结构力学 11.结构的动力计算2

结构⼒学习题集（下）_结构的动⼒计算习题与答案第九章结构的动⼒计算⼀、判断题：1、结构计算中，⼤⼩、⽅向随时间变化的荷载必须按动荷载考虑。

2、仅在恢复⼒作⽤下的振动称为⾃由振动。

3、单⾃由度体系其它参数不变，只有刚度EI 增⼤到原来的2倍，则周期⽐原来的周期减⼩1/2。

4、结构在动⼒荷载作⽤下，其动内⼒与动位移仅与动⼒荷载的变化规律有关。

5、图⽰刚架不计分布质量和直杆轴向变形，图a 刚架的振动⾃由度为2，图b 刚架的振动⾃由度也为2。

6、图⽰组合结构，不计杆件的质量，其动⼒⾃由度为5个。

7、忽略直杆的轴向变形，图⽰结构的动⼒⾃由度为4个。

8、由于阻尼的存在，任何振动都不会长期继续下去。

9、设ωω,D 分别为同⼀体系在不考虑阻尼和考虑阻尼时的⾃振频率，ω与ωD 的关系为ωω=D 。

⼆、计算题：10、图⽰梁⾃重不计，求⾃振频率ω。

l l /411、图⽰梁⾃重不计，杆件⽆弯曲变形，弹性⽀座刚度为k ，求⾃振频率ω。

12、求图⽰体系的⾃振频率ω。

l l0.5l 0.513、求图⽰体系的⾃振频率ω。

EI = 常数。

ll 0.514、求图⽰结构的⾃振频率ω。

l l15、求图⽰体系的⾃振频率ω。

EI =常数，杆长均为l 。

16、求图⽰体系的⾃振频率ω。

杆长均为l 。

17、求图⽰结构的⾃振频率和振型。

l /218、图⽰梁⾃重不计，W EI ==??2002104kN kN m 2,，求⾃振圆频率ω。

B2m2m19、图⽰排架重量W 集中于横梁上，横梁EA =∞，求⾃振周期ω。

EIEIW20、图⽰刚架横梁∞=EI 且重量W 集中于横梁上。

求⾃振周期T 。

EIEIWEI 221、求图⽰体系的⾃振频率ω。

各杆EI = 常数。

a aa22、图⽰两种⽀承情况的梁，不计梁的⾃重。

求图a 与图b的⾃振频率之⽐。

l /2/2(a)l /2l /2(b)23、图⽰桁架在结点C 中有集中重量W ，各杆EA 相同，杆重不计。

求⽔平⾃振周期T 。

山东建筑大学
研究生入学考试《结构力学A》考试大纲
考试科目：
考试参考书：《结构力学教程（Ⅰ）》龙驭球、包世华主编高等教育出版《结构力学教程（Ⅱ）》龙驭球、包世华主编高等教育出版
考试总分：150分
考试时间：3小时
一、考试要求：
要求考生全面掌握结构力学中的基本概念、基本理论和基本方法，并具有一定的综合应用能力。

二、考试内容
1.结构的几何构造分析。

1）几何构造分析的几个概念
2）平面几何不变体系的组成规律
3）平面杆件体系的计算自由度
2.静定结构的受力分析
1）静定多跨梁
2）静定平面刚架
3）静定平面桁架
4）组合结构
3.影响线：
1）静力法作简支梁影响线
2）结点荷载作用下梁的影响线
3）静力法作桁架的影响线
4）机动法作影响线
4.结构位移计算：
1）结构位移计算的一般公式
2）荷载作用下的位移计算
3）荷载作用下的位移计算举例
4）图乘法
5）温度作用时的位移计算。

结构力学的动力特性分析结构力学是工程学中重要的学科，它研究物体在外界作用力的作用下产生的力学行为及其相互关系。

动力特性分析是结构力学中的一个重要方向，它研究结构在外部激励下的振动特性以及对结构的影响。

本文将探讨结构力学的动力特性分析方法及其在实际工程中的应用。

一、动力特性分析的基本方法动力特性分析是研究结构振动行为的一种方法，它主要通过求解结构的固有频率、模态形态和频率响应等来描述结构对外界激励的响应情况。

以下是动力特性分析的基本方法：1. 固有频率分析：通过求解结构的本征值和本征向量，得到结构的固有频率和模态形态。

固有频率是结构在自由振动状态下的频率，也是结构振动的基本特性之一。

2. 频率响应分析：通过对结构施加外部激励，计算结构在不同频率下的响应特性。

频率响应分析可以帮助工程师了解结构对不同频率激励的响应情况，从而做出相应的优化设计。

3. 模态超几何分析：对于非线性结构或者多自由度结构，可以采用模态超几何分析方法来描述结构的动力特性。

该方法主要是在模态基础上引入非线性效应，研究结构在不同模态下的非线性行为。

二、动力特性分析的应用动力特性分析在工程实践中具有广泛的应用，以下是动力特性分析在各个领域的具体应用案例：1. 建筑工程：在建筑工程中，动力特性分析可以用于研究大楼、桥梁等结构的抗震性能。

