结构动力学读书报告
结构动力学心得汇总
结构动力学学习总结通过对本课程的学习,感受颇深。
我谈一下自己对这门课的理解:一.结构动力学的基本概念和研究内容随着经济的飞速发展,工程界对结构系统进行动力分析的要求日益提高。
我国是个多地震的国家,保证多荷载作用下结构的安全、经济适用,是我们结构工程专业人员的基本任务。
结构动力学研究结构系统在动力荷载作用下的位移和应力的分析原理和计算方法。
它是振动力学的理论和方法在一些复杂工程问题中的综合应用和发展,是以改善结构系统在动力环境中的安全和可靠性为目的的。
高老师讲课认真负责,结合实例,提高了教学效率,也便于我们学生寻找事物的内在联系。
这门课的主要内容包括运动方程的建立、单自由度体系、多自由度体系、无限自由度体系的动力学问题、随机振动、结构抗震计算及结构动力学的前沿研究课题。
既有线性系统的计算,又有非线性系统的计算;既有确定性荷载作用下结构动力影响的计算,又有随机荷载作用下结构动力影响的随机振动问题;阻尼理论既有粘性阻尼计算,又有滞变阻尼、摩擦阻尼的计算,对结构工程最为突出的地震影响。
二.动力分析及荷载计算1.动力计算的特点动力荷载或动荷载是指荷载的大小、方向和作用位置随时间而变化的荷载。
如果从荷载本身性质来看,绝大多数实际荷载都应属于动荷载。
但是,如果荷载随时间变化得很慢,荷载对结构产生的影响与静荷载相比相差甚微,这种荷载计算下的结构计算问题仍可以简化为静荷载作用下的结构计算问题。
如果荷载不仅随时间变化,而且变化很快,荷载对结构产生的影响与静荷载相比相差较大,这种荷载作用下的结构计算问题就属于动力计算问题。
荷载变化的快与慢是相对与结构的固有周期而言的,确定一种随时间变化的荷载是否为动荷载,须将其本身的特征和结构的动力特性结合起来考虑才能决定。
在结构动力计算中,由于荷载时时间的函数,结构的影响也应是时间的函数。
另外,结构中的内力不仅要平衡动力荷载,而且要平衡由于结构的变形加速度所引起的惯性力。
结构的动力方程中除了动力荷载和弹簧力之外,还要引入因其质量产生的惯性力和耗散能量的阻尼力。
动力学读书报告及体会
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动力学读书报告及体会大纲一、封面标题:动力学读书报告及体会作者姓名完成日期二、摘要书籍信息报告主旨三、引言动力学的定义和重要性阅读书籍的动机四、书籍介绍书名作者出版信息书籍概述五、书籍内容概述动力学基础理论牛顿运动定律能量守恒定律动力学的应用领域机械工程航空航天生物力学案例分析书中案例介绍案例分析六、读书体会理论学习体会对基础理论的理解理论学习中的难点与收获实际应用体会书中案例的实际意义应用动力学理论解决实际问题的经验七、批判性思考对书籍内容的批判性分析对动力学理论的深入思考八、个人成长与收获知识层面的增长思维能力的提升解决问题能力的增强九、书籍评价书籍的优点书籍的不足之处推荐理由十、结论内容示例封面动力学读书报告及体会作者姓名:[您的姓名]完成日期:2024年5月25日摘要本报告基于对《[书名]》一书的阅读,总结了动力学的基础理论、应用领域,并分享了个人的读书体会和批判性思考。
引言动力学是物理学中研究物体运动规律的分支,对于理解自然界和工程实践中的现象至关重要。
书籍介绍《[书名]》由[作者]撰写,[出版社]出版,是动力学领域的经典著作。
书籍内容概述动力学基础理论书中详细阐述了牛顿运动定律和能量守恒定律。
读书体会理论学习体会通过阅读,我对动力学的基础理论有了更深刻的理解。
批判性思考在学习过程中,我对书中某些理论的应用范围和局限性进行了思考。
个人成长与收获阅读这本书不仅丰富了我的动力学知识,也锻炼了我的批判性思维能力。
书籍评价《[书名]》是一本内容丰富、深入浅出的动力学教材,对初学者和专业人士都有很好的指导意义。
结论通过阅读《[书名]》,我对动力学有了更全面的认识。
这本书不仅提供了丰富的理论知识,还激发了我对动力学深入研究的兴趣。
对结构动力学的认识
结构动力学是一种研究结构在外部载荷下的动态响应和振动特性的学科。
它主要关注
的是结构在受到外部激励(如风、地震、交通等)时的振动响应,分析结构的稳定性、自然频率、振型和振幅等参数。
结构动力学的研究对于工程实践和安全评估具有重要
意义。
结构动力学研究的对象可以是各种类型的结构,如房屋、桥梁、塔楼、船舶、飞行器等。
在研究中,结构动力学通常采用数学模型来描述结构的振动响应,包括质点模型、连续体模型、有限元方法等。
在工程实践中,结构动力学的应用十分广泛。
例如,在建筑结构设计中,需要考虑地震、风荷载等外部载荷对结构的影响,通过结构动力学分析可以确定结构的合理构造
