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在振動時(shí)效過程中,不同類型的阻尼對幅頻特性產(chǎn)生不同的影響。
粘性阻尼與結(jié)構(gòu)阻尼的影響
激振頻率遠(yuǎn)離共振區(qū)時(shí),動態(tài)位移包括速度和加速度受其振動方程中彈性項(xiàng)和慣性項(xiàng)的影響而在共振頻率及其附近,他們主要受阻尼項(xiàng)的控制。在振動學(xué)分析中,多以構(gòu)件的彈性變形即振動為前提,對金屬材料尤其是碳鋼和鑄鐵的阻尼以正比于彈性力對待,并認(rèn)為很小??墒且话惴治鲋兴雎缘舻?,恰恰是振動時(shí)效理論應(yīng)該著重考慮的細(xì)節(jié),構(gòu)件存在著較大的殘余應(yīng)力,這些構(gòu)件的高應(yīng)力區(qū)域在振動時(shí)效過程中發(fā)生微觀塑性變形。在進(jìn)行理論分析時(shí),應(yīng)該將彈性變形中的阻尼和塑性變形中的阻尼綜合考慮。由于塑性變形時(shí)晶體內(nèi)發(fā)生的是不可逆的位錯運(yùn)動,故內(nèi)阻尼較大,在振動方程中增加了粘性阻尼。
粘性阻尼與結(jié)構(gòu)阻尼的變化對構(gòu)件幅頻特性和相頻特性的影響是有區(qū)別的。以單自由度振動為例,在粘性阻尼系統(tǒng)中,隨著粘性阻尼比減少,加速度共振峰前移并增高,半高寬變窄。
金屬結(jié)構(gòu)簡諧共振時(shí)會有結(jié)構(gòu)阻尼產(chǎn)生,結(jié)構(gòu)阻尼的變化不改變共振頻率,只影響共振峰的高低與寬窄。在振動時(shí)效工況下研究構(gòu)件的幅頻特性,由微觀塑性變形引起的粘性阻尼,可以理解振動前后共振頻率發(fā)生的變化;對以結(jié)構(gòu)阻尼為主要阻尼的構(gòu)件來說,不可僅以振動處理前后共振頻率可能未發(fā)生明顯變化而否認(rèn)振動時(shí)效效果。
等效粘性阻尼的影響
在復(fù)雜構(gòu)件的振動時(shí)效中,影響共振頻率和共振峰高低寬窄的因素很多,如構(gòu)件內(nèi)應(yīng)力和剛度的大小及其分布狀況等。尤其在振動初期,轉(zhuǎn)動慣量與子結(jié)構(gòu)的作用不可忽視。
經(jīng)過研究及各項(xiàng)文獻(xiàn)證實(shí),如果拾振器安裝在構(gòu)件的主體結(jié)構(gòu)上,轉(zhuǎn)動慣量和子結(jié)構(gòu)影響幅頻特性,出現(xiàn)所謂的“次振包”?!按握癜笔莵喎€(wěn)定的,隨著振動時(shí)間持續(xù)移動,強(qiáng)烈的影響主振峰的頻率和高低寬窄;迅速前移和增高,但若原來離主振峰較遠(yuǎn),*后演變?yōu)橐粋€小共振峰。就其對共振頻率的影響而言,前一種影響直接等同于粘性阻尼的作用,而后一種影響則類似于粘性阻尼,從這個意義上講,“次振包”是等效粘性阻尼的圖形表征。等效粘性阻尼將使得振動前后掃頻曲線的對比分析復(fù)雜得多。