结构动力学PPT.ppt

1、第十三章结构力学，本学期结构力学教授课程及主要教授参考书简介，1。主要教授内容和教授时间安排： (课堂上的总学习时间48) 1。第13章结构的动力计算，课程内32小时。(课外和课堂上的比例2.533601) 2。第14章结构的稳定计算课内8小时。(课外与课堂内的比率2.03:1)3。第15章结构的塑料分析和极限载荷，课程内8小时。(课外与课堂内的比率2.03:1)，2。主要教授参考书3: 1。结构力学下册(第二板块)高等教育出版社3。结构力学下卷朱伯镇，粉丝李培等编纂，高等教育出版社(同济大学通信教材)4。结构力学下卷朱庆五，朱伯珍，许锡明主编，同志大学出版社，3。几个茄子建议3360 1。良

2、好的学习效率=f (m1 M2 - manner，m3 - method 2)。在学习中要特别注意基本概念、基本理论、基本方法的正确确立，掌握各知识点之间的差异和联系，13-1动力计算的特点和动力自由度，1，动力计算的特点、目的和内容，1，特点：静态载荷和动力载荷的特点和效果。“静态载荷”是大小、方向和工作位置不随时间变化的载荷。这些载荷可以忽略结构的惯性力生成，这将决定内部力和变形。“电力负荷”是指大小、方向和运动位置随时间变化的载荷。此类载荷不能忽略结构生成的惯性力。动力负载会导致结构发生明显的加速度，因此内力和变形是时间的函数。2，目的和内容，结构的动力反应计算：内力、变位、速度和加速度

3、，动态内力和静态内力共同作用，使结构满足强度和变形的要求。与静态计算相比较：两者都建立平衡方程式，但使用动态计算、静态和动态方法建立形式平衡方程式。力计包括惯性力、瞬间平衡、载荷、内力都包括时间的函数等。已建立的平衡方程是微分方程。研究、简单谐波载荷(根据正弦余弦定律变化)、一般周期载荷、功率计算内容(1)动态载荷下结构动力反应计算的原理和方法。第二，动力负荷分类根据变化规律及其作用特征，1)循环负荷：随时可以进行周期性变化。(例如，旋转马达的偏心力)，包括内部和外部两个茄子元素。1)确定电力负荷(外部元素，即干涉力)。2)确定结构的动态特性(结构的固有频率、周期、模式形状、阻尼等内部元素)，

4、如静态力学中的I、S等。(2)计算动态位移及其大小。计算动态内力及其大小。3，在功率计算中，系统的自由度确定系统整体质量位置所需的独立参数数称为系统的振动自由度。实际结构的质量都是连续分布的，严格地说，都是无限自由度体系。计算困难往往简化为：1、集中质量法将连续分布的质量集中到几个质点上，将无限自由度问题简化为有限自由度问题。(阿尔伯特爱因斯坦，Northern Exposure(美国电视电视剧)，计算)，3)随机负载： (不确定负载)在以后的任何时间点，均不能预先确定负载的值。(例如，地震负载、风荷载、2)冲击负载：短时间内剧增或陡降。(例如爆炸负载)、tr、FP、tr、FP、2个自由度、2

5、个自由度、自由度和质量数不一定相同。m、mm梁、m、m梁、I、I (t)、v(t)、u(t)、4个自由度、m1、m2、m3、2个自由度、a1、a2、与an，3)有限元法，静态问题一样，通过将实际结构离散化为有限单元的集合，可以将无限自由度问题转换为有限自由度来解决。节点变位数为自由度数(近似值)，4 .决定自由度的范例：W=2、W=2、*弹性支撑不会降低动力自由度。* *为了减少动力自由度，梁和固定框架不计算轴向变形。W=1，5)，W=2，*自由度与粒子数无关，但不大于粒子数的两倍。W=2，W=1，8)平面中的刚体，W=3，9)弹性地板中的三维刚体，w=6，w=2，w=1，w=13，*多个自由