和材料选型;在航空航天领域,需要对飞行器结构进行动力学分析,以保证其安全性
和可靠性。
总之,结构动力学是一门研究结构在外部载荷下的动态响应和振动特性的重要学科,
对于工程实践和安全评估具有重要意义。
结构动力学学习总结
) t
2) 当 时,为临界阻尼系统,微分方程(1-9)的通解为
x(t ) e t (c1 +c2t )
(1-15)
由初始条件 x(t )
t 0
x0 , x(t )
t 0
0 ,可得
(1-16)
x(t ) e t [ x0 + ( 0 x0 )t ]
(1-7)
1.1.2 有阻尼的自由振动 单自由度系统考虑阻尼作用的自由振动方程为
mx(t )+cx(t )+kx(t )=0
(1-8)
或写为
x(t )+2 x(t )+ 2 x(t )=0
(1-9)
其中
c 2m
(1-10)
称为阻尼特性系数。常微分方程(1-9)的特征方程为
s 2 +2 s+ 2 =0
不难发现,式(1-14)和式(1-16)所表示的运动都没有振动的特征。 3) 当 时,为低阻尼临界系统,这时特征方程的根为
s1,2 i
(1-17)
其中 2 2 微分方程(1-9)的通解为
x(t ) e t ( B1 sin t + B2 cos t )
mx(t ) cx(t ) kx(t ) Pcos t
(1-25)
可知上式的通解为
x(t ) e t ( B1 sin t B2 cos t ) A sin( t )
(1-26)
将初始条件代入上式,可得到
x(t ) e t (
0 x0 sin t x0 cos t ) sin cos Ae t (sin cos t sin t ) A sin( t )
结构动力学
高等结构动力学学习心得体会1.这门课程独特的授课方式随着科学技术的进步,结构动力学越来越广泛地应用于建筑结构工程中的防震抗震,海洋平台设计,桥梁结构的抗震设计、桥梁结构故障诊断及桥梁结构健康状态监测等工程技术领域。
而工程界对结构系统进行动力分析的要求日益提高,我国是个多地震的国家,保证多荷载作用下结构的安全、经济适用,是结构工程专业人员的基本任务,由于工程实际中大部分问题与动载荷有关,因此高等结构动力学无疑是一门十分重要的学科。
其实高等结构动力学对我们来说并不陌生,总的来说它是结构力学的基础上来研究动载荷的作用效果,并且与我们在大四时期所接触机械振动这门课程很相似。
它研究结构系统在动力荷载作用下的位移和应力的分析原理和计算方法。
它是振动力学的理论和方法在一些复杂工程问题中的综合应用和发展,是以改善结构系统在动力环境中的安全和可靠性为目的一门课程。
若不结合工程实例,是很难理解这门课程的理论知识的,在大四时我学完机械振动这门课程后仍旧理解的不甚透彻。
针对这一现象老师开设的让同学们上台讲课这一环节无疑让我们受益匪浅,一方面来说对于上台讲课的同学,他们在积极准备的同时必然会去详细了解结构动力学在这一工程领域的应用,无形中促使了他们去学习这门课程,而对于台下听的同学,也这让我们对这门课程的工程应用有了更广泛和更深刻的理解,不再仅限于学习理论知识,这对深刻,学习这门课程也有很大的帮助。
老师的这种授课方式是极好的,讲主动权掌握在同学自己手中,无疑是让我们学会如何自主的学习,当各位同学讲述完自己准备的东西之后还开设了讨论环节,可以提出你自己不懂的问题,做进一步讨论,进一步加深对这一块知识的理解,除此以外你还可以提出自己的见解或者讲课同学的不足之处,大家互帮互助,共同进步。
2.对于这门课程的学习收获这门课的主要内容包括运动方程的建立、单自由度体系、多自由度体系、无限自由度体系的动力学问题、随机振动、结构抗震计算等问题。
结构动力学
结构动力学
结构动力学是一门应用物理和数学原理研究动态可塑结构行为的
工程学科。
它不仅涉及到结构力学中的结构响应,而且还涉及到动力
学中的系统性研究。
目标是了解和计算结构受外力作用时的运动行为,预测出结构所受冲击能量,强度和变形情况。
例如,对于一艘平衡船,结构动力学可以帮助我们发现哪些部件会受到激烈的冲击力,以及船
体什么时候会趋向平衡。
为了理解结构动力学,我们需要了解力学。
力学是一种使用物理
学原理的工程学科,主要关注作用在物体上的各种力和它们之间的作用。
例如,重力和导热力是两个典型的力,它们混斗在一起影响物体
的运动。
结构动力学是将力学概念应用于特定可塑结构上,用来分析结构
随时间改变的行为特性。
其中,最常见的类型包括结构稳定性和可塑性,它们可以被应用于从最小的桥梁到最大的建筑结构。
在更深层次上,结构动力学考察不同刚度结构之间的行为,并且考察这些行为如
何通过各种力学和外力来影响复杂系统。
此外,结构动力学还可以用来检查建筑结构的设计是否正确。
