问题描述:
土层常规属性中的瑞利阻尼是什么?

解答:
在动力计算中,材料阻尼是由土体的粘性特性、摩擦以及不可逆应变的发展引起的。PLAXIS 3D 中的所有塑性模型都可以产生不可逆(塑性)应变,并可能导致材料阻尼。然而,这种阻尼通常不足以模拟真实土体的阻尼特性。例如,大多数土体模型在卸载和重新加载时表现出纯弹性行为,这完全不会导致阻尼。
PLAXIS 3D 中的部分本构模型包含粘性行为,例如软土蠕变模型(Soft Soil Creep model)。在动力计算中使用该模型可能会导致粘性阻尼,但软土蠕变模型在加载/重新加载循环中几乎不表现出蠕变应变。
此外,PLAXIS 3D 中还有一些本构模型在加载/重新加载循环中表现出滞后行为,例如小应变刚度硬化模型。使用该模型时,获得的阻尼量取决于应变循环的幅度。在考虑非常小的振动时,小应变刚度硬化模型无法很好地模拟材料的阻尼特性(见附件),而真实的土体在这种情况下仍然会表现出一定的粘性阻尼。因此,在动力计算中需要额外的阻尼来模拟土体的真实阻尼特性。这可以通过瑞利阻尼(Rayleigh damping)来实现。
瑞利阻尼(Rayleigh damping)是一种数值方法,阻尼矩阵 [C] 是通过将质量矩阵 [M] 和刚度矩阵 [K] 以某些比例相加得到的,表达式为:
[C] = α [M] + β [K]
其中,α 是与质量相关的比例系数,β 是与刚度相关的比例系数。α 是决定质量对系统阻尼影响的参数。α 越高,低频部分的阻尼效果越强。β 是决定刚度对系统阻尼影响的参数。β 越高,高频部分的阻尼效果越强。
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