【基礎知識】臨界阻尼

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1、基本定義

任何一個振動系統，當阻尼增加到一定程度時，物體的運動是非周期性的，物體振動連一次都不能完成，只是慢慢地回到平衡位置就停止了。當阻力使振動物體剛能不作周期性振動而又能最快地回到平衡位置的情況，稱為「臨界阻尼」，或中肯阻尼狀態。如果阻尼再增大，系統則需要較長時間才能達到平衡位置，這樣的運動叫過阻尼狀態，系統如果所受的阻尼力較小，則要振動很多次，而振幅則在逐漸減小，最後才能達到平衡位置，這叫做「欠阻尼」狀態。

2、阻尼比

一個系統受初擾動後不再受外界激勵，因受到阻力造成能量損失而位移峰值漸減的振動稱為阻尼振動。系統的狀態由阻尼比ζ來劃分。不同系統中ζ的計算式不同，但意義一樣。把ζ=0的情況稱為無阻尼，即周期運動；把0<ζ<1的情況稱為欠阻尼；把ζ>1的情況稱為過阻尼；把ζ=1的情況稱為臨界阻尼，即阻尼的大小剛好使系統作非「周期」運動。理想狀態下，與欠阻尼況和過阻尼相比，在臨界阻尼情況下，系統從運動趨近平衡所需的時間最短。

事實上，在很多領域，提到阻尼時，多採用阻尼比來代替阻尼係數或臨界阻尼，他反映了一個相對量，我們知道臨界阻尼時，振動將不是周期性，而阻尼比定義了一個系統的阻尼係數大小與臨界阻尼的關係，很直觀的反映了系統耗能能力。