阻尼

概念定义

阻尼（damping）是摇荡系统或振动系统受到阻滞后，能量随时间逐渐耗散的物理现象。它描述系统运动被抑制及能量被消耗的过程，可见于物体摇荡、结构振动及相关机械系统。阻尼也可用于降低振动所伴随的噪声。

振动或摇荡发生时，系统中的能量会受到不同形式的阻滞并逐步耗散，使原有运动不能一直以相同状态持续。阻尼的来源既可能位于系统外部，也可能来自结构自身。外部介质对运动的阻碍可形成外部阻尼；结构构件之间的摩擦以及材料内部的能量耗散，则属于系统内部的阻尼来源。

船舶或漂浮式海洋结构物在波浪中摇荡时，阻尼主要包括黏性阻尼和兴波阻尼等外部阻尼。对于船舶或海洋结构物本身的结构振动，除了外部阻尼，还存在结构构件振动时相互摩擦所产生的阻尼，以及材料内部阻尼。

阻尼并非只由单一因素形成。常见产生因素包括材料阻尼、连接部位的阻尼和空气阻尼效应。材料自身、构件连接关系及周围空气都可能参与能量耗散，因此同一个振动系统可同时具有多种阻尼来源。

阻尼可按运动或作用形式区分，相关分类包括线性阻尼与扭转阻尼。线性阻尼对应线性运动中的阻滞现象，扭转阻尼则对应扭转运动中的阻滞现象。实际分析时，需要结合系统的运动方式及能量耗散来源识别阻尼。

阻尼的测量方法包括对数衰减方法、正弦扫描方法和随机响应方法。这些方法分别从衰减过程、正弦激励响应或随机响应等角度观察振动系统，用于分析系统的阻尼特性。

在汽车领域，阻尼是悬架系统可调节的技术对象之一。具备实时主动调节能力的系统可以同时调节悬架高度与阻尼，使阻尼成为车辆悬架控制过程中的一个变量。材料、连接部位及空气作用产生的阻尼，也可出现在车辆及其结构的振动过程中，并参与振动能量的耗散与噪声抑制。

阻尼概念适用于船舶、漂浮式海洋结构物、结构构件和一般振动系统。不同场景的主要阻尼来源并不相同：处于流体或空气中的结构可受到外部介质影响，组合结构可在连接部位产生摩擦阻尼，材料本身也可形成内部阻尼。