[科普中国]-比阻尼容量

阻尼描述了结构振动过程中能量耗散的机理，影响阻尼的因素很多，主要的有介质阻尼、外摩擦阻尼、材料内阻尼、辐射阻尼等。比阻尼容量是在振动的一个循环中所吸收的能量与该循环中在最大位移时的势能之比。用来描述介质的材料阻尼。

简介阻尼是材料的三大功能特性（超塑性、阻尼特性和形状记忆特性）之一，它能够将材料的机械振动能量通过内部机制不可逆地转变为其它形式的能量，因为机械振动能的耗散是通过内部机制来完成的，所以材料的这种性质也称为内耗或超声衰减1。比阻尼容量是指材料在一个振动循环中吸收的能量与最大位移的势能之比，主要用来描述材料阻尼的大小。对于钢筋混凝土受迫振动条件下的材料阻尼值，研究者们做了一些研究工作，其中文捷以钢筋混凝土材料在受迫振动条件下弹性阶段的材料阻尼值作为研究对象，根据阻尼为损耗能量总和的特点，以损耗因子，又称比阻尼容量，即损耗能量与总应变能的比值，作为表征材料阻尼值的参数。比阻尼容量计算以以阻尼比ζ为准，它们之间可以相互换算。

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2。

阻尼比阻尼比是无单位量纲，在土动力学 中为材料阻尼的 一种量度，表示了结构在受激振后振动的衰减形式。可分为等于1，等于0, 大于1，0~1之间4种，阻尼比=0即不考虑阻尼系统，结构常见的阻尼比都在0~1之间。阻尼比用于表达结构阻尼的大小，是结构的动力特性之一，是描述结构在振动过程中某种能量耗散的术语，引起结构能量耗散的因素（或称之为影响结构阻尼比的因素）很多，主要有（1）材料阻尼、这是能量耗散的主要原因（2）周围介质对振动的阻尼。（3）节点、支座联接处的阻尼（4）通过支座基础散失一部分能量。（5）结构的工艺性对振动的阻尼。

本词条内容贡献者为:

王强 - 副教授 - 西南大学