Rayleigh阻尼中自振频率的取值问题请教

tg0215

动力分析中的Rayleigh阻尼需要指定两个参数：阻尼比和自振频率（固有频率）fmin，根据手册中自振频率的取法，是对模型进行自重动力分析，然后检测速度、位移或加速度求得。现在我有一个问题，再对模型进行自重动力分析的时候，是用弹性模型还是直接用岩体模型（如莫尔－库仑模型）？因为两个模型得到的自重频率是不一样的。请高手指点！谢谢！
下图是用弹性模型求得的：
命令流如下：
config dyn
grid 10 10
m e
prop dens 1000 bulk 2e7 shear 1e7   ;coh 1e6 fric 36 ten 0.5e6
fix y j=1
set g 10.0
hist ydisp i=10 j=11
hist ydisp i=5 j=5
hist dytime
step 500

set plot jpg
pl pen hist 1 2 vs 3

[ 本帖最后由 benjackxu 于 2007-1-20 12:34 编辑 ]

cloud328

下面我讲讲我动力分析的心得吧
1、拿到一条地震加速波（一般不需要我们自己去合成，不乏有些高手要自己合成，那我就不懂了）
2、对地震波进行FFT变换，可以知道振动的幅度和频率之间的关系。这里可以初步看出能量的集中范围。然后再对FFT变化后的曲线进行积分，就可以看出总能量与频率之间的关系。这时就可以决定滤掉多少hz以上的高频波。如果你不需要滤波那是另一回事。
3、对上述地震波，滤掉高频分量
4、滤波以后，对地震波进行基线校正，导出加速度、速度、位移（很少用）。
5、由滤波后的最高频率，得到网格的限制要求，即最大网格尺寸。开始剖分，重新生成动力计算的网格。
6、用剖分好的动力计算网格，完成静力计算。
7、动力计算的命令流编辑。具体参照陈院士的书和其他人书和手册，一般都没有问题。在这个过程中，我发现一个问题，apply nquiet range z -0.1 0.1 这样一个施加静态边界的命令，会把模型底部所有的约束都去掉，也就是apply nquiet range z -0.1 0.1与apply nquiet squiet dquiet range z -0.1 0.1得作用一样。也就是nquiet squiet dquiet 中的任何一个都会把所有的静力计算条件下的约束去掉。当你只研究结构在水平剪切波的作用下时，就需要重新施加竖向约束，apply nvel 0.0 plane norm 0 0 -1 range z -0.1 0.1。
8、下面到关键的问题，阻尼的选取。虽然FLAC3D有三种阻尼，但是个人觉得动力计算中不应当再用局部阻尼，而应当用瑞利阻尼和滞后阻尼。瑞利阻尼也是用的比较多的，滞后阻尼发表的文章见得不多。瑞利阻尼中参数的设置，其中第一个参数大家都觉得取经验值差不多，一般岩土问题我就取个0.05，后面的中心频率的取值，参照手册意思就是要取速度谱中，与频率几乎无关的那一段，也就是水平的那一段。手册上是给了个速度谱图，那上面是能找到水平段，但是实际去做速度谱分析，往往是没有水平段的。这个时候就不知道具体怎么取值了。取速度谱中，幅值最大的点，所对应的频率？
       其次就是自振频率的计算是可以采用手册上的方法来计算。根据动力学，模态分析也就是在无阻尼的情况下计算得到的，或是阻尼对结构的模态影响不大。所以在FLAC里面最好，或是应当用弹性模型。但在计算的过程中一定要是弹性无阻尼的情况。
       手册后面又讲到，往往实际工程中，选取的中心频率与自振频率有关系。且特别指明了像地面建筑和地下结构这样的实际工程。给出一串计算固有频率的公式，但都是针对简单问题的，且复杂问题没有涉及到。这里计算固有频率的方法和上面讲到的弹性无阻尼的方法有差别。
      综合以上一般我都是取中心频率为自振频率。
9、滞后阻尼，我目前不怎么用
10、这些都设置好以后，开始动力计算，发现时间步，非常之慢，一个月根本算不完。细想一下于是放弃了动力计算。
11、当然也有改善的方法，改善的方法就是FLAC3D3.1版本的并行计算，且拿到服务器上去算，差不多，像我这个机子，E7200的cpu，2G内存，都不敢搞动力计算。