通过分析结构的固有频率和模态形态，可以对结构进行合理的抗震设计，提高结构的地震安全性能。

2. 车辆工程：在汽车、火车等交通工具的设计中，动力特性分析可以用于优化车辆的悬挂系统、减震器等部件。

通过分析车辆在不同频率下的响应特性，可以改善车辆的行驶平稳性和乘坐舒适度。

3. 航空航天工程：在航空航天领域，动力特性分析可以用于研究飞机、火箭等载具的结构振动特性。

通过对结构的固有频率和模态形态的研究，可以对飞行器的结构强度和稳定性进行评估和设计。

4. 机械工程：在机械设计中，动力特性分析可以用于优化机械系统的结构和参数。

结构力学(Ⅱ)教案一、引言课程介绍：本课程是结构力学的高级课程，旨在加深学生对结构力学的基本概念、原理和方法的理解，掌握复杂结构体系的受力分析与设计方法。

目标：通过本章的学习，学生应能够理解并应用结构力学的原理，对复杂结构进行受力分析，并确定结构的稳定性与承载能力。

二、平面力系内容：平面力系的合成与分解，力的平衡条件，力矩与力偶矩，平面力系的平衡方程。

目标：学生应能够进行平面力系的合成与分解，应用平衡条件解决力矩问题，并利用平衡方程求解复杂力系的平衡。

三、空间力系内容：空间力系的合成与分解，空间力系的平衡条件，空间力矩与力偶矩，空间力系的平衡方程，自由度的概念。

目标：学生应能够进行空间力系的合成与分解，解决空间力矩问题，利用平衡方程求解复杂空间力系的平衡，并理解结构体系中自由度的概念。

四、轴向力与剪力内容：轴向力的概念，剪力的概念，轴向力与剪力的计算，剪力图的绘制。

目标：学生应能够理解轴向力和剪力的概念，计算简单结构中的轴向力和剪力，并绘制剪力图以分析结构的受力情况。

五、弯曲力与弯矩内容：弯曲力的概念，弯矩的概念，弯曲力与弯矩的计算，弯矩图的绘制。

目标：学生应能够理解弯曲力和弯矩的概念，计算简单结构中的弯曲力和弯矩，并绘制弯矩图以分析结构的受力情况。

六、扭转内容：扭转的概念，扭转力矩的概念，扭转力矩的计算，扭转剪切应力与扭转应变，扭转弹性稳定性的概念。

目标：学生应能够理解扭转的概念和扭转力矩的概念，计算简单杆件的扭转力矩，分析扭转剪切应力和扭转应变，理解扭转弹性稳定性的概念。

七、剪力墙与框架结构内容：剪力墙的概念和特点，框架结构的概念和特点，剪力墙和框架结构的受力分析，剪力墙和框架结构的承载力计算。

目标：学生应能够理解剪力墙和框架结构的概念和特点，进行剪力墙和框架结构的受力分析，计算剪力墙和框架结构的承载力。

八、空间结构内容：空间结构的概念，空间结构的受力分析，空间结构的承载力计算，空间结构的设计方法。

第一章结构的几何构造分析1 •瞬变体系：本来是几何可变，经微小位移后，又成为几何不变的体系，成为瞬变体系。

瞬变体系至少有一个多余约束。

2.两根链杆只有同时连接两个相同的刚片，才能看成是瞬较。

3.关于无穷远处的瞬较：（1）每个方向都有且只有一个无穷远点，（即该方向各平行线的交点），不同方向有不同的无穷远点。

（2）各个方向的无穷远点都在同一条直线上（广义）。

（3）有限点都不在无穷线上。

4.结构及和分析中的灵活处理：（1）去支座去二元体。

体系与大地通过三个约束相连时，应去支座去二元体；体系与大地相连的约束多于4个时，考虑将大地视为一个刚片。

（2）需要时，链杆可以看成刚片，刚片也可以看成链杆，且一种形状的刚片可以转化成另一种形状的刚片。

5.关于计算自由度：（基本不会考）（1），则体系中缺乏必要约束，是几何常变的。

（2）若，则体系具有保证几何不变所需的最少约束，若体系无多余约束，则为几何不变，若有多余约束，则为几何可变。

（3）,则体系具有多与约束。

是保证体系为几何不变的必要条件，而非充分条件。

若分析的体系没有与基础相连，应将计算出的W减去3.第二章静定结构的受力分析1.静定结构的一般性质：（1）静定结构是无多余约束的几何不变体系，用静力平衡条件可以唯一的求得全部内力和反力。