它
可以检查系统中机械强度,稳定性和结构完整性,以免因结构设计不
当而出现过分的变形和破坏。
总之,结构动力学是一门复杂的工程学科,研究的内容涉及到力学,动力学,计算机技术和材料科学等多个领域。
它被广泛用于建筑,船舶,飞机,汽车,桥梁,机器人和其他复杂结构的设计与研究中。
结构动力学 总结
结构动力学 动力特性(天生就有的,爹妈给的,不随外界任何事物改变)自振频率ω:初速度或初位移引起自由振动的圆频率振型:结构按照某自振频率振动的位移形态阻尼:振动过程中的能量耗散(主要由结构内部的特征决定的)动力作用:周期荷载、冲击荷载、随机荷载(地震)动力反应(响应):动内力、动荷载、速度、加速度结构动力学是研究动力反应的规律的学问,一般思路是先研究自由振动(目的是搞清该结构的动力特性)再研究强迫振动(动力特性+动力作用)利用振型分解反应谱法,可以将每个基本振型的参与系数求出来,这样的最大好处是可以将耦联微分方程解耦。
刚度法通式:()()()()mY t cY t kY t F t ++=1、 单自由度无阻尼自由振动(分析自由振动的目的是确定体系的动力特性:周期、自振频率)()()0my t ky t += (()[()]y t my t δ=-) (令k m ω=) 解为:00()cos sin v y t y t t ωωω=+=sin()A t ωϕ+ (22002v A y ω=+,00tan y v ωϕ=) 重要结论:由微分方程的解可以知道,无阻尼振动是一个简谐振动,其周期和自振频率为2T πω=,k mω=周期和自振频率之和自己质量与刚度有关和外界因素无关。
2、单自由度有阻尼自由振动()()()0my t cy t ky t ++= (令=22c c mw mkξ=) 即微分方程为2()2()()0y t wy t w y t ξ++=(实际建筑结构的阻尼比1ξ<)解为000()[sin cos ]t d d dv y y t e t y t ξωξωωωω-+=+=sin()t d Ae t ξωωϕ-+(21d ωωξ=-) 221000000(),d d v y y A y tg v y ξωωϕωξω-+=+=+其中 重要结论:1)由方程的解看出弱阻尼情况下的自由振动是一种衰减振动,阻尼使振幅按指数规律衰减。
高等结构动力学总结
结构动力学课程总结与进展综述首先谈一下我对高等结构动力学课程的认识。
结构动力学研究结构系统在动力荷载作用下的位移和应力的分析原理和计算方法。
它是振动力学的理论和方法在一些复杂工程问题中的综合应用和发展,是以改善结构系统在动力环境中的安全和可靠性为目的的。
这门课的主要内容包括运动方程的建立、单自由度体系、多自由度体系、无限自由度体系的动力学问题、随机振动、结构抗震计算及结构动力学的前沿研究课题。
既有线性系统的计算,又有非线性系统的计算;既有确定性荷载作用下结构动力影响的计算,又有随机荷载作用下结构动力影响的随机振动问题;阻尼理论既有粘性阻尼计算,又有滞变阻尼、摩擦阻尼的计算。
我们是航空院校,当然我们所修的高等结构动力学主要针对的是飞行器结构。
这门课程很难,我通过课程和考试学到了不少东西,当然,也有很多东西不懂,我的研究方向是动力学结构优化设计,其中我对于目前的灵敏度分析研究比较感兴趣,这门课程是我以后学习的基础。
二十世纪中叶,计算机科学发展迅速,有限元方法得到长足进步,使得力学,特别是结构力学的研究方向发生了重大变化,研究范围也得以拓宽。
长期处于被动状态的结构分析,转化到主动的结构优化设计,早期的结构优化设计,考虑的是静强度问题。
但实践指出,许多工程结构,例如飞行器,其重大事故大多与动强度有关。
同理,在航天、土木、桥梁等具有结构设计业务的工作部门,运用结构动力学优化设计技术,必将带来巨大的经济效益。
20世纪60年代,动力学设计也称动态设计(dynamic design)开始兴起,但真正的发展则在八、九十年代,现正处于方兴未艾之际。
“动态设计”一词常易引起误解,逐被“动力学设计”所取代。
进入90年代以来,结构动力学优化设计的研究呈现出加速发展的态势,在许多方面取得了令人耳目一新的成果。
尽管如此,它的理论和方法尚有待系统和完善,其软件开发和应用与工程实际还存在着较大的距离,迄今尚存在着许多未能很好解决甚至尚未涉足的问题。
浅谈对结构动力学的认识
浅谈对结构动力学的认识摘要:简单地讲述了对结构动力学的整体认识,介绍了结构动力学的发展历程,结构动力问题的几大特点,结构动力问题的分类,结构系统的动力自由度及其离散方法(包括集中质量法、广义坐标法和有限单元法),建立运动方程的方法(包括利用达朗贝尔(d'Alermbert)原理的直接平衡法,虚位移原理建立振动方程,哈密顿(Hamilton)原理建立振动方程)。
