阻尼:振動幅度持續下降的物理現象-中文百科頻道

分類

阻尼分線性和扭轉兩種。線性阻尼是兩個零部件沿着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。

巨震作用下非線性黏滞阻尼能有效耗散地震能量，提高框架結構的減震能力及抗倒塌安全儲備，具有良好的抗倒塌性能。

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。産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。為了建立适當的阻尼數學模型，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Fdamping=cx(t)式中，c為阻尼常數(Ns/m)。

作用

（1）阻尼有助于減小機械結構的共振振幅，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後，很快恢複到穩定狀态。

（3）阻尼有助于減少因機械振動産生的聲輻射，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，在動态環境下工作需要有較高的抗震性和動态穩定性，通過各種阻尼處理可以大大的提高其動态性能。

（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

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随機響應方法。

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，得到結構阻尼如圖1所示。

正弦掃描或随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。這兩種方法的區别在于施加的激勵不同，一種是正弦激勵，一種是随機激勵。圖1所示的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圖1所示的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拟合(見圖2)，再根據圖1的方法得到結構阻尼。

狀态

無阻尼導航狀态

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産生受激振蕩，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标定，以使回路振蕩周期滿足舒勒調諧條件。

水平阻尼導航狀态

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，為縮短慣性平台的水平調平時間，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。

外速度阻尼導航狀态

亦稱外阻尼。導航過程中利用外部速度信息與慣導内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内阻尼。内阻尼加到網絡中，将導緻系統不再滿足舒勒調諧條件，破壞了加速度對系統的無幹擾條件，因而在載體運動時，必将産生系統誤差，這種誤差随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。為克服引入阻尼後所産生的誤差，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産生的誤差，這種方式稱為外速度阻尼。

陀螺漂移

由幹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闆受激發振動而産生的，金屬薄闆本身阻尼很小，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闆構件上噴塗或粘貼一層高内阻的黏彈性材料，如瀝青、軟橡膠或高分子材料。當金屬薄闆振動時，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，有機矽橡膠，聚氯乙烯，環氧樹脂類膠及泡沫塑料構成的複合阻尼。

金屬薄闆上如果塗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闆上的阻尼材料，引起阻尼材料内部的摩擦和相互錯動。由于阻尼材料的内耗損、内摩擦大，使相當部分的金屬薄闆振動能量被耗損而變成熱能散掉，減弱了闆的彎曲振動，并且能縮短薄闆被激振後的振動時間，從而降低金屬闆輻射噪聲的能量，達到降噪目的。