2015结构动力学试题A【哈工大飞行器结构动力学】

飞行器结构力学考试试题一、选择题（每题 3 分，共 30 分）1、飞行器结构力学主要研究的对象是（）A 飞行器的外形设计B 飞行器的动力系统C 飞行器的结构强度和刚度D 飞行器的控制系统2、以下哪种材料在飞行器结构中应用广泛，因其具有高强度和低重量的特点？（）A 钢材B 铝合金C 钛合金D 复合材料3、在飞行器结构中，承受拉伸和压缩载荷的主要构件是（）A 梁B 板C 壳D 桁条4、对于薄壁结构，其弯曲内力主要包括（）A 剪力和扭矩B 剪力和弯矩C 弯矩和扭矩D 轴力和扭矩5、结构的稳定性是指（）A 结构在载荷作用下不发生破坏B 结构在载荷作用下不发生过大变形C 结构在载荷作用下保持平衡状态不发生突然转变D 结构在载荷作用下能够正常工作6、以下哪种失效模式在飞行器结构中是绝对不允许发生的？（）A 弹性变形B 塑性变形C 屈曲失稳D 疲劳破坏7、在飞行器结构设计中，为了提高结构的强度，通常采用的方法是（）A 增加材料的厚度B 优化结构的几何形状C 选用更高强度的材料D 以上都是8、应力集中现象会导致（）A 结构的强度降低B 结构的刚度降低C 结构的稳定性降低D 以上都是9、对于飞行器结构的振动问题，以下哪种方法可以有效地减小振动幅度？（）A 增加结构的阻尼B 改变结构的固有频率C 加强结构的连接D 以上都是10、以下哪种试验方法常用于测定飞行器结构材料的力学性能？（）A 拉伸试验B 压缩试验C 扭转试验D 以上都是二、填空题（每题 2 分，共 20 分）1、飞行器结构的基本组成部分包括、、和。

2、材料的力学性能指标主要有、、、和等。

3、结构的变形形式主要有、、和。

4、梁的弯曲正应力计算公式为，弯曲切应力计算公式为。

5、板壳结构在受到横向载荷时，其内力主要包括、和。

6、压杆稳定的临界载荷与、、和等因素有关。

7、疲劳破坏的特点是、和。

8、飞行器结构的优化设计通常包括优化、优化和优化。

9、结构的固有频率与、和等因素有关。

2015年《结构动力学》复习题一、(概念题)(1) (填空题)某等效单自由度振动系统具有下列参数：17.5m kg =，70/k N cm =，阻尼比0.2ξ=，则系统的固有频率ω为 rad/s ，等效阻尼系数c 为 N. s/m 。

(2) (填空题)某振动系统具有下列参数：17.5m kg =，70/k N cm =，0.7/c N s cm =⋅，则系统的固有频率ω为 ，阻尼比ξ为 ，对数衰减率n 为 。

(3) (简单计算题)一弹簧悬挂某质量块，弹簧产生了静变形mm 4=∆st ，试确定系统作自由振动的固有频率 (重力加速度取2s m /10=g )。

(10分)(4) (填空题)当系统受简谐力作用发生共振时，系统所受的外力是由 来平衡。

(5) (问答题)某单自由度系统具有非线性的弹簧，其运动方程为：()()mxcx f x F t ++= ，能否用杜哈美积分计算该系统的受迫振动响应？并说明理由。

(6) (填空题)同种材料的弦承受相同的张力，如果长度增加到原来的4倍，截面积减小到原来的4倍，则作该弦横向振动的各阶固有频率将 。

(7) (填空题)图示两个系统，已知各质点的质量 i m ，刚架的质量不计，忽略杆的轴向变形，试分别确定两系统的动力自由度： (1) n = ; (2) n = 。

(8) (作图题) 0.1ξ=时单自由度系统受迫振动的相频曲线如图所示，其中ω为系统的固有频率，p 为激振力的频率，ϕ为位移响应滞后于激振力的相位角。

试大致绘出0.05ξ=和0.2ξ=时相频曲线的形状。

(9) (问答题)模态分析法能否求解多自由度系统的弹塑性地震响应？并说明理由。

(10) (选择题) 对于一个单自由度系统而言，其临界阻尼与系统的固有特性参数 ，与系统所受的阻尼力 。

(a) 有关，有关；(b) 无关，无关；(c) 有关，无关；(d) 无关，有关2ωpππ二、(计算题)（1） 图示两个系统，已知EI 和M ，弹簧刚度316k EI l =，不计梁的质量，试确定：(1) 简支梁的等效刚度L k ；(2)两个系统的等效刚度a k 和b k ；(3) 两个系统的固有频率a ω和b ω。