关键词:结构动力学;质量;阻尼;运动方程On understanding of structure dynamics Abstract: This paper simply tells the overall understanding of structure dynamics, and introduces the development course of structure dynamics, a few big characteristics of structure dynamic problem , the classification of structure dynamic problem, the structure of the system and its dynamic freedom discrete method (including focus on quality method, generalized coordinates method and finite element method), the method for establishing the equations of motion (including the use of d'Alermbert principle direct balance method, vibration equation with imaginary displacement principle, establish vibration equation with Hamilton principle).Key words: structure dynamics; quality; damping; equations of motion1结构动力学发展简介结构动力学是研究结构体系的动力特性,及其在动力荷载作用下动力响应分析原理和方法的一门技术学科。
结构动力学读书报告(张子明)
图1
简支梁
5
1.2.3 有限单元法
将实际结构用有限个在结点处相互连接的单元所组成的离散系 统代替,对每个单元给定插值函数,然后叠加单元在各个相应结点的 贡献建立系统的求解方程。 有限单元法根据基本未知量选取的不同可 分为,位移有限元法、应力有限元法和兼有应力、位移未知量的混合 有限元法。其中,以位移有限元法应用最为广泛。 上述三种结构的简化方法以集中质量法较为简便实用, 广义位移 法需要选择满足位移边界条件的函数族,故它仅适用于简单结构。有 限单元法适用于各种复杂结构,因而,在求解工程结构动力问题中应 用广泛。
1.2 弹性系统的动力自由度
结构系统的动力计算和静力计算一样,也需要选择计算简图。因 为要考虑质量的惯性力,所以必须明确结构的质量分布情况,并分析 结构可能产生的位移。在结构系统运动的任一时刻,确定其全部质量 位置所需的独立几何参变量的个数, 称为系统的动力自由度 (dynamic freedom)。 实际结构的质量都是连续分布的,因此,它们都是无限自由度系 统。对于无限自由度系统的动力计算,只有一些很简单的情况能给出 解答,而且计算复杂。为了简化计算,通常采用下列方法将实际结构 简化为有限自由度系统。
③
这道题目,采用直接平衡法很容易就能列出运动方程,如果采用 虚位移列平衡方程的话,过程就会及其复杂。 这里需要注意的是:J 是对形心的转动惯量,J 2 0 2 r 2
J
l
m d r ,则 l
ml 2 ,所以就可以 ,而 ;惯性矩 M J [2];因为 v r , a v 12 v r a r Y Y ,则 M J 。还需要注意的一点就是:材料力 r 3l
2.运动方程式的建立
建立运动方程一般有以下三种方法:1.直接平衡法(达朗贝尔原 理);2.虚位移原理;3.哈密顿原理。以上三种方法中。直接平衡法
结构动力学心得
结构动力学学习总结通过对本课程的学习,感受颇深。
我谈一下自己对这门课的理解:一.结构动力学的基本概念和研究内容随着经济的飞速发展,工程界对结构系统进行动力分析的要求日益提高。
我国是个多地震的国家,保证多荷载作用下结构的安全、经济适用,是我们结构工程专业人员的基本任务。
结构动力学研究结构系统在动力荷载作用下的位移和应力的分析原理和计算方法。
它是振动力学的理论和方法在一些复杂工程问题中的综合应用和发展,是以改善结构系统在动力环境中的安全和可靠性为目的的。
高老师讲课认真负责,结合实例,提高了教学效率,也便于我们学生寻找事物的内在联系。
这门课的主要内容包括运动方程的建立、单自由度体系、多自由度体系、无限自由度体系的动力学问题、随机振动、结构抗震计算及结构动力学的前沿研究课题。
