结构动力学ppt课件.ppt

1、结构动力学,1,结构动力学,目录,第一章 绪论 第二章 单自由度体系的振动分析(复习) 第三章 有限自由度体系的振动分析 第四章 实用计算方法 第五章 无限自由度体系的振动分析,2,主要参考书,结构动力学克拉夫 王光远等译 科学出版社 结构动力学包世华编著 武汉理工大学出版社 结构动力学基础张亚辉等编著 大连理工大学出版社 结构动力学赵光恒主编 水利水电出版社 结构动力学邹经湘主编 哈尔滨工业大学出版社 DYNAMICS OF STRUCTURESAnil K.Chopra,3,第一章 绪论,1.1 结构动力学的研究内容和任务,人类为了生产、生活的需要，需要采用天然或人工 材料建造各种各样的建

2、筑物和构筑物（结构）。这些建筑物在使用过程中要受到各种外界作用（荷载）。在这些作用下，结构会产生内力、变形等（反应）。为了节省造价、保证安全、提高寿命并有效地实现使用功能，需要控制结构的反应，这就需要研究结构、作用、反应的关系。,结构动力学是研究结构、动荷载、结构反应三者关系的学科。,4,第一类问题：反应分析（结构动力计算）,第二类问题：参数（或称系统）识别,第三类问题：荷载识别。,当前结构动力学的研究内容为:,5,第四类问题：控制问题,任务,讨论结构在动力荷载作用下反应的分析的方法。寻找结构固有动力特性、动力荷载和结构反应三者间的相互关系，即结构在动力荷载作用下的反应规律，为结构的动力可靠性

3、（安全、舒适）设计提供依据。,本课程主要介绍结构的反应分析,6,1.2 动荷载及其分类,一.动荷载的定义,大小、方向和作用点随时间变化;在其作用下，结构上的惯性力与外荷比不可忽视的荷载。,自重、缓慢变化的荷载，其惯性力与外荷比很小，分析时仍视作静荷载。静荷只与作用位置有关，而动荷是坐标和时间的函数。,二.动荷载的分类,7,一. 自由度的定义,确定体系中所有质量位置所需的独立坐标数，称作体系的动力自由度数。,二. 自由度的简化,实际结构都是无限自由度体系，这不仅导致分析困难，而且从工程角度也没必要。常用简化方法有：,1.3 结构动力分析中的自由度,单自由度体系、有限自由度体系、无限自由度体系,集

4、中质量法 广义坐标法 有限单元法,8,1) 集中质量法 将实际结构的质量看成（按一定规则）集中在某些几何点上，除这些点之外物体是无质量的。这样就将无限自由度系统变成一有限自由度系统。,2) 广义坐标法,9,3) 有限元法,和静力问题一样，可通过将实际结构离散化为有限个单元的集合，将无限自由度问题化为有限自由度来解决。,三. 自由度的确定,广义坐标法：广义坐标个数即为自由度个数；,有限元法：独立结点位移数即为自由度数；,集中质量法：独立质量位移数即为自由度数；,10,例. 自由度的确定,W=2,W=2,弹性支座不减少动力自由度,计轴向变形时,W=2,不计轴向变形时,W=1,为减少动力自由度，梁与

5、刚架一般可不计轴向变形。,11,W=1,5),W=2,W=1,12,1.4 体系的运动方程,要了解和掌握结构动力反应的规律，必须首先建立描述结构运动的（微分）方程。建立运动方程的方法很多，常用的有虚功法、变分法等。下面介绍建立在达朗伯原理基础上的“动静法”。,运动方程,形式上的平衡方程，实质上的运动方程,惯性力,13,一、柔度法,柔度系数,柔度法步骤： 1.在质量上沿位移正向加惯性力； 2.求外力和惯性力引起的位移； 3.令该位移等于体系位移。,14,二、刚度法,刚度系数,刚度法步骤： 1.在质量上沿位移正向加惯性力； 2.求发生位移y所需之力； 3.令该力等于体系外力和惯性力之 和。,15,三、列运动方程例题,例1.,16,例2.,17,例3.,18,列运动方程时可不考虑重力影响,例4.,-P(t)引