在线测试题试题库及解答第十章结构动力学基础一、单项选择题1、结构的主振型与什么有关？A、质量和刚度B、荷载C、初始位移D、初始速度标准答案A2、结构的自振频率与什么有关？A、质量和刚度B、荷载C、初始位移D、初始速度标准答案A3、单自由度体系在简谐荷载作用下，下列哪种情况内力与位移的动力系数相同？A、均布荷载作用B、荷载作用在质点上与质点运动方向垂直C、荷载不作用在质点上D、惯性力与运动方向共线标准答案D4、具有集中质量的体系，其动力计算自由度A、等于其集中质量数B、小于其集中质量数C、大于其集中质量数D、以上都有可能标准答案D5、具有集中质量的体系，其动力计算自由度A、等于其集中质量数B、小于其集中质量数C、大于其集中质量数D、以上都有可能标准答案D6、当简谐荷载作用于有阻尼的单自由度体系质点上时，若荷载频率远远大于体系的自振频率时，则此时与动荷载相平衡的主要是A、弹性恢复力B、重力C、阻尼力D、惯性力标准答案D7、设ω为结构的自振频率，θ为荷载频率，β为动力系数下列论述正确的是A、ω越大β也越大B、θ/ω越大β也越大C、θ越大β也越大D、θ/ω越接近1，β绝对值越大标准答案D8、如果体系的阻尼增大，下列论述错误的是A、自由振动的振幅衰减速度加快B、自振周期减小C、动力系数减小D、位移和简谐荷载的相位差变大标准答案B9、无阻尼单自由度体系在简谐荷载作用下，共振时与动荷载相平衡的是A、弹性恢复力B、惯性力C、惯性力与弹性力的合力D、没有力标准答案D10、有阻尼单自由度体系在简谐荷载作用下，共振时与动荷载相平衡的是A、弹性恢复力B、惯性力与弹性力的合力C、惯性力D、阻尼力标准答案D11、当简谐荷载作用于无阻尼的单自由度体系质点上时，若荷载频率远远小于体系的自振频率时，则此时与动荷载相平衡的主要是A、弹性恢复力B、阻尼力C、惯性力D、重力标准答案A12、一单自由度振动体系，其阻尼比为ξ，动力系数β，共振时下列结果正确的是A、ξ=0.05，β=10B、ξ=0.1，β=15C、ξ=0.15，β=20D、ξ=0.2，β=25标准答案A13、一单自由度振动体系，由初始位移0.685cm，初始速度为零产生自由振动，振动一个周期后最大位移为0.50cm，体系的阻尼比为A、ξ=0.05B、ξ=0.10C、ξ=0.15D、ξ=0.20标准答案A14、在低阻尼体系中不能忽略阻尼对什么的影响？A、频率B、主振型C、周期D、振幅标准答案D15、单自由度体系受简谐荷载作用，ω为体系自振频率，θ为荷载频率，动位移y(t)与荷载P(t)的关系是A、当θ/ω＞1时，y(t)与P(t)同向，当θ/ω＜1时，y(t)与P(t)反向。

结构动力学试题及答案（本文按试题和答案格式进行编写）试题一：1. 请问什么是结构动力学？2. 简述结构动力学的研究对象和主要内容。

3. 结构动力学分析常用的方法有哪些？4. 结构动力学分析中常用的数学模型有哪些？5. 结构动力学的应用领域有哪些？答案一：1. 结构动力学是研究结构在外力作用下的动态响应及其稳定性的学科。

2. 结构动力学的研究对象是各种工程结构，主要内容包括结构的振动、冲击响应、瞬态响应和稳态响应等。

3. 结构动力学分析常用的方法有模态分析法、频率响应分析法、时程分析法等。

4. 结构动力学分析中常用的数学模型有单自由度体系、多自由度体系、连续体系等。

5. 结构动力学的应用领域广泛，包括建筑结构工程、桥梁工程、风力发电机组、地震工程等。

试题二：1. 结构动力学分析中，模态分析的基本原理是什么？2. 简述模态分析的步骤和计算方法。

3. 常用的模态分析软件有哪些？4. 请问什么是结构的固有频率和阻尼比？5. 结构的模态振型对结构动力响应有什么影响？答案二：1. 模态分析是基于结构的振动特性，通过求解结构的固有频率、模态振型和阻尼比等参数，来研究结构的动力响应。

