阻尼效果
如果您在動態系統中套用了初始條件,系統振動的振幅會逐漸減少直到靜止為止。此現象稱作阻尼。阻尼是一種複雜的現象,它會藉由許多機制使能量消失,例如內部與外部摩擦、在細微等級時循環彈性延伸材料的熱效應,以及空氣阻力。
以數學方式描述散熱機制並不容易。阻尼效果通常由理想化的數學公式所表示。在許多情況中,阻尼效果可由同等的黏滯性阻尼器適當地描述。
黏滯性阻尼器(或稱減震器)可產生與速度成正比的力。可在充滿黏性液體(例如機油)汽缸內自由移動的活塞是黏滯性阻尼器的一個例子。阻尼力
Fd
已假設為與位於阻尼器兩端的相對速度線性相關:
(方程式 1)。
常數 cd,為曲線的斜度 Fd 與相對速度,稱為黏性阻尼的係數;
黏性阻尼的係數單位為(力)/(速度)或(力 x 時間)/(長度)。
一般黏性阻尼 n 自由度
系統的回應的計算公式如下:
(方程式
2),其中
[M] = n
x n 對稱質量(或慣性)矩陣
[C] = n
x n 對稱阻尼矩陣
[K] = n
x n 對稱勁度矩陣
{f(t)} =
n-因次力向量
、
、
分別是位移、速度與加速度 n-因次向量。
一般而言,傳統的形式分析並不一定會導致動作方程式的獨立系統,除非可以將由於形式座標轉換而產生的阻尼矩陣
[c] 視為對角矩陣。
(方程式 3)
以下為可以使用的阻尼類型:
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