6、度大于1的系统自由度无限的体系是无限的自由度体系。(4)自由度为1的系统称为单自由度系统。自由度大于1的系统称为多(有限)自由度系统。自由度无限的体系是无限的自由度体系。(3)自由度数与质点数量无关，但不大于质点数量的2倍。(1)弹性支撑不会减少动态自由度。(2)为了减少功率自由度，梁和固定框架不考虑轴向变形。确定功率计算自由度时，点：操作：1。要注意考试问题3360 286页13-1，13-2，13-3。13-4 2。第十三章在练习问题上，所有计算图的动力自由度(书)3。预习3360 13-2单自由度体系的自由振动，5，动力计算法，动力平衡法(达朗贝尔原理)，运动方程虚空的原理(拉格朗日方程

7、)、哈密尔顿原理(变分方程)都是抽象的虚位移概念，13-2单自由度体系的自由振动，自由振动：系统在振动过程中没有运动载荷的作用。，自由振动的原因：系统在初始时刻(t=0)受到外部干扰。研究单自由度系统的自由振动的重要性在于，表示了许多实际工程问题，如1，水塔，单层厂房等。2，它是包含许多基本概念的多自由度系统分析的基础。自由振动反映了系统固有的动态特性。需要解决的问题是建立运动方程、计算磁珠波数、周期及阻尼。1，建立运动微分方程，理论：达朗贝尔原理，应用条件：微振动(线性微分方程)，1，刚度方法：对作用于孤立质量的受力状态的研究，m，yj，yd，质量m随时变位y(，2，柔度法：研究结构质点的位

8、移，设置(移动)变位曹征方程。可以得到与，(B)相同的方程。刚性方法经常用于层间模型，柔性方法经常用于粒子模型。刚度法实质：从静力平衡角度构建运动微分方程，思想类似于位移法方程的建立。柔化法实质：从变形曹征角度构建运动微分方程，思想类似于建立力方程。，2，列运动方程示例，示例1。l，赋予系数，整理后为：示例2。代入系数，整理后，柔度法阶段：1。质量沿位移正向惯性力；寻找外力和惯性力位移导致的位移。使位移等于系统位移。对于层之间的横向移动刚度、具有刚性梁的固定框架(剪切固定框架)，当两层之间发生相对单位水平位移时，两层之间所有柱的剪切力总和称为该层之间的横向移动刚度。范例3 .清理后为：刚度方法

9、步骤：1。寻找质量上发生变位变位y所需的力。使牙齿力等于系统外力和惯性力力。范例4 .整理后建立：例5图体系的运动方程，事故考试问题？示例6图标系统的运动方程，方法2:方法1:3，自由振动微分方程解决方案，替代，其中，二次线性齐次微分方程，一般解决方案：积分常数C1，C2由初始条件确定，如果t=0，其中，A和可以由下位表达式确定。振幅、相位角度、4、结构的磁振器和频率、格式以及图片显示的动态位移为周期函数。周期、工程频率、圆频率、计算频率和周期的几种形式。其中，沿粒子振动方向的结构灵活性系数，沿质量点处的振动方向添加单位载荷，表示粒子沿振动方向发生的位移。k是粒子沿振动方向发生单位位移时，必须

10、沿振动方向施加给粒子的力。St=W沿振动方向对质量点施加W的载荷时，质量点沿振动方向发生的位移。计算根据系统的具体情况，可以根据K，ST 3参数中哪个最容易计算。磁振器计算公式：圆形频率计算公式：几个茄子重要特性：(1)磁振器只与结构的质量和结构的刚度有关，与外部干涉因素无关。干涉力仅影响振幅a。(2)磁振器与质量的平方根成正比，质量越大，周期越大(频率越小)。磁振器与刚度的平方根成反比，刚度越大，周期越小(频率越高)。要改变结构的自振器，必须从改变结构的质量或刚度开始。(3)两个外形相似的结构，周期差大不相同，动力性能大不相同。相反，两种外形徐璐看起来不同的结构，如果磁振器相似，则动态载荷作