chensha

第一： 你的两个模型的材料性质根本不同，请问怎么比较？（用同样的弹性模量，我算的结果是一模一样的。）
第二“根据手册中自振频率的取法，是对模型进行自重动力分析，然后检测速度、位移或加速度求得”。理解是错误的。请再看手册上面的关于CENTRAL FREQUENCY的算法。正确的办法是不加DAMPING,直接在动力荷载下计算，再根据记录的不同位置的速度或者位移，做傅立叶变化，再得到中心频率；
第三：“你可以考虑用输入波的卓越频率更合理！输入地震波是经过地质介质传播，已经实测得到的，不必自己再去计算啊，不能模仿手册说明，做动力还是看看地震学。”
这个说法是错误的，请看手册3.4.2.3，“The “predominant frequencies” are neither the input frequencies nor the natural modes of the system, but a combination of both. The idea is to try to get the right damping for the important frequencies in the problem.”做动力要看地震学，用FLAC来做动力，要仔细看FLAC的手册；
第四，关于弹性材料和MOHR材料的动力不同，是牵涉到塑性变化后的能量的吸收。不过不适应你这个问题。
第五：”这个一直都没有很好的解答”。这个问题其实手册上面写得很清楚了。制约FLAC动力计算不是RAYLEIGH DAMPING问题，而是其计算速度太慢，根本没有办法应用到设计和实际工作上。

sch

需要做傅立叶变换分析。
版主啊！如果大家认为我说得合理，加分鼓励啊！不然失去回答动力啊！

tg0215

下图是用莫尔库仑模型得到的，命令流如下：
config dyn
grid 10 10
m mohr
prop dens 2000 bulk 2e9 shear 1e9   coh 1e6 fric 36 ten 0.5e6
fix y j=1
set g 10.0
hist ydisp i=50 j=51
hist ydisp i=25 j=25
hist dytime
step 500
pl pen hist 1 2 vs 3

tg0215

两个结果相差很远，到底应该用哪个模型，弹性模型还是莫尔－库仑，请sch、freddie_1999、lakewater版主及其它高手指点迷津。谢谢！

tg0215

另外，模型大小对结果也有很大影响，我用grid 10 10 和 grid 50 50分别运算，结果相差很大。那么在实际运算中，是用原模型大小来求吗？

sch

你可以考虑用输入波的卓越频率更合理！输入地震波是经过地质介质传播，已经实测得到的，不必自己再去计算啊，不能模仿手册说明，做动力还是看看地震学。

[ 本帖最后由 sch 于 2006-12-30 12:05 编辑 ]

tg0215

谢谢sch博士，但是我现在手头没有数据，只知道冲击频率范围在0.1～5000Hz，大部分位于10～50Hz，那么输入波的卓越频率该选多少合适？地震学和动力学都要看，呵呵，刚接触这个，很多问题不懂，还请多多指教。

tg0215

谢谢sch博士的热情回答，呵呵，版主加分啊。

clerkmin

Rayleigh阻尼系数的选定很是麻烦，个人认为自振频率可以通过一般公式进行粗略的计算出，然后通过和爆破地震波传播现场测试所得到的数据进行对比后确定计算选用的两个参数。这样才能保证后续模型计算结果的正确性。阻尼比大致在一个范围内变化，可以参照说明书。

时间的主人

是爆破地震波还是应该输入波的主振频率好一些!!

zhuhaha

看贴回贴是美德，看来大家都在学动力啊，动力方面的知识较多，什么工程波动理论啊，动力学啊，地震啊。爆破啊，小波变换啊

hanchaohust

有启发！还是不很明白！

婴儿乐

唉，什么时候能有一个确切的回答阿。

cloud328

这个一直都没有很好的解答。

cloud328

第一： 你的两个模型的材料性质根本不同，请问怎么比较？（用同样的弹性模量，我算的结果是一模一样的。）
第二“根据手册中自振频率的取法，是对模型进行自重动力分析，然后检测速度、位移或加速度求得”。理解是错 ...
chensha 发表于 2009-7-1 22:36

阻尼的东西，大家都说不准，貌似兄台已经很是明白了。

chensha

阻尼的东西，大家都说不准，貌似兄台已经很是明白了。
cloud328 发表于 2009-7-2 09:06

什么叫说不准？
动力分析阻尼是关键问题之一。如果这个问题不清楚，算出来的结果能反映实际的情况吗？

cloud328

首先我很是同意chensha 兄的这句话啊。“制约FLAC动力计算不是RAYLEIGH DAMPING问题，而是其计算速度太慢，根本没有办法应用到设计和实际工作上。”
FLAC3D本身就是显示差分的格式，显示差分的计算精度与时间步有关。如果去改时间步，最后算出的结果一般都不对（我算了好几次，最后出现数值计算不稳定，位移几百米，或是直接跳出来。书上说是可以改，当程序判断我们设置的时间步不合适时，会自动降低时间步以满足要求）。再一个动力计算的时域分析，对网格都有要求，所以一般网格很密，几乎没有办法计算，再加上时间步一般都是相当的小，算一地震波20s的，一个月有时都恐怕算不完。如果再流固耦合起来更没有办法计算。

dabao1983

上面好多仁兄都提到要做傅里叶变换，请问是有什么软件可以直接做吗，还是手工的？