既有线性系统的计算,又有非线性系统的计算;既有确定性荷载作用下结构动力影响的计算,又有随机荷载作用下结构动力影响的随机振动问题;阻尼理论既有粘性阻尼计算,又有滞变阻尼、摩擦阻尼的计算,对结构工程最为突出的地震影响。
二.动力分析及荷载计算1.动力计算的特点动力荷载或动荷载是指荷载的大小、方向和作用位置随时间而变化的荷载。
如果从荷载本身性质来看,绝大多数实际荷载都应属于动荷载。
但是,如果荷载随时间变化得很慢,荷载对结构产生的影响与静荷载相比相差甚微,这种荷载计算下的结构计算问题仍可以简化为静荷载作用下的结构计算问题。
如果荷载不仅随时间变化,而且变化很快,荷载对结构产生的影响与静荷载相比相差较大,这种荷载作用下的结构计算问题就属于动力计算问题。
荷载变化的快与慢是相对与结构的固有周期而言的,确定一种随时间变化的荷载是否为动荷载,须将其本身的特征和结构的动力特性结合起来考虑才能决定。
在结构动力计算中,由于荷载时时间的函数,结构的影响也应是时间的函数。
另外,结构中的内力不仅要平衡动力荷载,而且要平衡由于结构的变形加速度所引起的惯性力。
结构的动力方程中除了动力荷载和弹簧力之外,还要引入因其质量产生的惯性力和耗散能量的阻尼力。
重大工程结构动力模型试验学习心得
重大工程结构动力模型实验学习心得
重大工程结构动力模型试验,旨在通过对重大工程在强地震动场和强、台风场动力作用下的损伤破坏演化过程的研究,揭示重大工程的损伤机理和破坏倒塌机制,建立重大工程动力灾变模拟系统,发展与经济和社会相适应的重大工程防灾减灾科学和技术,为保障重大工程的安全建设和运营提供科学支撑。
通过PPT,我们了解到大型建筑物并非建筑师画出图纸,施工单位建造完品这么简单,创新是要建立在实际可行的基础上的,所有大型建筑都需要通过结构动力模型来获取有效数据。
重大研究计划围绕以下4个核心科学问题,循序渐进地组织实施和开展研究:
(一)强地震动场和强/台风场的建模与预测。
(二)重大工程动力灾变的关键效应。
(三)重大工程动力灾变的全过程分析。
(四)重大工程动力灾变模拟系统的集成与验证。
PPT讲解完后,我们一行人参观了抗震大厅,并对部分器材进行猜想,求老师解答。
高等结构动力学读书札记
《高等结构动力学》读书札记一、章节概览在我研读《高等结构动力学》我对各个章节的内容进行了深入的剖析和理解,现将各章节的主要内容概述如下:第一章:绪论。
本章介绍了结构动力学的定义、发展历程和研究现状,以及它在土木工程领域的重要性和应用价值。
通过对结构动力学的基本概念的理解,为后续的深入研究奠定了基础。
第二章:结构动力学的基本原理。
主要讲述了结构动力学的基本原理,包括结构的动力特性、运动方程的建立以及动力荷载的识别和分析等。
本章对理解后续复杂结构的动力响应分析提供了基础。
第三章:振动理论与模态分析。
介绍了结构振动的分类和特征,以及模态分析的基本原理和方法。
模态分析是研究结构动力特性的重要手段,对后续研究具有重要的指导意义。
第四章:结构动力响应分析。
主要讲述了结构在动力荷载作用下的响应分析,包括强迫振动、自振、非线性振动等内容。
这些内容为分析复杂结构在各种外部荷载作用下的性能提供了重要的理论依据。
第五章:地震作用下的结构动力响应分析。
本章重点介绍了地震作用下结构的振动特性和响应分析,包括地震波的特性、地震作用下的结构响应分析方法和抗震设计的基本原理等。
第六章:风荷载作用下的结构动力响应分析。
主要介绍了风荷载的特性,以及风荷载作用下结构的振动特性和响应分析方法。
对理解和研究风力作用下的建筑结构性能提供了重要的理论依据。
在接下来的学习中,我将深入研究每一章节的内容,通过案例分析、理论推导和数值计算等方法,深入理解并掌握结构动力学的核心知识,以期将其应用于实际工程中,解决实际问题。
二、详细札记本章主要介绍了结构动力学的背景、研究内容及重要性。
结构动力学是研究结构在动态荷载作用下的响应和性能的科学。
它涉及到结构的振动、波动、稳定性以及能量传递等问题。
在实际工程中,结构动力学对于防灾减灾、桥梁设计、建筑抗震等领域具有广泛的应用价值。
本章详细阐述了结构动力学的基础理论,包括结构振动的基本原理、动力学方程的建立以及求解方法。
结构动力学总结(总1)
第3章 单自由度体系
第3章 单自由度体系
无阻尼自振频率:ωn=√(k/m) 无阻尼自振周期:Tn=2π/ ωn
自振周期Tn(或ωn)是结构的固有特性,与振幅大小 无关(线弹性范围内)。 工程频率:fn=1/Tn
有阻尼自振频率:ωD=ωn√(1-ζ 2) 有阻尼自振周期:TD=Tn/√(1-ζ 2)
h (t ) ← ⎯→ H (iω )
