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瑞利阻尼

瑞利(Rayleigh)阻尼简单、方便,因而在结构动力分析中得到了广泛应用。瑞利(Rayleigh)阻尼假设结构的阻尼矩阵是质量矩阵和刚度矩阵的组合。结构的振型是关于质量矩阵和刚度矩阵正交的,很容易想到,质量矩阵和刚度矩阵的线性组合必定满足正交条件,因此瑞利(Rayleigh)阻尼是一种正交阻尼。

瑞利阻尼基本信息

瑞利阻尼基本原理

式子分别左乘振型的转置
和右乘振型

其中
分别是第
阶振型的阻尼系数、振型质量和刚度,其表达式前面已讲,即:

如果假设结构体系的阻尼满足正交条件,并采用振型叠加法求解,则不必构造整体阻尼,而直接采用振型阻尼比

即可,因为实际结构阻尼测量中都是直接给出阻尼比。构造整体阻尼矩阵的目的是用于时域逐步积分分析,这时满足正交条件的假设,或称采用瑞利(Rayleigh)阻尼的目的,一是矩阵构造方便;而是用正交条件来确定系数

将公式

代入
式子中,得:

如果给定任意两个振型阻尼比

(自振频率是已知的),分别代入上式,即得到关于系数
的两个线性代数方程组,可以解得
,则瑞利(Rayleigh)阻尼也就确定了,假设
给定,可写出计算
的矩阵形式

式子给出的二元一次方程组,可以直接给出其解析表达式

当振型阻尼比
时,
式子简化为:

采用以上公式,经过简单的运算就可以得到进行结构动力反应计算所需的阻尼矩阵。为保证构造的阻尼矩阵合理、可靠,在确定瑞利(Rayleigh)阻尼的常数

时,必须遵循一定的原则,否则构造的阻尼矩阵可能导致计算结果的严重失真。为此,下面分析瑞利(Rayleigh)阻尼的特点。

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瑞利阻尼造价信息

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医技楼阻尼

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  • 2017-08-04
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瑞利阻尼特点

将瑞利(Rayleigh)阻尼分成两项,一项与质量矩阵成正比,一项与刚度矩阵成正比,即

式中,

相应地,阻尼比也分成两项,与质量矩阵成正比项

和与刚度矩阵成正比项
,即

式中,

当常数

确定后,
仅与
有关,图1和图2给出的阻尼比随频率
的变化规律曲线。

由图1可见,与质量矩阵成正比的部分当频率趋于零时,变得无穷大,随着频率的增加而迅速变小;与刚度矩阵成正比的部分,则随着频率的增加而线性增加。

由图2可见,瑞利(Rayleigh)阻尼比

在两个自振频率
(用于确定瑞利阻尼常数的振型阻尼比对应的自振频率)点处等于给定的阻尼比
相等(这是工程中常用的,一般取各振型阻尼比均相同),则当振动频率
区间之内时,阻尼比将小于或等于给定阻尼比,而当频率在这一区间之外时,其阻尼比均大于给定阻尼比,而且距离越远,阻尼越大。

因此,确定瑞利阻尼的原则是:选择的两个用于确定常数

的频率点
要覆盖结构分析中感兴趣的频段。

感兴趣的频率(频段)的确定要根据作用于结构上的外荷载的频率成分和结构的动力特性综合考虑。

在频段

内,阻尼比略小于给定的阻尼比
(在
点有
)。这样,在该频段内由于计算的阻尼略小于实际阻尼,结构的反应将略大于实际的反应,这样的计算结果对工程而言是安全的。如果
选择的好,则可以保证这种增大程度很小。

在频段

以外,其阻尼比将迅速增大,这样频率成分的振动反应会被抑制,其计算值将远远小于实际值,但这一部分不是需要考虑的,或可以忽略的。但是,如果存在对结构设计有重要影响的频率分量,则可能导致严重的不安全。

因此,随意找两个自振频率及相应阻尼比来确定

的方法是不对的,有可能导致严重的误判。 2100433B

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瑞利阻尼概念

瑞利(Rayleigh)阻尼简单、方便,因而在结构动力分析中得到了广泛应用。瑞利(Rayleigh)阻尼假设结构的阻尼矩阵是质量矩阵和刚度矩阵的组合,即

其中
是两个比例系数,分别具有
的量纲。

结构的振型是关于质量矩阵和刚度矩阵正交的,很容易想到,质量矩阵和刚度矩阵的线性组合必定满足正交条件,因此瑞利(Rayleigh)阻尼是一种正交阻尼。满足振型正交条件的阻尼也称为经典阻尼。在

式子中,
是待定的两个常数,可以用实际测量得到的结构阻尼比来确定(实测可直接给出结构的振型阻尼比),或通过给定的两个振型阻尼比的值来确定,为此要把
式子化成由阻尼比表示的形式。

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瑞利阻尼常见问题

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瑞利阻尼文献

瑞利波-仪器组成及工作原理 瑞利波-仪器组成及工作原理

瑞利波-仪器组成及工作原理

格式:ppt

大小:543KB

页数: 未知

瑞利波-仪器组成及工作原理——概述 为了便于用户尽快学习和掌握瑞利波这项探测技术,要求仪器操作人员对YTR(D)瑞利波探测仪的各项技术性能有所了解,在实际工程探测应用中能够熟练操作仪器,提高井下施工技术和数据采集质量,尽快取得矿井地质探测效果。   ...

