阻尼作用

更新时间:2022-08-14

阻尼(英语:damping)是指任何振动系统在振动中,由于外界作用(如流体阻力、摩擦力等)和/或系统本身固有的原因引起的振动幅度逐渐下降的特性,以及此一特性的量化表征。

基本信息

中文名阻尼作用
外文名Damping effect
拼音zǔ ní zuò yòng
类型振动力学术语

名词解释

在实际振动中,由于摩擦力总是存在的,所以振动系统最初所获得的能量,在振动过程中因阻力不断对系统做负功,使得系统的能量不断减少,振动的强度逐渐减弱,振幅也就越来越小,以至于最后的停止振动,像这样的因系统的力学能,由于摩擦及转化成内能逐渐减少,振幅随时间而减弱振动,称为阻尼振动

• 当阻尼较强时,阻尼振子几乎没有振动,振幅逐渐减小,达到稳定平衡,称为过阻尼。

• 当阻尼较弱时,阻尼振子必须缓慢的经由多次振动逐渐把振幅减小,最后回到平衡位置,因此达成稳定平衡的时间较久,称为欠阻尼

• 另一种情形是阻尼振子以最平稳的速度,最短的时间达到稳定平衡,称为临界阻尼。

阻尼模型

在物理学和工程学上,阻尼的力学模型一般是一个与振动速度大小成正比,与振动速度方向相反的力,该模型称为 粘性(或 黏性)阻尼模型,是工程中应用最广泛的阻尼模型。粘性阻尼模型能较好地模拟空气、水等流体对振动的阻碍作用。本条目以下也主要讨论粘性阻尼模型。然而必须指出的是,自然界中还存在很多完全不满足上述模型的阻尼机制,譬如在具有恒定摩擦系数的桌面上振动的弹簧振子,其受到的阻尼力就仅与自身重量和摩擦系数有关,而与速度无关。

除简单的力学振动阻尼外,阻尼的具体形式还包括电磁阻尼、介质阻尼、结构阻尼,等等。尽管科学界目前已经提出了许多种阻尼的数学模型,但实际系统中阻尼的物理本质仍极难确定。下面仅以力学上的粘性阻尼模型为例,作一简单的说明。

粘性阻尼可表示为以下式子:

其中 F表示阻尼力, v表示振子的运动速度(矢量),c是表示阻尼大小的常数,称为 阻尼系数,国际单位制单位为牛顿·秒/米。

上述关系类比于电学中定义电阻的欧姆定律

在日常生活中阻尼的例子随处可见,一阵大风过后摇晃的树会慢慢停下,用手拨一下吉他的弦后声音会越来越小,等等。阻尼现象是自然界中最为普遍的现象之一。


Powered by prower