（2）静定结构只在荷载作用下产生内力，其他因素作用时，只引起位移和变形。

（3）静定结构的内力与杆件的刚度无关。

（4）在荷载作用下，如果仅靠静定结构的某一局部就可以与荷载维持平衡，则只有这部分受力，其余部分不受力。

（5）当静定结构的一个内部几何不变部分上的荷载或构造做等效变换时，其余部分的内力不变。

（6）静定结构有弹性支座或弹性结点时，内力与刚性支座或刚性节点时一样。

解放思想：计算内力和位移时，任何因素都可以分别作用，分别求解，再线性叠加，以将复杂问题拆解为简单情况处理。

2.叠加院里的应用条件是：用于静定结构内力计算时应满足小变形，用于位移计算和超静定结构的内力计算时材料还应服从胡克定律，即材料是线弹性的。

概念题结构动力计算与静力计算的主要区别是什么？答：主要区别表现在：(1) 在动力分析中要计入惯性力，静力分析中无惯性力；(2) 在动力分析中，结构的内力、位移等是时间的函数，静力分析中则是不随时间变化的量；(3) 动力分析方法常与荷载类型有关，而静力分析方法一般与荷载类型无关。

什么是动力自由度，确定体系动力自由度的目的是什么？答：确定体系在振动过程中任一时刻体系全部质量位置或变形形态所需要的独立参数的个数，称为体系的动力自由度（质点处的基本位移未知量）。

确定动力自由度的目的是：(1) 根据自由度的数目确定所需建立的方程个数（运动方程数=自由度数），自由度不同所用的分析方法也不同；(2) 因为结构的动力响应（动力内力和动位移）与结构的动力特性有密切关系，而动力特性又与质量的可能位置有关。

结构动力自由度与体系几何分析中的自由度有何区别？答：二者的区别是：几何组成分析中的自由度是确定刚体系位置所需独立参数的数目，分析的目的是要确定体系能否发生刚体运动。

结构动力分析自由度是确定结构上各质量位置所需的独立参数数目，分析的目的是要确定结构振动形状。

结构的动力特性一般指什么？答：结构的动力特性是指：频率（周期）、振型和阻尼。

动力特性是结构固有的，这是因为它们是由体系的基本参数（质量、刚度）所确定的、表征结构动力响应特性的量。

动力特性不同，在振动中的响应特点亦不同。

什么是阻尼、阻尼力，产生阻尼的原因一般有哪些？什么是等效粘滞阻尼？答：振动过程的能量耗散称为阻尼。

产生阻尼的原因主要有：材料的内摩擦、构件间接触面的摩擦、介质的阻力等等。

当然，也包括结构中安装的各种阻尼器、耗能器。

阻尼力是根据所假设的阻尼理论作用于质量上用于代替能量耗散的一种假想力。

粘滞阻尼理论假定阻尼力与质量的速度成比例。

粘滞阻尼理论的优点是便于求解，但其缺点是与往往实际不符，为扬长避短，按能量等效原则将实际的阻尼耗能换算成粘滞阻尼理论的相关参数，这种阻尼假设称为等效粘滞阻尼。

结构力学的动力响应分析结构力学是研究物体在受力下产生变形和破坏的学科，而动力响应分析是结构力学的一个分支，专注于分析结构在动力载荷下的响应行为。

动力响应分析是工程领域中非常重要的研究内容之一，在设计和评估建筑物、桥梁、飞机等结构时起着关键作用。

本文将介绍结构力学的动力响应分析的基本原理和常用方法。

1. 动力响应分析的基本原理动力响应分析是基于动力学原理，通过建立结构的动力学方程，求解结构在动力载荷下的响应。

根据牛顿第二定律，结构的动力学方程可以描述为:m*a + c*v + k*u = F其中，m是结构的质量矩阵，a是结构的加速度，c是结构的阻尼矩阵，v是结构的速度，k是结构的刚度矩阵，u是结构的位移，F是结构的外力。

通过求解动力学方程，可以得到结构的加速度、速度和位移响应。

2. 动力响应分析的常用方法在实际应用中，有多种方法可以进行动力响应分析，下面介绍两种常用的方法：模态分析和时程分析。

2.1 模态分析模态分析是一种线性分析方法，通过求解结构的固有值和固有向量来描述结构的振动特性。

首先，通过求解结构的本征值问题，得到结构的固有值和固有向量。

然后，根据输入的外载荷，通过模态叠加的方法计算结构的动力响应。

模态分析适用于求解结构的频率响应和模态形态，对于周期性动力载荷较为有效。

2.2 时程分析时程分析是一种非线性分析方法，基于结构的动力学方程和具体的外载荷时程，通过数值积分的方法求解结构的动力响应。

时程分析可以模拟结构在任意形式的非线性动力载荷下的响应，适用于研究地震荷载、爆炸荷载等非周期性动力载荷。

3. 动力响应分析的应用动力响应分析在工程实践中有广泛的应用，下面列举几个常见的应用领域。

3.1 地震工程地震是一种非常具有破坏性的动力载荷，对结构的安全性和可靠性提出了极高的要求。

动力响应分析可以用于评估结构在地震荷载下的响应，进而指导地震设计和加固措施。

3.2 桥梁工程桥梁是承受交通载荷和风载等多种动力载荷的结构，其动力响应分析可以用于评估桥梁的振动稳定性、疲劳寿命等性能，指导桥梁的设计和检测。