱,表示了結構在受激振後振動的衰減形式。可分為等于1,等于0,大于1,0~1之間4種,阻尼比=0即不考慮阻尼系統,結構常見的阻尼比都在0~1之間.
ζ<1的單自由度系統自由振動下的位移u(t)=exp(-ζwnt)*Acos(wdt-Φ),
其中wn是結構的固有頻率,wd=wn*sqrt(1-ζ^2),Φ為相位移.Φ和常數A由初始條件決定.
計算
對于小阻尼情況:
1)阻尼比可以用定義來計算,及ksai=C/C0;
2)ksai=C/(2*m*w)%w為結構圓頻率
3)ksai=ita/2%ita為材料損耗系數
4)ksai=1/2/Qmax%Qmax為共振點放大比,無量綱
5)ksai=delta/2/pi%delta是對數衰減率,無量綱
6)ksai=Ed/W/2/pi%損耗能與機械能之比再除以2pi
取值方式
對結構基本處于彈性狀态的的情況,各國都根據本國的實測數據并參考别國的資料,按結構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。綜合各國情況,鋼結構的阻尼比一般在0.01-0.02之間(單層鋼結構廠房可取0.05),鋼筋混凝土結構的阻尼比一般在0.03-0.08之間,對于鋼-混凝土結構則根據鋼和混凝土對結構整體剛度的貢獻率取為0.025-0.035。
以上的典型阻尼比的值即為結構動力學在等效秥滞模态阻尼中,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,對于一些常見的材料的損耗因子(對于材料,常稱之為損耗因子,一般可以通過特定關系轉換為阻尼比),可以參考如下數值: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