阻尼测量的基本知识汇总

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一、时域法

1. 基本原理

通过单频自由衰减振动波形，计算其对数衰减率，得到阻尼比。

有阻尼单自由度自由振动：

对数衰减率：

阻尼比计算：

2. 峰值读数法

读取相邻若干波峰或者波谷的幅值，根据上面的公式计算平均的对数衰减率。

消除基线影响：应同时读取若干个波峰和波谷，计算平均对数衰减率。

提示：可使用自相关曲线，消除信号中的噪声干扰。

(a) 仅收波峰；(b) 仅收波谷；(c) 同时收取波峰和波谷（推荐）

3. 包络线拟合

当信号不是单频时，可采用带通滤波和包络线拟合的方法。

某实测衰减信号

频谱及带通滤波

滤波后信号及包络线

拟合包络线得到阻尼比

4. 试验方法

  · 阶跃松弛法：一般可得到初始振型频率（多为第一阶频率）下的自由衰减振动。

  · 锤击法：可得到自由衰减波形，但可能存在多阶频率。

二、频域法

1. 半功率带宽法

  · 半功率点：共振点频谱曲线上，功率谱为峰值点一半的位置，位于谱峰的左右两边；

  · 半功率带宽：半功率点之间的频率间隔；

  · 误差分析：FFT谱上，存在Δf 的误差影响，当低频（ω 较小）和小阻尼（Δω 较小）时，Δf 的影响将很明显。

阻尼比计算：

2. INV阻尼计法

针对半功率带宽法的误差问题，INV阻尼计法精确拟合出实际的共振峰曲线，计算精确阻尼比。

3. 双峰法

有阻尼系统的位移、速度和加速度响应是有区别的，阻尼共振频率是不同的，根据其峰值点的频率比可计算阻尼比。

提示：一般适合较大阻尼情形，两种响应的频率主峰有较大差别。例如振动台地基的阻尼测试。

位移谱峰：

加速度谱峰：

则

4. 模态拟合法

模态分析中可以拟合计算出阻尼比，该方法可综合考虑多个测点的测量数据，以及多阶模态之间（尤其是密集模态之间）的相互影响，其结果可靠准确，但是操作复杂。

5. 结构的共振试验法

除模态拟合法外，其他均需通过测量共振曲线，得到准确的共振峰频谱来计算。

通过扫频、白噪声激励，测量频响曲线。对于大阻尼情形，在共振点应进行慢速扫频，精确测定共振峰曲线。

三、阻尼材料的阻尼测定

对于阻尼材料，由于其可能无法自支撑，则需要依附在金属材料上进行测量。该类测量已经标准化，可参考GBT18258，或GBT16406。

基本原理：

  · 用金属材料制成悬臂梁，测量符合悬臂梁频率分布特点的各阶频率，并计算出其弹性模量；

  · 将阻尼材料粘附在金属材料上，构成试件，测量其频率和阻尼比；

  · 根据粘附阻尼材料前后的频率变化，反推出阻尼材料的阻尼比。

材料阻尼测试系统和“DASP阻尼材料共振法测试”模块

来源：COINV东方所振动噪声测试微信公众号（ID：coinv2016）