12.5阻尼对振动的影响;12.5.2粘滞阻尼理论;12.5.3有阻尼的自由振动(单自由度体系);设微分方程的解为;1.考虑λ<1的情况(即低阻尼情况);设:;可见,低阻尼时(ξ<1时)仍属周期运动,但不是简谐运动(因为不是常数,t是变量),是周期性的衰减运动。;【讨论】下面讨论两个问题:;(2)阻尼对振幅的影响;对上式等号两边取倒数(分子与分母换位后)再取自然对数,;令,称为振幅的对数递减率,则;关于求体系振动n周后的振幅,其计算式为:;再引入初始条件,得:;综合以上的讨论可知:当ξ<1时,体系在自由反应中是会引起振动的;而当阻尼增大到ξ=1时,体系在自由反应中即不引起振动,这时的阻尼常数称为临界阻尼常数,用cr表示;1)求阻尼比:;4)求结构刚度;【例12-20】图示刚架,它的横梁为无限刚性,质量为2500kg,
由于柱顶施以水平位移y0(初始振幅)作有阻尼自由振动。
已测得对数递减率g=0.1。
试求:(1)振幅衰减至初始振幅5%时,所需的周期数n。
(2)若在25s内振幅衰减到初始振幅的5%时,
柱子的总抗剪刚度k11是多少?
(3)阻尼比x是多少?;;【例12-21】图所示门架横梁EI0=∞,质量集中在横梁上,设总质量为m(未知)。为了确定水平振动时门架的动力特性,进行了以下振动实验:在横梁处加一水平力FP=9.8kN,门架发生侧移y0=0.5cm,然后,突然释放,使结构作自由振动。此时,测得周期T=1.5s,并测得一个周期后横梁摆回的侧移为y1=0.4cm。
;(2)求振动5周后的振幅y5;12.5.4有阻尼的强迫振动(ξ<1);在由t=t到t=t+dt的时段内,荷载的微分冲量。此dS引起的动力反应(对于tt)为;4)如果当t=0时,,,则总位移为;相应的动力位移图如图所示(此图可与无阻尼体系的动力位移图相对照)。由图看出,最初引起的最大位移可能接近最大“静”位移的2倍,然后经过衰减振动,最后停留在静力平衡位置上。;3.简谐荷载;于是有;(3)通解y;(4)关于平稳振动(有阻尼)的讨论;现对式推证如下:;即;【讨论1】关于动力系数β的分析结论;1)当ξ由0→1时,相应曲线变得更为平缓。
2)由于有阻尼,且β总是一个有限值,即有两种极端情况,一种最危险情况:;最大值不发生在处,而稍偏左
令即可求得βmax,
若ξ=0.1,则
;比较两式:;下面,通过相位角a变化的三个典型情况,来分析振动时相应各力的平衡关系。;谢谢大家!