哈工大高等结构动力学第一次.ppt

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1、哈尔滨工业大学航天学院2012年9月高等结构动力学研究生学位课绪论结构动力分析中的自由度建立结构运动方程的一般方法建立运动方程的基本步骤第1章绪论及动力学概念1、高等结构动力学的研究内容2、振动的类型3、动力学特点及动荷载4、结构动力学发展史5、结构动力学的研究任务6、考核方式§1.1绪论第1章绪论及动力学概念一、高等结构动力学的研究内容结构动力学是研究结构体系的动力特性及其在动荷载作用下结构动力响应分析原理和方法的一门技术学科。§1.1绪论第1章绪论及动力学概念研究内容输入（动力荷载）结构（系统）输出（动力反应）第一类问题：响应分析（结构动力计算）第

2、二类问题：参数（或称系统）识别输入（动力荷载）结构（系统）输出（动力反应）第三类问题：荷载识别。输入（动力荷载）结构（系统）输出（动力反应）§1.1绪论第1章绪论及动力学概念二、振动的类型1.周期振动2.非周期振动3.瞬态振动4随机振动§1.1绪论第1章绪论及动力学概念二、振动的类型振动过程是指振动位移、速度、加速度、力和应变等机械量随时间的变化历程。对振动过程，按不同的标准有多种分类方法。第1章绪论及动力学概念§1.1绪论三、动力学特点及动荷载1.受动荷载作用，方程的解不是单一的，解为随时间变化的响应；2.惯性力影响；3.响应幅值与动荷载过程有关，如

3、共振现象，拍的现象等。◇动力荷载：大小、方向和作用点随时间变化;在其作用下，结构上的惯性力与外荷比不可忽视的荷载。自重、缓慢变化的荷载，其惯性力与外荷比很小，分析时仍视作静荷载。静荷只与作用位置有关，而动荷是坐标和时间的函数。§1.1绪论第1章绪论及动力学概念动荷载确定不确定风荷载地震荷载其他无法确定变化规律的荷载周期非周期简谐荷载非简谐荷载冲击荷载阶跃荷载其他确定规律的动荷载第1章绪论及动力学概念四、结构动力学的发展史▼公元前6世纪古希腊毕达哥拉斯（Pythagoras):试验测得：弦线振动的性质；▼我国战国时期《庄子》明确记载了共振现象；▼伽利略（

4、G.Galileo）:对动力学进行了开创性研究，他发现了单摆的等时性，并利用自由落体公式计算单摆的周期◇胡克（Ｒ．Hooke)1678年发表弹性定律◇牛顿（Ｉ．Ｎenwton)1687年发表的运动定律◇惠更斯（Ｃ．Huygens):17世纪发现了非线性现象奠定了结构动力学物性和物理基础四、结构动力学的发展史▼１８世纪线性结构动力学理论发展和成熟◇欧拉（L.Euler):1．1728年建立并求解单摆在阻尼介质中振动微分方程。２．1739年研究了无阻尼简谐强迫振动,从理论上解释了共振现象。3.1747年对n个等质量质点由等刚度弹簧连接的系统列出微分方程并求

5、解,发现系统振动是各阶简谐主振动的叠加.◇拉格朗日（J.L.Lagrange):1762年建立了离散系统振动的一般理论，对连续系统-弦线的振动。◇达朗贝尔（J.leR.d’Alembert)：用偏微分方程得到弦线振动的波动方程，并求出行波解。四、结构动力学的发展史◇伯努利（D.Bernoulli)：用无穷多个模态叠加的方法得到了弦线振动的驻波解，1759年拉格朗日（J.L.Lagrange):从驻波解推得行波解◇傅里叶（J.B.Fourier):1811年提出函数的阶数展开理论，完成了严格的数学证明，欧拉和伯努利分别与1744和1751年研究了梁的横向

6、振动▼19世纪对复杂结构的动力学问题提出了许多近似算法：◇瑞利（J.W.S.Raleigh)：1873年基于系统的动能和势能相互转化的能量原理，给出了求解系统基频的近似算法◇里兹（W.Ritz)（偏大）◇迦辽金：◇邓克利：1894年提出一种近似计算多圆盘轴横向振动基频的实用方法（偏小）。◇斯特多拉（A.Stodola):1904年矩阵迭代法。◇汤姆逊（W.Thomson)-1950年提出传递矩阵法。第1章绪论及动力学概念主要参考书谢官模：《振动力学》，国防工业出版社，2007邹经湘，《结构动力学》，哈工大出版社1996.R.克拉夫(王光远译），《结构动

7、力学》，高等教育出版社，2006余旭东，《飞行器结构动力学》，西北工业大学出版社，2011五、结构动力学的任务讨论结构在动力荷载作用下响应的分析的方法。寻找结构固有动力特性、动力荷载和结构反应三者间的相互关系，即结构在动力荷载作用下的反应规律，为结构的动力可靠性（安全、舒适）设计提供依据。六、考核方式：1.学过结构动力学的学生：◇期末考试（笔试）占60%；◇原考试成绩占30%；◇完成动力学实验，提交实验报告占10%。2没有学过结构动力学的学生：◇期末考试（笔试）占60%；◇平时作业占30%；◇完成动力学实验，提交实验报告占10%。第1章绪论及动力学概念

8、1.2结构动力分析中的自由度一.自由度的定义确定体系中所有质量位置所需的独立坐标数，称作体系的