Účinky tlumení

Pokud použijete pro dynamický systém počáteční podmínky, bude systém vibrovat se stále nižší amplitudou a postupně přejde do klidového stavu. Tento jev se nazývá tlumení. Tlumení je složitý jev, který odvádí energii mnoha způsoby, například vnitřním a vnějším třením, teplotními účinky cyklických elastických namáhaných materiálů na mikroskopické úrovni a odporem vzduchu.

Matematicky je těžké tyto mechanismy popsat. Účinky tlumení obvykle reprezentují idealizované matematické formulace. V mnoha případech jsou účinky tlumení odpovídajícím způsobem popsány viskózními tlumiči.

Viskózní tlumič (neboli hydraulický brzdný válec) generuje sílu proporcionální k rychlosti. Příkladem viskózního tlumiče je píst, který se může volně pohybovat ve válci naplněném viskózní kapalinou, například olejem. Síla tlumení Fd se považuje za lineární vzhledem k relativní rychlosti na dvou koncích tlumiče:

(rovnice 1).

Konstanta cd, která představuje sklon křivky Fd vzhledem k relativní rychlosti, se nazývá koeficient viskózního tlumení;

Jednotky koeficientu viskózního tlumení jsou síla/rychlost nebo (síla x čas)/délka.

Reakce obecného systému s viskózním tlumením a n stupni volnosti je dána tímto vztahem:

(rovnice 2)

kde:

[M] = n x n symetrická matice hmoty (nebo setrvačnosti)

[C] = n x n symetrická matice tlumení

[K] = n x n symetrická matice tuhosti

{f(t)} = n-rozměrný vektor síly

{u}, a jsou n-rozměrné vektory posunutí, rychlosti a zrychlení.

Obvykle nevede klasická modální analýza nezbytně k nezávislé soustavě souřadnic pohybu, kromě případů, kdy lze matici tlumení [c] vzniklou modální transformací souřadnic považovat za úhlopříčnou matici.

(rovnice 3)

K dispozici jsou následující typy tlumení:
  • Modální tlumení
  • Rayleighovo tlumení
  • Složené modální tlumení
  • Posílené tlumiče. Definovány mezi dvěma umístěními (dostupné při analýze modálního časového průběhu) Viz Spojka Pružina-Tlumič.