有关动力分析中的阻尼问题

zhengmai0101

在Transient 分析的 Full 方法中，可用的阻尼就只有Rayleigh 阻尼（Alphad,betad）和材料相关的阻尼（MP,DAMP），以及单元阻尼。而和材料相关的阻尼在 Full 方法中其实还是和材料相关的 Beta 阻尼。 现在有一结构，包括主体钢结构和柔索两部分组成，要求风荷载下的动力响应。但两部分结构的阻尼比和频率相差许多，分别取 1%和 0.5%，遇到问题如下： 1.有什么方法可是两部分的阻尼取值不一样？能够分别定义吗？ 通过对柔索ω1=0.04Hz处ξ1=0.5%和钢结构ω1=0.4Hz处ξ1=1%来定义α，β，但是所得结果在柔索和钢结构的二阶频率处ω2处的阻尼与实际相差实在太远。又通过和材料相关的阻尼来分别定义两部分的Beta 值，仍无法达到理想的 ξ 曲线。 不知有谁处理过类似的问题，请指教 2. 在ANSYS 手册中有：“Beta阻尼和材料阻尼在非线性分析中会导致不理想的结果。这两种阻尼要和刚度矩阵相乘，而刚度矩阵在非线性分析中是不断变化的。由此引起的阻尼变化有时会和物理结构的实际阻尼变化相反。” 而现在的情况是：若Beta 阻尼取为零，结构可正常计算； 若Beta 阻尼取到 0.002 以上，则算了几步马上就不收敛了？ 两部分结构的阻尼比和频率相差许多，我的意见是用材料阻尼输入，即MP,DAMP命令。此命令虽然是材料阻尼，实际上也可以用来输入粘滞阻尼等，只是需要先作一个换算。 各种阻尼输入方式都是可以互相换算的，所以，您说：“和材料相关的阻尼在 Full方法中其实还是和材料相关的Beta 阻尼。”我认为是不确的，尽管形式可能相同，但实际上物理本质是不一样的，所以互相要有一定的换算才可以代入。 Rayleigh 阻尼（Alphad, betad）及全结构阻尼比还有振型阻尼比等都是对正个结构而言，所以要对不同部分输入不同的阻尼只有用MP，DAMP，及单元阻尼了。无论是粘滞阻尼还是材料阻尼都可以用MP，DAPM输入，但是相应的换算关系是不一样的，不能直接代入。您的阻尼建议您应该先考虑一下其本质，再找到最合适的阻尼本构关系，再找到相应的数值，在换算为MP，DAMP的输入数值。 模态分析，谱分析，瞬态分析。根据ANSYS的帮助文件，针对分析的不同，阻尼的输入方式也是有分别的,现归纳如下： 1、模态分析：只谈有阻尼模态分析。有三种方式可用，1）ALPHA和BETA阻尼，可由ALPHAD、BETAD命令输入；2）材料相关阻尼，可用MP,DAMP命令输入。如果采用Rayleigh阻尼，计算步骤是否应为：无阻尼模态分析，得到前两阶频率；联立方程组求解瑞利阻尼的两个系数；有阻尼分析。若采用材料相关阻尼，根据ANSYS指南有两种方法：一个是采用材料相关阻尼比，另一个为将BETA阻尼作为材料性质通过MP命令指定。问题是，若模型中包含多种材料，如：钢梁、砼板、CFST柱，此时要用MP命令一一指定么：MP,DAMP,1,…;MP,DAMP,2,…;MP,DAMP,3,…？ 2、谱分析：可用的阻尼比输入形式较多，根据ANSYS指南，除单元阻尼及ALPHA阻尼均可用。所以我想可以采用最简单的DMPRAT定义，对吗？但还想问两个问题：1）若采用BETA阻尼，是采用BETAD命令还是MP,DAMP命令定义？还是两者均可？若采用BETAD，是不是定义一次 就够了，意思是全结构的阻尼而非针对某一种材料定义的？2）钢管混凝土拱桥的阻尼比该如何取值呢（0.02还是0.05）？ 3、瞬态分析：ANSYS中共提供了三种方法，我需要采用完全法，因此可选的操作同有阻尼模态分析。综合ANSYS帮助及论坛中的一些帖子，采用大质量法不可用ALPHA阻尼；考虑非线性，刚度降低，不可用BETA阻尼。只剩下材料阻尼，但对材料阻尼用于瞬态分析我也比较困惑，一部分见模态分析部分，此外材料阻尼不是也要与刚度矩阵相乘么？如果BETA不可用，为什么材料阻尼可用呢？瞬态分析到底如何输入结构的阻尼呢？ 此外，我对材料相关阻尼也没搞清，请问它是指由材料阻尼系数推导出的阻尼比么？那到底是材料阻尼系数的1/2呢还是acos(-1)*f*（材料阻尼系数）呢？若为后者，其中的f是哪个频率呢？（此问题有些重复，请原谅。但兄弟愚钝，一直没有找到答案。旧事重提，惭愧！） 在ANSYS中用Full（完全）积分法做瞬态分析时，用阻尼比定义的阻尼都被程序忽略掉了，那么许多时候我们需要用一个全结构的阻尼比去做full法的瞬态分析计算时，一个简单的办法是用 阻尼与 阻尼来逼近一个常数阻尼比。已知结构总阻尼比是，则用两个频率点上 阻尼与 阻尼产生的等效阻尼比之和与其相等，就可以求出近似的 阻尼与阻尼系数,选定与 ，用公式 计算出 和 ，用命令ALPHD与BETAD来输入。 上述用ALPHD和BETAD来输入阻尼系数，只有当结构的各个组成部分的阻尼比相同时才适用，当结构由阻尼比不同的子结构组成时，只能用MP,DAMP命令定义材料阻尼系数，材料阻尼系数与粘性阻尼比的换算关系是：，式中 为材料阻尼系数， 为阻尼比。在你的问题中，分别求出钢结构和柔索的材料阻尼系数，用MP,DAMP输入即可 更多资讯信息请关注【CAE技术联盟】微信公众平台！

兵临神下

谢谢讲解