将 式子分别左乘振型的转置 和右乘振型 得
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 和 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,即得到关于系数和的两个线性代数方程组,可以解得和,则瑞利(Rayleigh)阻尼也就确定了,假设和给定,可写出计算和的矩阵形式
对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)阻尼的常数和时,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。