2. 模态分析的步骤包括建立结构有限元模型、求解结构的固有频率和模态振型、计算结构的阻尼比等。

常用的计算方法有有限元法、拉普拉斯变换法等。

3. 常用的模态分析软件有ANSYS、ABAQUS、MSC.NASTRAN等。

4. 结构的固有频率是结构在无外力作用下自由振动的频率，阻尼比是结构振动过程中能量耗散的程度。

5. 结构的模态振型对结构动力响应有很大影响，不同的模态振型会导致不同的振动特性和反应。

试题三：1. 结构动力学分析中，频率响应分析的基本原理是什么？2. 简述频率响应分析的步骤和计算方法。

3. 频率响应分析和模态分析有什么区别？4. 结构的频率响应函数和传递函数有什么区别？5. 频率响应分析在结构设计中的应用有哪些？答案三：1. 频率响应分析是研究结构在单频激励下的响应特性，通过求解结构的频率响应函数，来获得结构的响应。

结构动力学试题及答案一、选择题1. 在结构动力学中，下列哪项不是描述结构动力响应的参数？A. 自然频率B. 阻尼比C. 静力平衡D. 模态阻尼2. 以下哪个不是结构动力学分析中的常用方法？A. 模态分析B. 时域分析C. 频域分析D. 静力分析二、简答题1. 简述结构动力学中模态分析的目的和重要性。

2. 描述阻尼对结构动力响应的影响。

三、计算题1. 假设一个单自由度系统，其质量为m，刚度为k，初始位移为x0，初始速度为v0。

若外力为F(t) = F0 * sin(ωt)，求该系统在任意时间t的位移响应。

答案一、选择题1. 正确答案：C. 静力平衡解析：静力平衡是静力学的概念，与结构动力学无关。

2. 正确答案：D. 静力分析解析：静力分析是分析结构在静载荷作用下的响应，而结构动力学分析动态载荷下的结构响应。

二、简答题1. 模态分析的目的在于识别结构的自然振动特性，包括自然频率、阻尼比和模态形状。

它的重要性在于：- 预测结构在动态载荷下的响应。

- 为控制结构的振动提供基础数据。

- 优化设计，提高结构的抗震性能。

2. 阻尼对结构动力响应的影响主要表现在：- 减少振动幅度，提高结构的稳定性。

- 改变系统的自然频率和模态形状。

- 影响系统的动态响应时间。

三、计算题1. 单自由度系统的位移响应可以通过以下步骤求解：- 写出系统的动力学方程：m * d²x/dt² + c * dx/dt + k * x = F(t)- 应用初始条件：x(0) = x0, v(0) = v0- 应用外力：F(t) = F0 * sin(ωt)- 通过傅里叶变换或拉普拉斯变换求解方程。

- 应用逆变换得到位移响应的解析解或数值解。

位移响应的一般形式为：x(t) = X * cos(ωt - φ) + Y *sin(ωt - φ)，其中X和Y是与系统参数和初始条件有关的常数，φ是相位角。

具体的数值需要根据系统参数和初始条件进行计算。

《结构动力学》试题A 卷一、填空题。

（11分）1、右图所示振动体系不计杆件的轴向变形，则 动力自由度数目是 。

（3分）2、单自由度体系只有当阻尼比ξ 1时才会产生振动现象。

（3、已知结构的自振周期s T 3.0=，阻尼比04.0=ξ，质量m 在0,300==v mm y 的初始条件下开始振动，则至少经过 个周期后振幅可以衰减到mm 1.0以下。

（3分）4、多自由度框架结构顶部刚度和质量突然变 时，自由振动中顶部位移很大的现象称 。

（3分）二、判断以下说法是否正确，对错误的说法加以改正。

（6×3分=18分）1、凡是大小、方向、作用点位置随时间变化的荷载，在结构动力计算中都必须看作动力荷载。

（ ）2、超静定结构体系的动力自由度数目一定等于其超静定次数。

（ ）3、为了避免共振，要错开激励频率和结构固有频率，一般通过改变激励频率来实现。

（ ）4、求冲击荷载作用下结构的反应谱曲线时一般不计阻尼的影响。

（ ）5、求静定的多自由度体系的频率和振型，一般采用刚度法比采用柔度法方便。

（ ）6、用瑞利法时若取重量作用下的静变形曲线为试函数，求得的基频的精度不高。

（ ）三、选择题。

（6×3分=18分）1、对单自由度体系的自由振动，下列说法正确的是（ ）A C 、振幅和初相角仅与初始条件有关 2、图示（a ）、（b A 、b a ωω<B 、∞→EA 时b a ωω≈C 、0→EA 时b a ωω≈D 、b a ωω=3、（1）无阻尼的自由振动（2）不计阻尼，零初始条件下t P θsin 产生的过渡阶段的振动 （3）有阻尼的自由振动（4）突加荷载引起的无阻尼强迫振动 A 、（1）（2）（3） B 、（1）（2）（4） C 、（2）（3） D 、（1）（4）一、填空题。

