ABAQUS/Explicit分析中的阻尼

劉怡東 常洪源

關(guān)鍵詞：阻尼；震蕩

一、前言

如果允許一個(gè)無阻尼結(jié)構(gòu)做自由振蕩，則它的振幅會(huì)是一個(gè)常數(shù)，然而在實(shí)際中，能量被結(jié)構(gòu)耗散，振動(dòng)的幅度減小直至停止，這種能量耗散被稱為阻尼。在ABAQUS/Explicit分析中，為了避免數(shù)值振蕩，一般都需要定義模型的阻尼，ABAQUS/Explicit提供了幾種在分析中加入阻尼的方法。

二、定義阻尼的方法

1、 體積粘性（bulk viscosity）。即引入由于體積應(yīng)變引起關(guān)的阻尼。它的目的是改進(jìn)對(duì)高速動(dòng)力學(xué)事件的模擬。體積粘性只是作為一個(gè)數(shù)值效應(yīng)被引入，因此，材料點(diǎn)上的應(yīng)力并不考慮體積粘性壓力的影響。ABAQUS/Explicit包括體粘性的線性和二次的形式。

2、 材料阻尼。材料模型本身可能以塑性耗散或者粘彈性的形式提供了阻尼。對(duì)于許多應(yīng)用，這樣的阻尼可能是足夠了。另一個(gè)選擇是使用Rayleigh阻尼。與Rayleigh阻尼相關(guān)的阻尼系數(shù)有兩個(gè)：質(zhì)量比例阻尼 和剛度比例阻尼 。關(guān)于質(zhì)量矩陣的比例系數(shù)，主要用于消除低階振蕩；剛度比例阻尼主要消除高階振蕩。

3、阻尼器單元。在Property功能模塊和Interaction功能模塊中都可以定義單獨(dú)的減振器單元。每個(gè)減振器單元提供了一個(gè)與它的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間的相對(duì)速度成正比的阻尼力。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是使你能夠把阻尼只施加在你認(rèn)為有必要施加的節(jié)點(diǎn)上。減振器應(yīng)當(dāng)總是與其它單元并行使用，例如彈簧或者桁架，因此，它們不會(huì)引起穩(wěn)定極限的明顯下降。

4、粘性壓力（viscous pressure）。在結(jié)構(gòu)分析和準(zhǔn)靜態(tài)分析中可以施加粘性壓力，其目的是減小高階動(dòng)力響應(yīng)，以最小的穩(wěn)定增量步長求解靜力平衡方程。定義粘性壓力的方法是，在load功能模塊中定義壓力荷載（pressure），將Distribution（分布方式）設(shè)為Viscous。

三、結(jié)論

在大多數(shù)線性動(dòng)力學(xué)問題中，恰當(dāng)?shù)亩x阻尼對(duì)于獲得精確地結(jié)果是至關(guān)重要的。但是，在某種意義上阻尼只是近似地模擬了結(jié)構(gòu)吸收能量的特性，并非是試圖模擬這種效果的物理機(jī)制。因此，在模擬中確定阻尼參數(shù)是很難的，在這種情況下，必須謹(jǐn)慎地解釋模擬結(jié)果，并通過參數(shù)分析研究來評(píng)估模擬對(duì)于阻尼值的敏感性。

作者簡(jiǎn)介：

劉怡東（1990—），女，滿族，遼寧省錦州市人，沈陽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院2013級(jí)結(jié)構(gòu)工程專業(yè)在讀碩士研究生，研究方向?yàn)閺?fù)雜工程結(jié)構(gòu)數(shù)值模擬