阻尼比

阻尼就是使自由振動衰減的各種摩擦和其他阻礙作用。在土木、機械、航天等領域是結構動力學的一個重要概念，指阻尼係數與臨界阻尼係數之比，表達結構體標準化的阻尼大小。

基本介紹

• 中文名：阻尼比
• 定義：各種摩擦和其他阻礙作用
• 領域：土木、機械、航天
• 學科：結構動力學

主要概念

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。可分為等於1，等於0, 大於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(-ζ wn t)*A cos (wd t - 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。

影響因素

主要針對土木、機械、航天等領域的阻尼比定義來講解。阻尼比用於表達結構阻尼的大小，是結構的動力特性之一，是描述結構在振動過程中某種能量耗散的術語，引起結構能量耗散的因素（或稱之為影響結構阻尼比的因素）很多，主要有（1）材料阻尼、這是能量耗散的主要原因。（2）周圍介質對振動的阻尼。 （3）節點、支座聯接處的阻尼（4）通過支座基礎散失一部分能量。（5）結構的工藝性對振動的阻尼。

計算方法

對於小阻尼情況：

1) 阻尼比可以用定義來計算，及ζ=C/C0；

2) ζ=C/(2*m*w) % w為結構圓頻率

3) ζ=ita/2 % ita 為材料損耗係數

4) ζ=1/2/Qmax % Qmax 為共振點放大比，無量綱

5) ζ=delta/2/pi % delta是對數衰減率，無量綱

6) ζ=Ed/W/2/pi % 損耗能與機械能之比再除以4pi

取值方式

對結構基本處於彈性狀態的的情況，各國都根據本國的實測數據並參考別國的資料，按結構類型和材料分類給出了供一般分析採用的所謂典型阻尼比的值。《建築抗震設計規範》GB50011-2010第8.2.2條規定，鋼結構抗震計算的阻尼比宜符合下列規定：（1）多遇地震下的計算，高度不大於50m是可取0.04，高度大於50m且小於200m時可取0.03，高度不小於200m時宜取0.02.（3）罕遇地震下的彈塑性分析，阻尼比可取0.05。

鋼筋混凝土結構的阻尼比一般在0.03－0.08之間，對於鋼-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滯模態阻尼中，採用的阻尼比的值。該阻尼比即為各階振型的阻尼比的值。

另外，對於一些常見的材料的損耗因子（對於材料，常稱之為損耗因子，一般可以通過特定關係轉換為阻尼比），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