（11分）1、2 （3分）2、< （3分）3、14 （3分）4、小鞭梢效应（3分）二、判断以下说法是否正确，对错误的说法加以改正。

结构动力学试题及答案一、选择题（每题2分，共10分）1. 结构动力学中，动力响应分析通常不包括以下哪一项？A. 自振频率分析B. 模态分析C. 静力分析D. 动力放大系数分析答案：C2. 在结构动力学中，下列哪一项不是确定结构动力特性的基本参数？A. 质量B. 刚度C. 阻尼D. 材料强度答案：D3. 单自由度振动系统的动力平衡方程中，下列哪一项是正确的？A. m\(\ddot{x}\) + c\(\dot{x}\) + kx = F(t)B. m\(\ddot{x}\) + c\(\dot{x}\) + kx = 0C. m\(\ddot{x}\) + c\(\dot{x}\) + kx = FD. m\(\ddot{x}\) + c\(\dot{x}\) + kx = F(t) - F答案：A4. 对于多自由度振动系统，下列哪一项不是求解动力响应的方法？A. 模态叠加法B. 直接积分法C. 能量守恒法D. 振型分解法答案：C5. 在结构动力学中，阻尼比通常用来描述阻尼的相对大小，其定义为：A. 临界阻尼比B. 阻尼比C. 阻尼比的倒数D. 阻尼比的平方答案：B二、填空题（每题2分，共10分）1. 结构动力学中，当外力作用频率与结构的_________相等时，结构会发生共振。

答案：自振频率2. 多自由度振动系统的振型是指系统在自由振动时的_________。

答案：位移分布模式3. 动力响应分析中，_________是指在给定的外力作用下，结构的响应随时间变化的过程。

答案：动力响应4. 在结构动力学中，_________是指结构在动力作用下，其响应与外力作用的关系。

答案：动力特性5. 阻尼比越大，结构的_________越小，振动衰减越快。

答案：振幅三、简答题（每题5分，共20分）1. 简述结构动力学中模态分析的目的和意义。

答案：模态分析的目的是确定结构的自振频率和振型，意义在于了解结构的动力特性，为结构设计提供依据，以及评估结构在动力作用下的安全性和稳定性。

飞行器动力工程基础知识单选题100道及答案解析1. 以下哪种燃料在航空发动机中应用最广泛？（）A. 汽油B. 煤油C. 柴油D. 乙醇答案：B解析：煤油具有良好的燃烧性能和稳定性，在航空发动机中应用广泛。

2. 航空发动机的核心机不包括以下哪个部分？（）A. 压气机B. 燃烧室C. 涡轮D. 尾喷管答案：D解析：尾喷管不属于核心机部分。

3. 燃气涡轮发动机中，压气机的主要作用是（）A. 提高燃气温度B. 增加燃气流量C. 提高空气压力D. 降低空气温度答案：C解析：压气机的主要作用是提高进入燃烧室的空气压力。

4. 以下哪种类型的压气机效率较高？（）A. 轴流式B. 离心式C. 混合式D. 都一样答案：A解析：轴流式压气机在效率方面通常优于离心式压气机。

5. 燃烧室中燃料燃烧的最佳油气比通常由（）决定。

A. 发动机功率B. 燃油种类C. 飞行高度D. 以上都是答案：D解析：发动机功率、燃油种类和飞行高度等都会影响燃烧室中燃料燃烧的最佳油气比。

6. 涡轮的主要作用是（）A. 输出功率B. 带动压气机C. 降低燃气温度D. 增加燃气流量答案：B解析：涡轮通过燃气膨胀做功，带动压气机工作。

7. 航空发动机的推力与以下哪个因素无关？（）A. 进气速度B. 排气速度C. 进气压力D. 飞机重量答案：D解析：飞机重量不直接影响发动机的推力。

8. 涡扇发动机的涵道比越大，（）A. 推力越大B. 燃油效率越高C. 速度越快D. 噪音越小答案：B解析：涵道比越大，燃油效率通常越高。

9. 以下哪种发动机适用于高空高速飞行？（）A. 涡喷发动机B. 涡扇发动机C. 涡桨发动机D. 活塞发动机答案：A解析：涡喷发动机在高空高速飞行时性能较好。

10. 发动机的喘振通常发生在（）A. 压气机B. 燃烧室C. 涡轮D. 尾喷管答案：A解析：喘振通常发生在压气机中。

11. 为了提高发动机的可靠性，通常采用的措施有（）A. 增加零部件数量B. 简化结构C. 采用新材料D. 降低工作温度答案：C解析：采用新材料可以提高发动机的可靠性。

