激活命令:“设置”“模型设置”“参数”“高级”“阻尼”选项卡
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机械运动仿真 (MES)
有时,您需要将一些阻尼添加到物理系统中。您可以调整这些参数,以便模拟物理阻尼。例如,您可能要对部件上的摩擦效应或空气阻力建模。阻尼是一种速度函数。因此,如果没有运动,便不会产生阻尼。Alpha 和 Beta 是用于设置阻尼量的常数。瑞利阻尼源自线性理论(质量-弹簧-阻尼器系统),支持轻松地分别查看每个模式。
Alpha 和 Beta 通过以下方程组计算得出:
(1)
其中,ωi 可通过模态分析得出,而 ζ i 是用户指定的阻尼比。从上面的方程可以得知,如果指定了两个阻尼比 ζ i 和 ζ j ,且它们与固有圆形频率 ω i 和 ω j 对应,则可通过以下方程确定 Alpha 和 Beta:
(2)
方程 1 还可以按如下所示重新排列:
(3)
对于此方程,请务必注意,如果 [C] = Alpha * [M](其中 Beta = 0),则结构模式越高,指定的阻尼将越少。但如果 [C] = Beta * [K](其中 Alpha = 0),则模式越高,阻尼将越多。因此,通过向 Alpha 和 Beta 指定合适的值,您便可过滤或保留较高模式的效果。
据上所述,您还可以单独、轻松地估算每个模式的阻尼。例如,用户可以在 10 秒内将第一个简谐阻视为其大小的一半,并在 2 秒内将第二个模式的阻尼视为其大小的一半。瑞利阻尼是一种经验方法,通过它,您可以阻尼所有频率。当然,由于仅有两个参数(Alpha 和 Beta),因此,您仅可指定两个指定频率如何阻尼。所有频率也会阻尼,但仍遵循瑞利模型。
对于简单的质量-弹簧-阻尼器系统,您可以拾取两个频率,并按照每个频率必需的阻尼速度对其进行设置。这将提供由两个方程和两个未知数组成的可解方程组!对于 FEA,一个常见的经验法则是:使用参数来选择 Alpha 和 Beta。建议您为每个参数尝试使用不同的值,并注意观察解的变化情况。请注意,阻尼用于模拟物理阻尼,因此务必小心谨慎。但是,如果用户希望以静态方式求解,则最好尽量应用阻尼。这样能够以更快的速度获得平衡。
测试表明,Alpha(Alpha = 0.05 是默认值)有助于更轻松地操纵参数。下面列出了一些常规值及其效果:
Alpha=0.05 |
阻尼很小 |
Alpha=2.5 |
阻尼明显 |
Alpha=5-10 |
阻尼十分明显 |
Alpha>10 |
阻尼极为显著,且使用不同 Alpha 值得出的最终变形形状存在一些差别。 |
若要将瑞利阻尼应用于模型,请务必先激活“阻尼”选项卡的“应用瑞利阻尼”复选框。在“质量相关瑞利阻尼系数”字段中,指定 Alpha 的值。在“刚度相关瑞利阻尼系数”字段中,指定 Beta 的值。