11、用下的动力性能基本一致。自动频率和周期计算，1 .计算方法，(1)利用计算公式，(2)利用机械能守恒，(3)利用振动定律，进行比较，结果表明动态位移与惯性力等频率同步。以及振幅方程：(4)建立运动微分方程，成立，磁振波数和周期计算，2。范例1。求绘画体系的自振波数和周期。范例2 .求绘画体系的自振波数和周期。例3法2。热振幅方程，示例4。求绘画体系的自振波数和周期。法律3。热运动方程(略)，示例5。计算图片结构的频率和周期。范例6 .计算图片结构的水平和垂直振动频率。示例7。“计算”图标刚架的频率和周期。截面平衡，示例8，图3个单跨梁，EI是常量，在梁的中点有集中质量M牙齿。无论梁质量如何，请

12、比较三种自然频率。解决方案：1)求，3l/16，5l/32，l/2，相应地，1 2 3=1.512，结构约束越强，刚度越大，刚度越大，例9，求地物结构的自然频率。解决方案1: k，=1/h，MBA=kh=MBC，解决方案2:球体，13-3单自由度系统的强制振动，强制振动：动态载荷下结构的振动。，K，弹性键，惯性力和载荷FP(t)之间的平衡表达式为：1，谐波载荷：单自由度系统强制振动微分方程，特殊解决方案：最大静态变位yst(将载荷大小用作静态载荷时结构生成的位移)。特殊解可写如下：一般解可写如下：t=0时初始位移和初始速度均为零时：切换阶段：振动同时开始两种振动的阶段；稳定阶段：仅随后负载频率

13、振动的阶段。(因制动的存在)，以磁振波数振动，以负载频率振动，稳定阶段：最大移动变位(振幅)，动力系数：，在大的情况下，载荷快速变化。重要特性：/0点，1，载荷变化缓慢，可以作为静态载荷处理。01牙齿，随着/增加而增加。/1时。也就是说，当负载频率接近自身频率时，振幅会无限增大。叫共振。通常0.75/1.25称为共振区。动态载荷在单自由度系统的质点上运行时，系统各截面的内力和位移都与质点的位移成正比，因此各截面的最大动态内力和最大动态位移可以使用统一的动态系数。干涉力大小乘以动态系数，用静态方法计算即可。范例1:寻找已知m=300kg、ei=90105n.m2、k=48ei/L3、FP=20k

14、n、=80s-1梁中点的变位大小和最大动力弯矩。分析：1)球体，2)球体，3) ymax，Mmax，示例2，简支梁(I28b)，转动惯量I=7480cm4，截面系数W=534cm3，e=偏心导致旋转时离心力FP=10kN，FP的垂直分量为FPsint。忽略梁的质量，尝试强制振动的功率系数和最大挠曲和最大大正应力。(梁长度l=4m)解决方案：1)寻找自然频率和负载频率，2)动力系数，175.6MPa，牙齿处理方法仅在单自由度系统受质量点处的干涉力作用时需要特别注意。对于干涉力不作用于质点的单自由度系统和多自由度系统，不能使用牙齿方法。I22B，3570 CM4，3570，39.7，39.7，1.

15、35，在牙齿情况下，使用小截面的梁不仅可以避免共振，还可以获得更好的经济效益。325，149.2，简单谐波载荷下强制振动的实例分析，动态变位，动态内力振幅计算属于动态响应计算，1，动态载荷作用于粒子运动方向时的计算，计算步骤3360，1。计算静态负载产生的变位、内力的负载大小。2 .功率系数计算；3 .结果变位、内力乘以功率系数，即可得出移动变位大小、移动内力大小。示例1，图片系统振幅和动态弯矩大小图表，已知，解决方案：动态弯矩大小图表，示例2是图片梁的最大弯矩和中点之间的最大位移已知：解决方案：重力引起的弯矩3360，重力引起的变位：动态变位大小，动态弯矩大小已知、相同频率同步变化，示例3:查找图片系统振