第一章 单自由度系统1.1 总结求单自由度系统固有频率的方法和步骤。

单自由度系统固有频率求法有：牛顿第二定律法、动量距定理法、拉格朗日方程法和能量守恒定理法。

1、 牛顿第二定律法适用范围：所有的单自由度系统的振动。

解题步骤：（1） 对系统进行受力分析,得到系统所受的合力；（2） 利用牛顿第二定律∑=F x m,得到系统的运动微分方程；（3） 求解该方程所对应的特征方程的特征根，得到该系统的固有频率。

2、 动量距定理法适用范围：绕定轴转动的单自由度系统的振动。

解题步骤：（1） 对系统进行受力分析和动量距分析；（2） 利用动量距定理J ∑=M θ,得到系统的运动微分方程；（3） 求解该方程所对应的特征方程的特征根，得到该系统的固有频率。

3、 拉格朗日方程法：适用范围：所有的单自由度系统的振动。

解题步骤：（1）设系统的广义坐标为θ，写出系统对于坐标θ的动能T 和势能U 的表达式；进一步写求出拉格朗日函数的表达式：L=T-U ； （2）由格朗日方程θθ∂∂-∂∂∂LL dt )( =0，得到系统的运动微分方程； （3） 求解该方程所对应的特征方程的特征根，得到该系统的固有频率。

4、 能量守恒定理法适用范围：所有无阻尼的单自由度保守系统的振动。

解题步骤：（1）对系统进行运动分析、选广义坐标、写出在该坐标下系统的动能T 和势能U 的表达式；进一步写出机械能守恒定理的表达式 T+U=Const （2）将能量守恒定理T+U=Const 对时间求导得零,即0)(=+dtU T d ，进一步得到系统的运动微分方程；（3） 求解该方程所对应的特征方程的特征根，得到该系统的固有频率。

1.2 叙述用衰减法求单自由度系统阻尼比的方法和步骤。

用衰减法求单自由度系统阻尼比的方法有两个：衰减曲线法和共振法。

方法一：衰减曲线法。

求解步骤：（1）利用试验测得单自由度系统的衰减振动曲线，并测得周期和相邻波峰和波谷的幅值i A 、1+i A 。

习题2.1 一个重型工作台由扁钢支柱支撑（图P2.1），其侧向振动固有周期为0.5秒。

当一个50磅力的平板固定在其表面时，侧向振动固有周期延长到0.75秒。

工作台的重量和侧向刚度为多少？图P2.12.2 一个重400磅力的电磁铁悬挂在刚度为100磅力/英寸的弹簧下端(图P2.2a )，吸起200磅力的废铁(图P2.2b )。

试确定电流切断废铁掉落时（图P2.2c ）的运动方程。

图P2.22.3 质量为m 的块体被弹簧和挡块共同支撑处于静止状态(P2.3)。

在图示位置，弹簧中的力为m g /2。

t = 0时，挡块旋转，突然释放质量块。

试确定质量块的运动。

图P2.32.4 如图P2.4示的木块重量为10磅力，弹簧刚度为100磅力/英寸。

一个重0.5磅力的子弹以60英尺/秒的速度射入木块，并嵌在里面。

试确定因而发生的木块运动u (t )。

图P2.42.5 质量为1m 的块体1悬挂于刚度为k 的弹簧上，处于静力平衡。

另一个质量为2m 的块体2从高度h 处落下粘在块体1上并无回弹(P2.5)。

试确定从m 和k 的静平衡位置算起的后续运动u (t )。

图P2.52.6 一个仪器的包装可如图P2.6所示模拟。

在图中，质量为m 由总刚度为k 的弹簧约束的仪器被置于一箱子内。

m =10磅力/g ，k =50磅力/英寸。

箱子意外地从离地3英尺的高处掉下。

假定接触没有弹跳，试确定箱子内部包装的最大位移和仪器的最大加速度。

图P2.62.7 考虑一个重200磅力的跳水者站在悬出3英尺的跳板端部。

跳水者以2赫兹的频率振荡，跳板的弯曲刚度EI 为多少？2.8 试证明：由初位移(0)u 和初速度(0)u 引起的临界阻尼体系的运动为2.9 试证明：由初位移(0)u 和初速度(0)u 引起的过阻尼体系的运动为式中，Dωω'=2.10 试推导粘滞阻尼单自由度体系由初速度()0u 引起的，在如下三种情况下的位移反应方程：(a) 欠阻尼体系; (b) 临界阻尼体系; (c) 过阻尼体系。