F
时域解法:Duhamel积分 频域解法:Fourier变换
u (t ) = ∫ p (τ )h (t − τ )dτ
0
t
1 u(t ) = 2π
∫
∞
−∞
H (iω ) P(ω )eiωt dω
适用范围:应用了叠加原理,仅适用于线弹性结构结 构体系。
离散Fourier变换,快速付氏变换FFT
T
第4章 多自由度体系(续)
振型的正交性: 对于N个振型和自振频率
{φ}n ,
T
ωn , n = 1,2,L, N
m≠n m≠n
满足正交条件
{φ }m [M ]{φ }n = 0, {φ }m [K ]{φ }n = 0,
T
证明方法,利用特征方程(即自振频率及其振型 满足的方程)证明。
第4章 多自由度体系(续)
第4章 多自由度体系(续)
分别将结构的自振频率代入运动方程的特征方程 得到与自振频率对应的各阶振型
⎧ φ1i ⎫ ⎪φ ⎪ ⎪ 2i ⎪ ωi : {φ}i = ⎨ ⎬ , i = 1, 2, L, N ⎪M ⎪ ⎪φNi ⎪ ⎩ ⎭
振型为结构按某一自振频率自由振动时,不同自 由度位移(振动)的比例关系。 自振频率和振型均属于结构的动力特性。
第4章 多自由度体系
结构动力学小结[1]1
海上油气开发设施因为水深和生产方式的不同,有多种开发设施。
大致可以分为(1)固定平台:导管架平台和重力式,主要用于油气的生产。
(2)移动式平台:主要用于油气勘探,包括自升式和半潜式(3)单点系泊系统:作为海上油气集输装置,穿梭油轮定位(4)顺应式平台:研究开发中,国外已经开始应用,用于较大水深。
从结构上来分,一般将spar 平台分为三部分:平台上体,平台主体和系泊系统(包括锚固基础),其中平台上体和平台主体并称为平台本体。
TLP 由五大部分组成:平台上体、立柱(含横撑和斜撑)、下体(沉箱)、张力腿系泊系统和锚固基础第二章 确定性载荷卡门涡街:Reynolds 数较高的流体流经圆柱体时,在柱体断面宽度最大点附近发生分离。
在分离点之后沿柱体表面将发生逆流。
边界层在分离点脱离柱体表面,并形成向下游延展的自由剪切层。
上下两剪切层之间的区域即为尾流区。
在剪切层范围内,由于接近自由流区外侧部分的流速大于内侧部分,流体便有发生旋转并分散成若干个旋涡的趋势。
人们称在柱体后面的涡系为“卡门涡街”。
涡激升力:旋涡是在柱体后部两侧交替、周期性地发生的。
当在一侧的分离点处发生旋涡时,在柱体表面引起方向与旋涡旋转方向相反的环向流速 因此发生旋涡一侧沿柱体表面流速小于原有流速v ,而对面一侧的表面流速 则大于原有流速v ,从而形成沿与来流垂直方向作用在柱体表面上的压力差即升力。
当一个旋涡向下游泄放(即自柱体脱落并向下游移动)时,它对柱体的影响及相应的升力FL 也随之减小,直到消失,而下一个旋涡又从对面一侧发生,并产生同前一个相反方向的升力。
因此,每一“对”旋涡具有互相反向的升力。
涡激振动: 涡激升力周期变化,引起结构发生垂直于轴线方向的振动,称为涡激振动。
锁定现象(lock-in ): 当涡激升力频率与弹性结构的固有频率接近,结构的振动会驱使旋涡的泄放频率在一个较大的S 范围内固定在结构的自振频率,即振动固定在固有频率上,从而诱发结构剧烈颤振或抖振,这称之为锁定现象。
结构动力学小结
21m1 A1 ( 22 m2
2
) A2 + + 2 n mn An
k21 A1 (k22 m2 2 ) A2 k2 n An F2
2
kn1 A1 kn 2 A2 (knn mn 2 ) An Fn
m2 2 惯性力 幅值 方程 1
21 I1 ( 22
n1 I1 n 2 I 2 + +( nn
1
mn 2
) I n np 0
矩阵形式:
设在稳态阶段各质量按干扰力频率 作同步简谐振动,即取特解的形式为 yi Ai sin t
(11m1
动位移 幅值 方程
1
) A1 12 m2 A2 + +1n mn An 2 1
1 p
2
2 p
0 0
(k11 m1 ) A1 k12 A2 k1n An F1
无阻尼
有阻尼
ky 0 my
运动方程
cy ky 0 my
y 2 y 0
y (t ) y0 cos t v0 sin t
2 y 0 ,其中阻尼比 y 2 y
y (t ) e t ( y0 cos d t v0 y0
k11 k22 k k k2 ) 11 22 12 0 m1 m2 m1m2
1,2
自振频率
11m1 22 m2
2 1 2 (11m1 22 m2 ) 2 4m1m2 (11 22 12 ) 2
2 [(
k k k k k2 1 k11 k22 ) ( 11 22 )2 4( 11 22 12 )] 2 m1 m2 m1 m2 m1m2
