结构动力学PPTPPT推荐.ppt

1、1.1.1.1.结构力学结构力学结构力学结构力学下册下册下册下册（第二版第二版第二版第二版）龙驭球、包世华主编，高等教育出版社龙驭球、包世华主编，高等教育出版社龙驭球、包世华主编，高等教育出版社龙驭球、包世华主编，高等教育出版社 2.2.2.2.结构力学结构力学结构力学结构力学下册下册下册下册（第二版第二版第二版第二版）杨天祥主编，高等教育出版社杨天祥主编，高等教育出版社杨天祥主编，高等教育出版社杨天祥主编，高等教育出版社 3.3.3.3.结构力学结构力学结构力学结构力学下册下册下册下册 朱伯钦、潘亦培等编著，高等教育出版社朱伯钦、潘亦培等编著，高等教育出版社朱伯钦、潘亦培等编著，高等教育出版

2、社朱伯钦、潘亦培等编著，高等教育出版社（同济函授教材同济函授教材同济函授教材同济函授教材）4.4.4.4.结构力学结构力学结构力学结构力学下册下册下册下册 周竞欧、朱伯钦、许晢明主编，同济大学出版社周竞欧、朱伯钦、许晢明主编，同济大学出版社周竞欧、朱伯钦、许晢明主编，同济大学出版社周竞欧、朱伯钦、许晢明主编，同济大学出版社 三三三三.几点建议几点建议几点建议几点建议:1.1.1.1.好的学习效率好的学习效率好的学习效率好的学习效率=F（=F（=F（=F（MM1 1 1 1*MM2 2 2 2*MM3 3 3 3）其中其中其中其中:M M1 1 1 1-Motivation,MMotivatio

3、n,M2 2-Manner,M-Manner,M3 3-Method-Method 2.2.学习中要特别注重基本概念、基本理论、基本方法的正确建立，掌握学习中要特别注重基本概念、基本理论、基本方法的正确建立，掌握学习中要特别注重基本概念、基本理论、基本方法的正确建立，掌握学习中要特别注重基本概念、基本理论、基本方法的正确建立，掌握 各知识点之间的区别和联系，提高综合应用已学知识分析问题解决问题的能力。各知识点之间的区别和联系，提高综合应用已学知识分析问题解决问题的能力。13-1 13-1 动力计算的特点和动力自由度动力计算的特点和动力自由度一、动力计算的特点、目的和内容一、动力计算的特点、目的

4、和内容1 1、特点：、特点：静力荷载与动力荷载的特点及其效应。“静力荷载静力荷载”是指其大小、方向和作用位置不随时间而变化的荷载。这是指其大小、方向和作用位置不随时间而变化的荷载。这类荷载类荷载对结构产生的惯性力可以忽略不计对结构产生的惯性力可以忽略不计，由它所引起的内力和变形都是确定由它所引起的内力和变形都是确定的。的。“动力荷载动力荷载”是指其大小、方向和作用位置随时间而变化的荷载。这类是指其大小、方向和作用位置随时间而变化的荷载。这类荷载荷载对结构产生的惯性力不能忽略对结构产生的惯性力不能忽略，因动力荷载将使结构产生相当大的加速度，因动力荷载将使结构产生相当大的加速度，由它所引起的内力和

5、变形都是时间的函数。由它所引起的内力和变形都是时间的函数。2 2、目的和内容、目的和内容 计算结构的动力反应计算结构的动力反应：内力、位移、速度与加速度，使结构在动内力与静：内力、位移、速度与加速度，使结构在动内力与静内力共同作用下满足强度和变形的要求。内力共同作用下满足强度和变形的要求。与静力计算的对比：两者都是建立平衡方程，但动力计算，利用动静法，两者都是建立平衡方程，但动力计算，利用动静法，建立的是形式上的平衡方程。力系中包含了惯性力，考虑的是瞬间平衡，荷建立的是形式上的平衡方程。力系中包含了惯性力，考虑的是瞬间平衡，荷载、内力都是时间的函数。建立的载、内力都是时间的函数。建立的平衡方程

6、是微分方程平衡方程是微分方程。FP（t）tFPt简谐荷载（按正余弦规律变化）简谐荷载（按正余弦规律变化）一般周期荷载一般周期荷载 动力计算的内容动力计算的内容（1）（1）研究结构在动荷载作用下的动力反应的计算原理和方法。研究结构在动荷载作用下的动力反应的计算原理和方法。二、动力荷载分类二、动力荷载分类 按变化规律及其作用特点可分为：按变化规律及其作用特点可分为：1 1）周期荷载：随时间作周期性变化。（如转动电机的偏心力）周期荷载：（如转动电机的偏心力）涉及到内外两方面的因素：涉及到内外两方面的因素：1 1）确定动力荷载（外部因素，即干扰力）；）确定动力荷载（外部因素，即干扰力）；2 2）确定结

7、构的动力特性（内部因素，如结构的自振频率、周期、振型和）确定结构的动力特性（内部因素，如结构的自振频率、周期、振型和阻尼等等），类似静力学中的阻尼等等），类似静力学中的I I、S S等；等；（2）（2）计算动位移及其幅值；计算动内力及其幅值。计算动位移及其幅值；三、动力计算中体系的自由度三、动力计算中体系的自由度 确定体系上全部质量位置所需独立参数的个数称为确定体系上全部质量位置所需独立参数的个数称为体系的振动自由度体系的振动自由度。实际结构的质量都是连续分布的，严格地说来都是无限自由度体系。计算实际结构的质量都是连续分布的，严格地说来都是无限自由度体系。计算困难，常作简化如下：困难，常作简化

