弹性动力学中的强制粘性阻尼

计算科学 有限元
2021-11-25 14:48:30

我有一个二维弹性动力学问题,这是一个由柯西方程驱动的问题:

ρ¨-d一世vσ=ρF
在哪里是位移,σ柯西应力张量,F体积力的密度,和ρ质量密度。本构定律是来自线弹性(均质和各向同性介质)的胡克定律。为了数值求解,我使用有限元法。空间离散化后,我将有以下等式:
¨+ķ=F
在哪里是质量矩阵,ķ刚度矩阵和F载荷向量。这样一个方程的解围绕平衡位置振荡,我的目标是添加一个粘性阻尼项C˙这将严重抑制系统,我的意思是我想尽可能避免振荡行为。现在等式变为:
¨+C˙+ķ=F
问题是如何选择矩阵C那会达到预期的效果吗?

在动力结构的模态分析中,同项C˙被添加到离散柯西方程中以考虑阻尼振动,但目的不同:我们寻找适当的振动模式。在这里,我们已经知道了两种适当的振动模式:S 波和 P 波。所以考虑到这些信息,我想建立一个矩阵C这将反映这一物理事实,并且仅包含常量,例如,μ(两个经典弹性模量)和ρ,而不是假设瑞利阻尼项C=α+βķ并找到相关值αβ手动(数字)。

非常感谢您的任何想法!

1个回答

我对结构动力学有点生疏,但是 Meirovitch 的“振动基础”的第 87-92 页解释了一个系统

X¨+CX˙+ķX=0

被临界阻尼时C=2ω, 在哪里ω=ķ是振动的固有频率。

ODE 系统有一个自然的概括

X¨+CX˙+ķX=0。

对于铅笔的特征对(ķ,), 说(ω2,), 在哪里是单位向量,我们有

ķ=ω2,

因此我们可以构造一个C如果我们设置,它会严重抑制这种振动模式

C:=2ω(),

矩阵在哪里()变换, 以便()类似于方程中的项C=2ω, 和2ω不需要一概而论。

对于某些模式{j}j,具有相应的特征值{ωj2}j,您可以通过设置严格抑制这些模式

C:=2jωj(j)j.