结构动力学第一章

1、2022-7-21结结 构构 动动 力力 学学第一章第一章 绪论绪论主要内容主要内容l1.1动力问题的基本特征动力问题的基本特征l1.2结构动力学研究的意义结构动力学研究的意义l1.3 结构动力学的三要素结构动力学的三要素l1.4 结构动力学研究的内容结构动力学研究的内容l1.5 结构动力学研究的方法结构动力学研究的方法1.1动力问题的基本特征动力问题的基本特征l静力学：静力学：静荷载静荷载P作用下结构的反应作用下结构的反应 ；l动力学：动力学：在动荷在动荷P（t）作用下结构的反应，即荷）作用下结构的反应，即荷 载载P随时间随时间t变化，变化，P是是t的函数的函数P(t)；l动的：动的：随时间

2、而改变的；随时间而改变的；l动载荷：动载荷：大小、方向、作用点随时间而改变的大小、方向、作用点随时间而改变的 任何荷载；任何荷载；l动反应：动反应：挠度、应力随时间而改变；挠度、应力随时间而改变；1.基本概念基本概念2.结构动力学与静力学的区别：结构动力学与静力学的区别：1.1动力问题的基本特征动力问题的基本特征动力学：瞬态平衡动力学：瞬态平衡,无数个解（微分方程）无数个解（微分方程）解的情况：解的情况：静力学：单一解（代数方程）静力学：单一解（代数方程）内力情况：内力情况： 梁的内力（剪力，弯矩）仅抵抗外荷载梁的内力（剪力，弯矩）仅抵抗外荷载P的作用。通过平衡原理，可以通过的作用。通过平衡原

3、理，可以通过P求得内力（剪力，弯矩）；求得内力（剪力，弯矩）； 梁的内力（剪力，弯矩）不仅抵抗外梁的内力（剪力，弯矩）不仅抵抗外荷载荷载P的作用，还要抵抗加速度引起的的作用，还要抵抗加速度引起的惯性力的作用；惯性力的作用； p p t静静荷荷载载动动荷荷载载如果惯性力是荷载中的主要组成部分则如果惯性力是荷载中的主要组成部分则必须考虑动力特征。必须考虑动力特征。主要内容主要内容l1.1动力问题的基本特征动力问题的基本特征l1.2结构动力学研究的意义结构动力学研究的意义l1.3 结构动力学的三要素结构动力学的三要素l1.4 结构动力学研究的内容结构动力学研究的内容l1.5 结构动力学研究的方法结构

4、动力学研究的方法1.2 结构动力学研究的意义结构动力学研究的意义l1 高层建筑：高层建筑：30层以上、重力风荷载；层以上、重力风荷载；l2 海洋平台：海洋平台：波浪激起的海洋结构动力响应；波浪激起的海洋结构动力响应；l3 厂房振动：厂房振动：如电站厂房受机组上动荷载作用；如电站厂房受机组上动荷载作用； l4 桥梁振动：桥梁振动：风洞实验；风洞实验；l5 地震：地震：地震作用下，地基与建筑物间的相互作用地震作用下，地基与建筑物间的相互作用 l6 防空要求防空要求l7 其它领域：其它领域：航空航天工程中机翼的振动；航空航天工程中机翼的振动；l8 有利方面：有利方面：打桩、捣固、筛选打桩、捣固、筛选

5、 。 主要内容主要内容l1.1动力问题的基本特征动力问题的基本特征l1.2结构动力学研究的意义结构动力学研究的意义l1.3 结构动力学的三要素结构动力学的三要素l1.4 结构动力学研究的内容结构动力学研究的内容l1.5 结构动力学研究的方法结构动力学研究的方法1.3 结构动力学的三要素结构动力学的三要素输出输出输入输入力力位移位移系统对输入的反映系统对输入的反映系统系统线性系统：线性系统：非线性系统：非线性系统：动态的：周期、随机、瞬态动态的：周期、随机、瞬态结构材料在弹性范围内（满结构材料在弹性范围内（满足叠加原理），有频率和振足叠加原理），有频率和振 型，有其固有特性；型，有其固有特性；不

6、满足叠加原理、无固有不满足叠加原理、无固有特性。特性。主要内容主要内容l1.1动力问题的基本特征动力问题的基本特征l1.2结构动力学研究的意义结构动力学研究的意义l1.3 结构动力学的三要素结构动力学的三要素l1.4 结构动力学研究的内容结构动力学研究的内容l1.5 结构动力学研究的方法结构动力学研究的方法1.4 结构动力学研究的内容结构动力学研究的内容l响应预测响应预测 已知输入和系统，求响应（位移、速度、已知输入和系统，求响应（位移、速度、 加速度、应力）加速度、应力）称为正问题称为正问题l系统辨识系统辨识 已知输入和输出，求系统的问题已知输入和输出，求系统的问题 称为第一类反问题（逆问题

7、）称为第一类反问题（逆问题）l环境预测环境预测 已知系统和响应，求输入已知系统和响应，求输入 称为第二类反问题（逆问题）称为第二类反问题（逆问题）输出输出输入输入系统系统主要内容主要内容l1.1动力问题的基本特征动力问题的基本特征l1.2结构动力学研究的意义结构动力学研究的意义l1.3 结构动力学的三要素结构动力学的三要素l1.4 结构动力学研究的内容结构动力学研究的内容l1.5 结构动力学研究的方法结构动力学研究的方法1.5 结构动力学的研究方法结构动力学的研究方法l建立模型建立模型连续模型连续模型:实际问题的参数中，如有某个参数实际问题的参数中，如有某个参数 是连续的，则建立连续模型。是连

8、续的，则建立连续模型。l分析求解分析求解离散模型离散模型:用适当的参数将分布参数集合成有用适当的参数将分布参数集合成有 限个离散参数。限个离散参数。模型形式：模型形式：建模方法：建模方法：EI=CmEI=C连续连续EI=C1个自由度个自由度3个自由度个自由度模型形式模型形式l连续模型连续模型l离散模型离散模型无数个自由度无数个自由度偏微分方程偏微分方程解析解解析解离散成有限个自由度离散成有限个自由度常微分方程常微分方程数值解数值解一个自由度一个自由度三个自由度三个自由度1.5 结构动力学的研究方法结构动力学的研究方法l建立模型建立模型连续模型连续模型:实际问题的参数中，如有某个参数实际问题的参数中，如有某个参数 是连续的，则建立连续模型。是连续的，则建立连续模型。力学原理力学原理l分析求解分析求解离散模型离散模型:用适当的参数将分布参数集合成有用适当的参数将分布参数集合成有 限个离散参数。限个离散参数。模型形式：模型形式：建模方法：建模方法：变分原理变分原理分析受力、数学工具（微分、积分）分析受力、数学工具（微分、积分）EI=CmEI=C连续连续EI=C1个自由度个自由度3个自由度个自由度常用建模方法常用建模方法l牛顿达朗贝尔原理：（微分手段、力学原理牛顿达朗贝尔原理：（微分手段、力学原理 ）l虚功原理及动力学普遍定理：（微分手段、