地基强夯中的瑞利波研究及检测应用 地基强夯中的瑞利波研究及检测应用

地基强夯中的瑞利波研究及检测应用

格式:pdf

大小:543KB

页数: 4页

在强夯过程中,人们常常忽视瑞利波的作用。而在运用瑞利波法对地基的强夯效果进行检测时,一般是在夯前、夯后进行瑞利波法与静载荷、标贯试验等方法的对比;然后根据各种方法的试验结果,采用回归分析的方法,参照以往的经验模型建立工程场地的瑞雷波波速与强夯土体力学参数关系;再以此关系作为基础,对整个工程场地的强夯效果进行大面积检测。作者针对这些问题,分析了瑞利波在地基强夯过程中的作用;并采用回归分析法和人工神经网络的方法,对强夯地基的承载力利用瑞利波实测速度进行了反演研究。研究结果表明,人工神经网络的方法可用于地基强夯的瑞利波法检测中,训练样本集的覆盖范围越广,则反演精度会越高。

瑞利衰落应用

瑞利衰落模型适用于描述建筑物密集的城镇中心地带的无线信道。密集的建筑和其他物体使得无线设备的发射机和接收机之间没有直射路径,而且使得无线信号被衰减、反射、折射、衍射。在曼哈顿的实验证明,当地的无线信道环境确实接近于瑞利衰落。 通过电离层和对流层反射无线电信道也可以用瑞利衰落来描述,因为大气中存在的各种粒子能够将无线信号大量散射。 瑞利衰落属于小尺度的衰落效应,它总是叠加于如阴影、衰减等大尺度衰落效应上。

信道衰落的快慢与发射端和接收端的相对运动速度的大小有关。相对运动导致接收信号的多普勒频移。图3中所示即为一固定信号通过单径的瑞利衰落信道后,在1秒内的能量波动,这一瑞利衰落信道的多普勒频移最大分别为10Hz和100Hz,在GSM1800MHz的载波频率上,其相应的移动速度分别为约6千米每小时和60千米每小时。特别需要注意的是信号的“深衰落”现象,此时信号能量的衰减达到数千倍,即30~40分贝。

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瑞利衰落模型

瑞利分布是一个均值为0,方差为σ^2的平稳窄带高斯过程,其包络的一维分布是瑞利分布。其表达式及概率密度如图1所示。 瑞利分布是最常见的用于描述平坦衰落信号接收包络或独立多径分量接受包络统计时变特性的一种分布类型。两个正交高斯噪声信号之和的包络服从瑞利分布。

瑞利衰落能有效描述存在能够大量散射无线电信号的障碍物的无线传播环境。若传播环境中存在足够多的散射,则冲激信号到达接收机后表现为大量统计独立的随机变量的叠加,根据中心极限定理,则这一无线信道的冲激响应将是一个高斯过程。如果这一散射信道中不存在主要的信号分量,通常这一条件是指不存在直射信号(LOS),则这一过程的均值为0,且相位服从0 到2π 的均匀分布。即,信道响应的能量或包络服从瑞利分布。设随机变量R,于是其概率密度函数如图2所示,其中2σ^2 = E(R^2)。

瑞利衰落概率密度函数

若信道中存在一主要分量,例如直射信号(LOS),则信道响应的包络服从莱斯分布,对应的信道模型为莱斯衰落信道。 通常将信道增益以等效基带信号表示,即用一复数表示信道的幅度和相位特性由此瑞利衰落即可由这一复数表示,它的实部和虚部服从于零均值的独立同分布高斯过程。

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比阻尼容量材料阻尼

阻尼一般可以分为3 类:系统阻尼、结构阻尼以及材料阻尼。系统阻尼是在系统中设置专用阻尼减振器,如减振弹簧、冲击阻尼器等。结构阻尼是在系统的某一振动结构上附加材料或形成附加结构,增加自身的阻尼能力。材料阻尼是材料本身所具有的阻尼特性,它代表了依靠材料本身的阻尼特性消耗机械振动能的能力。与其它两种阻尼相比,材料阻尼是最基本的阻尼形式 ,存在于各种材料之中。 探究材料内部的微观机理,寻求具有高阻尼的材料;在阻尼材料也有着大量的研究,比如像金属橡胶这样的各向异性材料、热熔型阻尼材料、粘滞阻尼材料、各种复合阻尼材料等。总的来说阻尼材料分为粘弹性阻尼材料、高阻尼合金以及复合阻尼材料三种,这些阻尼材料在很多领域都发挥着重要作用。研究材料的阻尼行为,开发具有较高阻尼性能的结构材料,对于解决由振动造成的问题具有十分重要的意义。对结构件的材料阻尼特性进行定量的测量及计算,能够为机械设备的结构设计和生产提供十分重要的参考依据,因此材料阻尼特性测量是减振降噪技术中重要的一个环节。

最常用的材料阻尼测试方法,是参照国标《GBT18258-2000 阻尼材料 阻尼性能测试方法》等阻尼测试标准,将被测材料制作成标准试样,通过激振器等激励手段,激发试样的阻尼振动,获得其共振响应信号,经过数据处理计算出材料阻尼比。材料阻尼测试问题可以归结为系统辨识问题,包括系统、激励和响应三个部分。在材料阻尼测试的问题中,系统即是材料阻尼试样本身,它的阻尼特性参数就是需要识别的系统参数。系统的激励信号由我们给定,通常是瞬态的冲击信号、或者持续激励的扫频信号,激励信号可以通过信号采集直接获得。系统的响应信号就是材料阻尼试样在被激励之后的振动信号,需要使用仪器进行数据采集和数据处理 。

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