关于结构阻尼的识别问题探讨！

rogen · 发表于 2012-8-29 09:51

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结构的阻尼对于研究结构的在动力荷载作用下的响应来说，很重要，但现在对于阻尼究竟是个什么样子，大家好像没有统一的看法。

现在基于实测数据的模态参数识别算法已经很多，对模态参数识别也可以做到很好的精度，但对于阻尼究竟是什么样子，识别出来的结果对与否，大家都没有定论，但大家都在继续做。

识别出来的阻尼与模态阶次是否有关系？这个关系如何？希望大家讨论！

我看了很多文献，关于阻尼与模态阶次的关系，有随着阶次的增加，阻尼增加的，也有随着阶次的增加减小的，这个究竟谁的对，谁的错，还是针对不同的结构有不同的结论？

但本人通过实测数据计算的结果来看，是前两阶阻尼明显大于其他阶阻尼，也有其他学者得到这样的结论，而也有相反的结论，希望大家能就自己的实际经历展开讨论。谢谢！

yunhui · 发表于 2012-8-29 23:46

这个问题我也很感兴趣，阻尼确实是模态分析里最让人头疼的一个参数，MARK一下。

hustxyong · 发表于 2012-8-30 12:03

阻尼参数是在动力学分析中不确定性最大的因素之一，希望有经验的前辈在如何从实测数据中进行阻尼的识别以及计算中阻尼参数的选取方面能分享一下经验。

rogen · 发表于 2012-8-30 13:21

通过半功率法可以计算阻尼，但由于他是通过单自由度得到的，而对于多自由度的识别则是有误差的，而且有人专门做了研究！所以利用半功率法识别阻尼时应该注意了！

yunhui · 发表于 2012-8-30 19:39

由于栅栏效应的存在造成半功率带宽法的可复用性很差，所以现在好像都只用作一种快速的参考。
非参数的识别方法里EFDD法可以比PP法稍好地识别阻尼，参数识别方法里时域的子空间法，频域的pLSCF法对阻尼的识别效果较好。不过这个好只是存在与理想的数据中，在实际结构的测试中我一直也没有找到合适的依据，因为实际中阻尼本身就是个说不清的东西。
另外个人感觉用于识别的数据长度对阻尼的识别结果有决定性的影响，这个在很多论文里也有讨论。

rogen · 发表于 2012-8-30 22:30

回复 5 # yunhui 的帖子

另外个人感觉用于识别的数据长度对阻尼的识别结果有决定性的影响，这个在很多论文里也有讨论。

这个你是否有参考文献，麻烦介绍一下！谢谢！

zswseu · 发表于 2012-8-31 09:18

确实很头疼，特别是一些小阻尼的结构。本来就很小。

wanyeqing2003 · 发表于 2012-8-31 10:03

回复 6 # rogen 的帖子

我的理解：模态分析的基础是振型叠加法；而振型叠加法对阻尼是通过假设的方法处理，在这里是不够严谨的。

实际上阻尼矩阵可能不具备正交性，假定阻尼矩阵[C]=a[M]+b[K]是有些牵强的。

有感兴趣的人，可就此再多一些讨论。

yunhui · 发表于 2012-8-31 11:09

回复 6 # rogen 的帖子

这方面可以看一些国际期刊中关于模态分析方法精度的文章，还有方法的经典文献，很多的。
也有专门讨论某方法阻尼问题的文章，比方说
Damping estimation using operational modal analysis；
A study of damping errors in correlation-driven stochastic realizations using short data sets

yunhui · 发表于 2012-8-31 11:21

其实模态分析里的假设，在实际使用中没有一个是可以满足的，而且有些比较重要的假设，如线性时不变系统，白噪声干扰等，往往不满足的程度还很大，所以才出现了各种在实际识别之前先数据处理的改进。个人感觉目前这一方面并没有很成定论的理论，只有看起来较为合理和用得比较多的，不同情况下方法的复用性也很成问题。
另外对于阻尼的类型，目前比较先进的模态分析方法都假设阻尼是粘滞阻尼，但其实粘滞阻尼也是一种非常局限的假设。

yyxt007 · 发表于 2012-8-31 11:32

阻尼很复杂，直到现在，一些东西还是没法很好解释或说明，还需进行机理方面的研究吧。感觉以上的讨论中，关于精度方面的讨论比较多，大家可不可以更多的关注阻尼形成机理、特征等方面讨论？
1.结构的阻尼，来源有很多吧，材料的、周围介质的、摩擦的等等，只要是耗能，都算得上是阻尼的来源吧。
2.阻尼的测试，可采用频域法和时域法，在测试之前，我们是不是应该想好，我们要测得是什么，笼统的整个结构的阻尼，抑或是某些单个因素引起的阻尼？如果是某种阻尼，是否要考虑排除其他形式阻尼的影响，如何设计试验来排除？

yyxt007 · 发表于 2012-8-31 11:33

3.关于LZ说的模态阻尼和阶次的关系，首先，我觉得模态阻尼比并不能很好的反应结构的阻尼特性；从我自己的试验经历来看，低阶的模态阻尼比一般比高阶的高，三四阶及以上就比较小了；我觉得模态阻尼比随阶次增加变小有一定的合理性，试想，如果阶次高，频率值很大，按照半功率带宽法的观点，高阶模态的共振范围岂不是很大，可能就没有峰值，只有高原了，反共振是不是也就不会有了····
以上观点可能不成熟，希望大家批评指正。

yyxt007 · 发表于 2012-8-31 11:35

晕了，分条发，想看看到底哪条信息不良~~~原来不良信息就是antiresonance````

rogen · 发表于 2012-8-31 13:24

回复 8 # wanyeqing2003 的帖子

确实有些牵强，但在没有更好的情况下，做结构的响应是可以容忍的，因为我们没有实测数据去验证他，即使有了，我们也只能说计算和实测在误差容许范围内，究竟这个范围是什么？很难说，这也是认识客观事物必须经过的阶段。个人观点，希望讨论！

rogen · 发表于 2012-8-31 13:29

本帖最后由 rogen 于 2012-8-31 17:17 编辑

回复 12 # yyxt007 的帖子

这个问题我做了很多，就像楼上说的，他是在有前提条件的算法下得到的，您解释的也是有道理的，但现在还有一个问题就是，对结构的响应，用振型展开（这个在理论上应该是没有问题的），可以看到各阶模态分解到的信号，从信号来看，高阶的衰减的快，低阶衰减的慢，这能否可到相反的结论（阶次越高，阻尼比越大）？得到这样的结论是否合理？

题外话：
Ray Clough说过一句话，越是利用数学上精确的东西去解释物理现象，有可能会导致更大的误差！

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