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[高级讨论区] 对论坛中阻尼问题的总结以及自己的经验

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发表于 2014-12-17 13:47:40 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 黑龙江哈尔滨
本帖最后由 hit_雨 于 2014-12-17 14:32 编辑

  最近研究了在DYNA中考虑阻尼的影响,看了论坛中的所有相关的帖子,觉得乱乱的,对如何确定质量阻尼系数最后也没有一个确定的结论。 看了论坛中帖子以及关键字手册和理论手册,咨询了老师以及几位博士师兄和师姐,现在有了比较明确的理解,和大家分享下,希望能对后来的朋友有帮助。如有错误,欢迎指正,我会很开心的。我很懒,有些内容翻译的很粗略,没有做到“信达雅”,不过不要在意那些细节啦

--------------------------------------------------------------我是可耻的分割线------------------------------------------------------------
一、显式、隐式算法的不同
    要考虑阻尼,显式算法和隐式算法是有不同的,那么首先要弄清楚他们之间的不同之处。
    显示算法是递推方法,随着步长的推进而推进,每一步都有显示递推公式,直接利用前几步的信息预测求解下一步,所以它一定会收敛,一定会有结果,但是结果是否一定正确,不敢完全保证。隐式算法是整体划分步长,变量之间的关系是复杂的隐式函数,没法直接求解,需要进行一系列的线性逼近整体的计算,直至收敛,如果不收敛,则将步长减小重复上述步骤再整体迭代,直至整体收敛。DYNA所指的显式与隐式则是单指动力学分析中的显示积分算法--中心差分法与隐式积分算法--newmark迭代法,因为只有动力学方程才涉及到时间积分,静力分析与时间无关。对于常用的瑞利阻尼来说,隐式算法可以直接输入质量阻尼系数alpha和beta,但是在显式算法中,有与不生成刚度矩阵,所以考虑阻尼的方式也与隐式算法有所不同,如何考虑,将在下面介绍。


二、DYNA中的质量阻尼
  1、
     先贴一个链接 http://www.dynasupport.com/howtos/general/damping 这是有关质量阻尼的相关知识,下面对其进行简单翻译。
     质量阻尼用来减弱结构的低频震动,但是他会带来effect of danping rigid body modes. 所以有明显effect of danping rigid body modes 的part不应该考虑质量阻尼。临界的质量阻尼系数是4*pi/T,T是结构的基本自振周期,可通过模态分析得到。
   是否考虑阻尼是完全可选择的。如果使用者选择使用质量阻尼,推荐使用小于临界质量阻尼系数的值。0.1*4*pi/T是一个非常典型的取值。质量阻尼可用在整体结构上也可用于你感兴趣的PART上,每个part可用不同的阻尼系数。 质量阻尼系数也可随着时间变化。
    要得到一个很好的质量阻尼系数没有捷径,只能通过不断试验调整系数使之与实验情况相符。
瑞利阻尼不需要斜对角的质量矩阵和刚度矩阵,它可以表示为质量矩阵与刚度矩阵的线性叠加。C=alpha*M+beta*K
     在DYNA中,瑞利阻尼实现是在单元层面的。这么做是为了数值上的方便,应为在显式算法中不生成刚度矩阵。 因此,我们在单元表面施加阻尼力。如下图
                                                  。
  注意黑体加粗字的结论。
   2、相关关键字介绍
   在DYNA中考虑阻尼有五个关键字,分别是*damping_frequency_pange,*damping_global,*damping_part_mass,*damping_part_stiffness,*damping_relative.   有关质量阻尼的是*damping_global,*damping_part_mass,下面重点介绍*damping_global。
                                                               


其中VALDMP就是质量阻尼系数,相关解释如下:
                                                                                      

   3、质量阻尼系数的选取
   通过上面的介绍,DYNA软件推荐的阻尼系数取值为0.1*4*pi/T,同时也强调这个值只是一个典型值,要通过不断尝试来得到最好的阻尼系数。但是,实践发现,这个值并不好用,并且对数值模拟结果有很大影响(仅对我的模型)。 另外,质量阻尼系数与瑞利阻尼中的质量阻尼系数有何联系,能否用结构动力学中的公式推导出质量阻尼系数作为适用的取值。下面给出部分研究成果。

      a、按照软件推荐值0.1*4*pi/T计算质量阻尼系数
       我的模型试K8型单层球面网壳,跨度60米,矢跨比1/5,结构的最低自振频率为2.63hz,计算得到质量阻尼系数3.30328.
            
上两图上图为无阻尼,下图为考虑阻尼影响。 可见,按照软件推荐的阻尼对结果影响很大。最大节点位移几乎小了1m(40%)。 这种巨大的影响明显不合理。 根据课题组以前做地震相关的分析,阻尼的影响不大。

      b、按照结构动力学公式计算得到的阻尼值

                                                
经过模态分析之后,按照上图中的公式9-148计算质量阻尼系数a,阻尼比取0.002. 计算得到质量阻尼系数0.35852.   按照这个阻尼值计算得到最大节点位移2.5119m,与不考虑阻尼时的结果相差不多,与经验相符。

哈尔滨工业大学学者王多智在其博士论文《冲击荷载下网壳结构的失效机理研究》有考虑阻尼的影响,其质量阻尼系数就是按照结构动力学公式计算得到的,并且模拟值与实验值相差不多,可以接受。

结论
  • 质量阻尼系数的选取有软件推荐值,不过那只是软件的推荐值,不能轻信,要具体问题具体分析。
  • 就网壳结构来说,可以用结构动力学公式结算得到的质量阻尼系数。
  • 要得到一个好的质量阻尼系数没有捷径,只能通过不断尝试,调整,使之与实验箱符合。
--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
先写这么多,拙作一篇,理解的可能不够深入,请各位批评指正。  另外,排版真是蛋疼,怎么都对不齐。。。

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评分

1

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发表于 2014-12-17 15:30:48 | 显示全部楼层 来自 黑龙江哈尔滨
Simdroid开发平台
写的很清晰,向师兄学习了!
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 楼主| 发表于 2014-12-17 15:34:12 | 显示全部楼层 来自 黑龙江哈尔滨
boboprevails 发表于 2014-12-17 15:30
写的很清晰,向师兄学习了!

客气 客气  共同进步
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发表于 2015-1-19 15:43:41 | 显示全部楼层 来自 河北石家庄
有两点说明如图片中。


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发表于 2015-4-16 09:48:48 | 显示全部楼层 来自 上海
谢谢楼主,学习了
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发表于 2015-4-22 15:36:37 | 显示全部楼层 来自 湖南长沙
顶            
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发表于 2015-4-23 21:11:32 | 显示全部楼层 来自 福建
好东西,感谢楼主的分享
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发表于 2015-5-7 18:28:18 | 显示全部楼层 来自 北京
你的阻尼比为什么去0.002?
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发表于 2016-7-12 19:44:24 | 显示全部楼层 来自 河北秦皇岛
iamperisher 发表于 2015-1-19 15:43
有两点说明如图片中。

你好,请问这是什么书。还有能解释下lsdyna中的瑞利阻尼和现实中的阻尼有什么关系。多谢了
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发表于 2022-5-5 09:25:54 | 显示全部楼层 来自 北京
留个言以便回头能找到
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发表于 2022-5-7 17:25:54 | 显示全部楼层 来自 美国
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