结构动力学读书报告
《结构动力学读书报告》转眼间这个学期就快结束了,庆幸的是跟着张老师学习完本门课程我受益颇多,在此就主要根据上课所用的河海大学出版社出版的《结构动力学》课本以及我的导师参与编写的清华大学出版社出版的《结构动力学》课本并结合自身所学专业,对本门课程内容的理解和在各方面的应用总结如下,有什么不当之处还希望张老师批评指正:1.结构动力学及其研究内容:结构动力学是研究结构系统在动力荷载作用下的振动特性的一门科学技术,它是振动力学的理论和方法在一些复杂工程问题中的综合应用和发展,是以改善结构系统在动力环境中的安全和可靠性为目的的。
学习结构动力学就应该了解结构动力学的任务、动力计算的特点、动力荷载的分类、动力分析的目的和方法。
本书的主要内容包括运动方程的建立、单自由度体系、多自由度体系、自振频率和振型的实用计算、结构地震响应分析。
最后,张老师还补充介绍了结构与水体的动力相互作用和结构与地基动力相互作用。
2.课程主要内容回望2.1 结构动力学概论本章首先介绍结构动力学计算的特点,动荷载与静荷载作用的区别,常见动力荷载的分类和结构动力学的研究目的、研究方法和任务。
然后分别对考虑动力系统惯性力的动力自由度和阻尼力的形式进行讨论;最后介绍建立运动方程式的常用方法,即基于达朗贝尔原理的直接平衡法和基于虚位移原理的虚功法并对轴向力的影响进行简单讨论。
结构的质量是一连续的空间函数,因此结构的运动方程是一个含有空间坐标和时间的偏微分方程,只是对某些简单结构,这些方程才有可能直接求解。
做法是先把结构离散化成为一个具有有限自由度的数学模型,在确定载荷后,导出模型的运动方程,然后选用合适的方法求解。
将结构离散化的方法主要有以下三种:①集聚质量法②广义位移法③有限元法。
建立运动方程式主要有达朗贝尔原理(直接平衡法)、虚位移原理(拉格朗日法),两者均可建立运动方程:()()()()...m y t c y t ky t F t ++=2.2单自由度系统的振动单自由度系统的动力分析是结构动力计算中非常重要的内容。
结构动力学读书笔记
读书笔记——读《结构动力学》1.1 结构动力学计算的目的和特点结构动力学主要研究在动荷载作用下结构的位移和内力(以后统称为动力反应)的计算原理和计算方法。
结构动力分析要解决的问题有:地震作用下建筑结构、桥梁、大坝的振动;风荷载作用下大型桥梁、高层结构的震动;机器转动产生的不平衡力引起的大型机器基础的振动;车辆运行中由于路面不平顺引起的车辆振动及车辆引起的路面振动;爆炸荷载作用下防护工事的冲击动力反应等等,量大而面广。
结构动力破坏的特点是突发性、毁灭性、波及面大等。
结构动力分析的目的是确定动力荷载作用下的结构内力和变形;通过动力分析确定结构动力特性等。
结构动力学研究结构体系的动力特性及其在动力荷载作用下的动力反应分析原理和方法的一门理论和技术学科。
该学科的目的在于为改善工程结构体系在动力环境中的安全性和可靠性提供坚实的理论基础。
结构动力计算的特点为:a.动力反应要计算全部时间点上的一系列解,比静力问题复杂且要消耗更多的计算时间。
b.与静力问题相比,由于动力反应中结构的位移随时间迅速变化,从而产生惯性力,惯性力对结构的反应又产生重要影响。
结构动力学和静力学的本质区别为是否考虑惯性力的影响。
结构产生动力反应的内因(本质因素)是惯性力。
惯性力的出现使分析工作变得复杂,而对惯性力的了解和有效处理又可使复杂的动力问题分析得以简化。
在结构动力反应分析中,有时可通过对惯性力的假设而使动力计算大为简化,如在框架结构地震反应分析中常采用的层模型。
惯性力的产生是由结构的质量引起的,对结构中质量位置及其运动的描述是结构动力分析中的关键,这导致了结构动力学和结构静力学中对结构体系自由度定义的不同。
动力自由度(数目):动力分析中为确定体系任一时刻全部质量的几何位置所需要的独立参数的数目。
独立参数也称为体系的广义坐标,可以是位移、转角或其它广义量。
1.2 载荷确定载荷有三个因素,即大小、方向和作用点。
如果这些因素随时间缓慢变化,则在求解结构的响应时,可把载荷作为静载荷处理以简化计算。
浅谈对结构动力学的认识
浅谈对构造动力学的认识摘要:简单地讲述了对构造动力学的整体认识,介绍了构造动力学的开展历程,构造动力问题的几大特点,构造动力问题的分类,构造系统的动力自由度及其离散方法〔包括集中质量法、广义坐标法和有限单元法〕,建立运动方程的方法〔包括利用达朗贝尔(d'Alermbert)原理的直接平衡法,虚位移原理建立振动方程,哈密顿(Hamilton)原理建立振动方程〕。
