文档介绍：第十二章
结构动力学
结构动力学土木结构力学
1、结构动力计算的特点和内容
动力计算与静力计算的区别
两者都是建立平衡方程，但动力计算，利用动静法，建立的是形式上的平衡方程。力系中包含了惯性力，考虑的是瞬间平衡，荷载内力都是时间的函数。建立的方程是微分方程。
§12-1 概述
动荷载：大小、方向或位置随时间而变，而且变得很快
静荷载：大小、方向或位置不随时间而变，或变得很慢
动荷载与静荷载的区别
结构动力学土木结构力学
结构动力特性
自振频率初位移初速度引起自由振动的角频率
振型结构按某自振频率振动的位移形态
阻尼振动过程中的能量耗散
动力反应决定因素
动力作用 + 动力特征
基础：自由振动目的：强迫振动
自由振动：结构受到外部因素干扰发生振动，而在振动过程中不再受外部干扰力作用。
受迫振动：在振动过程中不断受外部干扰力作用。
结构动力学土木结构力学
动力荷载的种类
(1) 周期荷载：随时间按一定规律变化的周期性荷载，如按正弦(或余弦)规律变化的称为简谐周期荷载，也称为振动荷载。（转动电机的偏心力）
(2) 冲击荷载：很快地把全部量值加于结构而作用时间很短即行消失的荷载。（例：打桩机的桩锤）
P(t )
t
P
t
简谐荷载
一般周期荷载
P(t )
t
tr
P
爆炸荷载
结构动力学土木结构力学
P
(
t
)
t
随即荷载
P
t
tr
P
(3) 突加荷载：在一瞬间施加于结构上并继续留在结构上的荷载。
(4) 快速移动的荷载。高速移动的列车、汽车等。
(5) 随机荷载：变化规律不能用确定的函数关系表示的荷载。
如风的脉动作用、地震等。
突加荷载
P
t
P
结构动力学土木结构力学
动力计算中体系的自由度：
确定运动过程中任意时刻全部质量的位置所需独立几何参数的个数称为体系的振动自由度。
§12-2 结构振动的自由度
实际结构的质量都是连续分布的，严格地说来都是无限自由度体系。
如何将无限自由度转化为有限自由度？
结构动力学土木结构力学
集中质量法：把连续分布的质量集中为几个质点
m
梁在振动中的自由度=1
将无限自由度转化为有限自由度
集中质量法
广义坐标法
W=mg
体系振动自由度为？无限自由度
三个自由度
忽略轴向变形 EA  
忽略转动惯量 R  0
忽略
结构动力学土木结构力学
I
I
2I
厂房排架水平振动
时的计算简图
单自由度体系
演示
结构动力学土木结构力学
水平振动时的计算体系
多自由度体系
构架式基础顶板简化成刚性块
θ(t)
v(t)
u(t)
三个自由度
三个自由度
结构动力学土木结构力学
2）体系动力自由度决定了结构动力计算的精度
1个自由度
2个自由度
3个自由度
集中质量法几点注意：
1）体系动力自由度与结构超静定次数无关
结构动力学土木结构力学