文档介绍：结构力学第十五章结构动力计算 2 / 64 学****内容结构动力计算概念,动力计算自由度,建立体系的运动方程;单自由度体系的自由振动(频率、周期和振幅的计算);单自由度体系在简谐荷载作用下的的强迫振动(动内力、动位移计算);阻尼对振动的影响;有限自由度体系的自由振动(频率、振型及振型正交性);有限自由度体系在简谐荷载作用下的强迫振动(动内力、动位移计算);频率、振型的近似计算方法。第十五章结构动力计算 3 / 64 学****目的和要求目的:工程结构除受静荷载作用外,有时还会受到随时间迅速变化的动荷载作用,如地震荷载等。在动荷载作用下,结构发生振动,结构的内力、位移等将随时间变化。确定它们的变化规律,从而得到这些量的最大值,以便做出合理的动力设计是本章的学****目的。要求:掌握动力自由度的判别方法。掌握单自由度、有限自由度体系运动方程的建立方法。熟练掌握单自由度体系、两个自由度体系动力特性的计算。熟练掌握单自由度体系、两个自由度体系在简谐荷载作用下动内力、动位移的计算。掌握阻尼对振动的影响。了解自振频率的近似计算方法。第十五章结构动力计算 4 / 64 1、结构动力学的计算特点 、方向、作用位置随时间变化? 动是绝对的,静是相对的。区别在于计算中是否考虑惯性力,由振动引起的内力和位移称动内力和动位移,它们不仅是位置而且是时间的函数。第一节结构动力计算概述 3. 动力计算中内力与荷载不能构成静力平衡利用达朗贝尔原理,引入惯性力,使结构在某一瞬时处于动平衡状态。可按静力学原理和方法计算结构在该时刻的内力和位移。第十五章结构动力计算 5 / 64 由于动荷载使结构产生了不容忽视的惯性力, 其作用完全不能等同于将动载看作静载计算所得的量值;这反映了动载对结构更为不利的一面,对规模较大、较复杂的结构,尤其需要慎重考虑,合理地设计承受动力荷载的结构。第一节结构动力计算概述 1、结构动力学的计算特点第十五章结构动力计算 6 / 64 1 动荷载的定义结构在大小方向和作用点随时间变化的荷载作用下,质量运动加速度所引起的惯性力( innertia force )和荷载相比达到不可忽视的程度时的荷载称为动荷载( dynamic load ) 把荷载看成是静荷载还是动荷载应结合结构本身的动特性加以判决 2、动荷载及其分类第一节结构动力计算概述第十五章结构动力计算 7 / 64 2 动荷载的分类动荷载动荷载确定确定不确定不确定风荷载风荷载地震荷载地震荷载其他无法确定变化规律的荷载其他无法确定变化规律的荷载周期周期非周期非周期简谐荷载简谐荷载非简谐荷载非简谐荷载冲击荷载冲击荷载突加荷载突加荷载其他确定规律的动荷载其他确定规律的动荷载结构振动分析随机振动分析第一节结构动力计算概述 2、动荷载及其分类第十五章结构动力计算 8 / 64 需要指出的是一种荷载是否作为动荷载并不是一成需要指出的是一种荷载是否作为动荷载并不是一成不变的,它与结构本身的动特性有关。不变的,它与结构本身的动特性有关。如:风荷载如:风荷载动荷载周期高于结构周期动荷载周期高于结构周期 5 5倍以上时,动力作用较小,可倍以上时,动力作用较小,可按静力计算。按静力计算。高耸柔性结构高耸柔性结构动载动载低矮刚性结构低矮刚性结构静载静载第一节结构动力计算概述 2、动荷载及其分类第十五章结构动力计算 9 / 64 1 结构动力学和结构静力学的对比 a ,需要处理微分问题。.与静力学对比增加了复杂性,需要处理微分问题。 b ,而且与结构动特性有关。.动响应不仅与动荷载有关,而且与结构动特性有关。 3 3、结构动力学的任务和内容、结构动力学的任务和内容 2 结构动力学的任务?确定结构动特性及结构固有特性与动荷载、动响确定结构动特性及结构固有特性与动荷载、动响应之间的关系; 应之间的关系; ?为结构动力可靠性设计和健康诊断提供依据。为结构动力可靠性设计和健康诊断提供依据。?确定结构在任意荷载作用下进行响应分析的方法。确定结构在任意荷载作用下进行响应分析的方法。第一节结构动力计算概述第十五章结构动力计算 10 / 64 3 结构动力学的研究内容?第一类问题: 第一类问题: 由输入求输出的结构动力计由输入求输出的结构动力计算算响应分析响应分析; ; 输入输入(动力荷载) (动力荷载) 输出输出(动力反应) (动力反应) 结构(系统) 第一节结构动力计算概述 3 3、动力学的任务和内容、动力学的任务和内容