关键词:构造动力学;质量;阻尼;运动方程On understanding of structure dynamics Abstract: This paper simply tells the overall understanding of structure dynamics, andintroduces the development course of structure dynamics, a few big characteristics of structure dynamic problem ,the classification of structure dynamic problem, the structure of the system and its dynamic freedom discrete method (including focus on quality method, generalized coordinates method and finite element method), the method for establishing the equations of motion (including the use of d'Alermbert principle direct balance method, vibration equation with imaginary displacement principle, establish vibration equation withHamilton principle).Key words:structure dynamics;quality; damping;equations of motion1构造动力学开展简介构造动力学是研究构造体系的动力特性,及其在动力荷载作用下动力响应分析原理和方法的一门技术学科。
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《结构动力学》
读书报告
结构动力学读书报告
学习完本门课程和结合自身所学专业,我对本门课程内容的理解和在各方面的应用总结如下:
1. (1)结构动力学及其研究内容:
结构动力学是研究结构系统在动力荷载作用下的振动特性的一门科学技术,它是振动力学的理论和方法在一些复杂工程问题中的综合应用和发展,是以改善结构系统在动力环境中的安全和可靠性为目的的。
本书的主要内容包括运动方程的建立、单自由度体系、多自由度体系、无限自由度体系的动力学问题、随机振动、结构抗震计算及结构动力学的前沿研究课题。
(2)主要理论分析
结构的质量是一连续的空间函数,因此结构的运动方程是一个含有空间坐标和时间的偏微分方程,只是对某些简单结构,这些方程才有可能直接求解。
对于绝大多数实际结构,在工程分析中主要采用数值方法。
作法是先把结构离散化成为一个具有有限自由度的数学模型,在确定载荷后,导出模型的运动方程,然后选用合适的方法求解。
(3)数学模型
将结构离散化的方法主要有以下三种:①集聚质量法:把结构的分布质量集聚于一系列离散的质点或块,而把结构本身看作是仅具有弹性性能的无质量系统。
由于仅是这些质点或块才产生惯性力,故离散系统的运动方程只以这些质点的位移或块的位移和转动作为自由
度。
对于大部分质量集中在若干离散点上的结构,这种方法特别有效。
②广义位移法:假定结构在振动时的位形(偏离平衡位置的位移形态)可用一系列事先规定的容许位移函数fi (它们必须满足支承处的约束条件以及结构内部位移的连续性条件)之和来表示,例如,对于一维结构,它的位形u(x)可以近似地表为:
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二送
结构动力学
(1)式中的qj称为广义坐标,它表示相应位移函数的幅值。
这样,离散系统的运动方程就以广义坐标作为自由度。
对于质量分布比较均匀,形状规则且边界条件易于处理的结构,这种方法很有效。
③有限元法:可以看作是分区的瑞利-里兹法,其要点是先把结构划
分成适当数量的区域(称为单元),然后对每一单元施行瑞利-里兹法。
通常取单元边界上(有时也包括单元内部)若干个几何特征点(例如三角形的顶点、边中点等)处的广义位移qj作为广义坐标,并对每个广义坐标取相应的插值函数作为单元内部的位移函数(或称形状函数)。
在这样的数学模型中,要求形状函数的组合在相邻单元的公共边界上满足位移连续条件。
一般地说,有限元法是最灵活有效的离散化方法,它提供了既方便又可靠的理想化模型,并特别适合于用电子计算机进行分析,是目前最为流行的方法,已有不少专用的或通用的程序可供结构动力学分析之用。
(4)运动方程
可用三种等价但形式不同的方法建立,即:①利用达朗伯原理引。