構造減衰 — CAE用語解説

構造減衰（ヒステリシス減衰）は「減衰力が変位に比例する」モデルで、周波数に依存しないのが特徴。剛性行列に虚数の損失係数ηをかけて K*(1+iη) と表す。一方、粘性減衰は「減衰力が速度に比例する」から周波数に依存する。実際の構造物（ボルト結合部の摩擦減衰など）は周波数依存が小さいことが多いから、構造減衰の方が実態に近い場合があるんだ。

鋼構造でη ≈ 0.001〜0.01、コンクリートでη ≈ 0.02〜0.05、ゴムや制振材だとη ≈ 0.1〜1.0 くらい。自動車のボデーなら溶接やシーラーの影響でη ≈ 0.01〜0.03 が多いね。実測するにはハンマリング試験でFRF（周波数応答関数）を測定して、共振ピークの半値幅から求めるのが一般的だよ。

構造減衰は複素数で定義されるから、周波数領域の解析（周波数応答解析、複素固有値解析）で使うのが自然。時刻歴応答解析（時間領域）では定義上使えない——時間領域では「速度に比例する減衰力」しか扱えないから。時間領域で近似するにはRayleigh減衰に変換するか、等価粘性減衰を使うんだ。

周波数応答解析では剛性行列を複素化して解くイメージだよ。

減衰を小さく設定すると共振ピークが実際より大きくなり、逆に大きくすると応答が実際より抑えられる。NVH解析では減衰値が結果を2〜3倍変えることもあるから、できるだけ実測値を使うのが鉄則だよ。

Rayleigh減衰との使い分けと周波数応答解析がセットで大事だよ。

NastranだとGパラメータ（構造減衰係数）で設定できるけど、周波数応答解析（SOL111）専用ということを忘れないでね。過渡解析（SOL112）ではRayleigh減衰を使う必要があるよ。