结构动力学-第一章
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第1章概述研究结构在动荷载作用下的相应规律的学科称为结构动力学结构动力学着重研究结构关于动荷载的响应(如,位移、内力、速度、加速度等的时刻历程)以便确信结构的承载能力和动力学特性,或为改善结构的性能提供依据,结构动力学是抗震设计的基础,也是减震、隔震方法的理论依据。
§结构动力学研究对象与研究目的在动力作用下,结构产生振动,即结构在静平稳位置周围来回地运动(振动)。
振动的缘故,有的是结构本身固有的缘故引发的,如转动机械转子的偏心引发的振动;有的是外界干扰所引发的,如地震作用、风荷载作用,爆炸荷载的作用,和车辆行驶中由于路面不平顺引发的车辆及车辆引发的路面振动等。
因此结构动力学的研究对象正是工程结构的各类振动问题。
而结构动力学的研究目的确实是熟悉和了解工程结构的振动规律,并据此指导工程结构的设计实践及其他有关工作,有效地减轻以幸免有害的振动给工程结构造成破坏,从而为人类社会带来更多的福利,这确实是结构动力学研究的目的和意义。
1.1.1动荷载的概念作用在结构上的荷载是由三个因素确信的,即大小、方向和作用点。
若是这些因素不随时刻转变或随时刻缓慢转变,那么在求解结构的响应时可把其作为静荷载处置加以简化计算,如框架结构的衡宇在自身重力荷载作用下的内力和变形,水塔装满水后的内力和变形等都是结构静力学的范围。
若是作用在结构上的荷载的大小、方向和作用点随时刻转变,使得质量运动加速度所引发的惯性力与荷载相较大到不可轻忽时,那么把这种荷载称为动荷载。
如衡宇结构在风荷载作用下的内力和变形,桥梁结构在汽车荷载作用下的内力和变形,和轮船在海浪的冲击下的内力和变形等都是结构动力学的范围。
应当说明,静与动和加载慢与快是相对的,它与结构自振周期有紧密关系,假设荷载从零增至最大值的加载时刻远大于结构自振周期,例如前者为10s后者为1s,那么加载进程能够为是缓慢的,可作为静荷载对待。
可是假设荷载从零增至最大值的加载时刻接近或小于自振周期,那么加载进程应以为是快速的,这种荷载应作为动荷载来处置。
结构动力学目录第一章:绪论第二章:运动方程的建立方法2.1、直接动力平衡法2.2、虚功原理2.3、Hamilton原理2.4、Lagrauge方程第三章:单自由度(SDOF)体系的振动理论(Single Degree of Freedom)3.1、自由振动:即固有振动3.2、谐振荷载响应3.3、对周期性荷载的响应3.4、对冲击荷载的响应3.5、对一般动荷载的响应3.6、非线性结构的响应3.7、状态空间法在动力学中的应用简介第四章:多自由度体系的振动理论(MDOF)4.1、自由振动4.2、动力响应的分析4.3、实用振动分析4.4、非线性结构的分析4.5、多支座扰动问题简介4.6、复模态理论简介第五章:连续弹性体系的振动理论5.1、梁、板的无阻尼自由震动5.2、梁、板的动力响应的分析5.3、波传播的分析第六章:结构随机振动理论6.1、随机过程简介6.2、谱分析理论基础6.3、地震动模型6.4、经典结构随机振动理论简介6.5、虚拟激励法第一章绪论第一节:结构动力学的研究内容和目的研究范畴:研究结构、动荷载、结构反应三者之间关系的学科,即研究动荷载作用下结构或构件内力和变形规律。
主要目的:介绍任何给定模型的结构在承受任意动荷载时所产生的应力和挠度的分析方法。
1、动力作用与静力作用动力作用:a不能忽略。
静力作用:a=0或者a 很小,可以忽略不计。
动荷载定义:大小、方向和作用点随时间而变化的任何荷载;在其作用下。
结构上的惯性力与外荷比不可忽略的荷载。
自重、缓慢变化的荷载,其惯性力与外荷比很小,分析时仍可视作静荷载。
静荷载只与作用位置有关,而动荷载是坐标和实践的函数。
2、 动荷载的类型:↗确定性→数定分析 deterministic动荷载↘非确定性→非数定分析 non deterministic↗简谐性周期性↗ ↘非简谐性确定性荷载↘ ↗冲击荷载非周期性→突加荷载↘其他确定规律的动荷载↗风荷载非确定性荷载→地震荷载↘其他无法确定变化规律的动荷载借助于傅立叶分析,任何周期荷载引用一系列简谐分量的和来表示。