8、如下：1 1、集中质量法、集中质量法 把连续分布的质量集中为几个质点，将一个无限自由度的问题简化成有限把连续分布的质量集中为几个质点，将一个无限自由度的问题简化成有限自由度问题。自由度问题。3 3）随机荷载：）随机荷载：（非确定性荷载非确定性荷载）荷载在将来任一时刻的数值无法事先确定。荷载在将来任一时刻的数值无法事先确定。（如地震荷载、风荷载）（如地震荷载、风荷载）2 2）冲击荷载：短时内剧增或剧减。（如爆炸荷载）冲击荷载：（如爆炸荷载）FPtFP（t）ttrFPtrFP2个自由度个自由度y2y12个自由度个自由度自由度与质量数不一定相等自由度与质量数不一定相等mmm梁m+m梁II2Im+m柱

9、厂房排架水平振厂房排架水平振时的计算简图时的计算简图单自由度体系单自由度体系水平振动时的计算体系水平振动时的计算体系多自由度体系多自由度体系构架式基础顶板简化成刚性块构架式基础顶板简化成刚性块（t）v（t）u（t）4个自由度个自由度m1m2m32个自由度个自由度y（x,t）x无限自由度体系无限自由度体系2 2、广义座标法：、广义座标法：如简支梁的变形曲线可用三角级数来表示如简支梁的变形曲线可用三角级数来表示 用几条函数曲线来描述体系的振动曲用几条函数曲线来描述体系的振动曲线就称它是几个自由度体系，其中线就称它是几个自由度体系，其中 是根据边界约束条件选取是根据边界约束条件选取的函数，称为形状函

10、数。的函数，称为形状函数。ak（t）称广义座标，为一组待称广义座标，为一组待定参数，其个数即为自由度数，用此法可定参数，其个数即为自由度数，用此法可将无限自由度体系简化为有限自由度体系。将无限自由度体系简化为有限自由度体系。x yxa1，a2，.any（x,t）3）3）3）3）有限元法有限元法有限元法有限元法 和静力问题一样，可通过和静力问题一样，可通过和静力问题一样，可通过和静力问题一样，可通过将实际结构离散化为有限个单将实际结构离散化为有限个单将实际结构离散化为有限个单将实际结构离散化为有限个单元的集合，将无限自由度问题元的集合，将无限自由度问题元的集合，将无限自由度问题元的集合，将无限自

11、由度问题化为有限自由度来解决。化为有限自由度来解决。2）2）2）2）广义坐标法广义坐标法广义坐标法广义坐标法 广义坐标个数即广义坐标个数即为自由度个数为自由度个数（渐近渐近）结点位移个数即结点位移个数即为自由度个数为自由度个数（近似近似）1）1）1）1）集中质量法集中质量法集中质量法集中质量法 自由度个数视具自由度个数视具体情况而定体情况而定（近似近似）四四四四.自由度的确定举例自由度的确定举例自由度的确定举例自由度的确定举例:1）1）1）1）平面上的一个质点平面上的一个质点平面上的一个质点平面上的一个质点W=2W=22）2）2）2）W=2W=2*弹性支座不减少动力自由度弹性支座不减少动力自由

12、度弹性支座不减少动力自由度弹性支座不减少动力自由度3）3）3）3）计轴变时计轴变时计轴变时计轴变时W=2W=2不计轴变时不计轴变时不计轴变时不计轴变时W=1W=1*为减少动力自由度，梁与刚架不为减少动力自由度，梁与刚架不为减少动力自由度，梁与刚架不为减少动力自由度，梁与刚架不计轴向变形。计轴向变形。4）4）4）4）W=1W=15）5）5）5）W=2W=2*自由度数与质点个数无关，自由度数与质点个数无关，自由度数与质点个数无关，自由度数与质点个数无关，但不大于质点个数的但不大于质点个数的但不大于质点个数的但不大于质点个数的2 2 2 2倍。倍。6）6）6）6）W=2W=27）7）7）7）W=1W

13、=18）8）8）8）平面上的一个刚体平面上的一个刚体平面上的一个刚体平面上的一个刚体W=3W=39）9）9）9）弹性地面上的三维刚体弹性地面上的三维刚体弹性地面上的三维刚体弹性地面上的三维刚体W=6W=6W=2W=210）10）10）10）4）4）4）4）W=1W=15）5）5）5）W=2W=2*自由度数与质点个数无关，但自由度数与质点个数无关，但自由度数与质点个数无关，但自由度数与质点个数无关，但不大于质点个数的不大于质点个数的不大于质点个数的不大于质点个数的2 2 2 2倍。6）6）6）6）W=2W=27）7）7）7）W=1W=1W=1W=1四四四四.自由度的确定自由度的确定自由度的确定自由度的确定 8）8）8）8）平面上的一个刚体平面上的一个刚体平面上的一个刚体平面上的一个刚体W=3W=39）9）9）9）弹性地面上的三维刚体弹性地面上的三维刚体弹性地面上的三维刚体弹性地面上的三维刚体W=6W=610）10）10）10）W=2W=211）11）11）11）12）12）12）12）W=13W=13*自由度为自由度为自由度为自由度为1 1 1 1的体系称作单自由度体系；的体系称作单自由度体系；自由度大于自由度大于自由度大于自由度大于1 1 1 1的体系称作多（有限）自由度体系；的体系称作多（有限）自由度体系；自由度无限多的体系为无限自由度体系。自由度无限多