结构力学结构力学结构力学 (51).pdf
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1、结构动力计算基础结构动力计算基础10-1 动力计算的特点和动力自由度动力计算的特点和动力自由度10-2 单自由度体系的自由振动单自由度体系的自由振动10-3 单自由度体系的强迫振动单自由度体系的强迫振动10-4 阻尼对振动的影响阻尼对振动的影响10-5 两个自由度体系的自由振动两个自由度体系的自由振动10-6 两个自由度体系在简谐荷载下的强迫振动两个自由度体系在简谐荷载下的强迫振动1010-1 动力计算的特点和动力自由度1、结构动力计算的特点(1)定义:考虑其对结构的影响效应(动力响应),与荷载变化的快慢无关。动荷载是荷载(大小、方向、作用位置)随时间变化的量。(2)动荷载与静荷载的区别:根据
2、达朗伯原理,平衡形式相同,但力系中包括了惯性力,并且能求出的结果是时间的函数。从计算方法上看,静力学所解的是线性方程组,而动力学所解的是偏微分或常微分方程组。对动力荷载作用下的位移,内力等进行分析。(3)计算方法的区别:(4)结构动力计算的目的:2、动力荷载的分类(1)周期荷载随时间作周期性变化的荷载。P(t)tPt简谐荷载非简谐性的周期荷载(2)冲击荷载短时内剧增或剧减的荷载。PttrP突加荷载P(t)ttrP爆炸荷载(3)随机荷载荷载在将来任一时刻的数值无法事先确定。P(t)t随机荷载3、动力计算中体系的自由度(1)定义:(2)意义:在动力计算中,一个体系的自由度是指为了确定运动过程中任一
3、时刻全部质量的位置所需确定的独立几何参数的数目。在动力问题中需要考虑惯性力,而惯性力与质量有关,因此确定任一时刻质量的位置就是动力学研究的关键之一。(3)方法:集中质量法广义坐标法有限单元法集中质量法把连续分布的质量集中为几个质点,这样就可以把一个原来无限自由度的问题简化成为有限自由度的问题。mmm梁mII2Im三个自由度体系一个自由度体系一个自由度体系水平振动时的计算体系三个自由度将无限自由度体系的位移曲线用一组形状函数的叠加表示,则这组形状函数可以看成是确定质量位置的坐标系,而其幅值则称为广义坐标。广义坐标法可看作是广义坐标法的特殊应用,将结构分为若干单元后,建立形状函数加以分析。有限单元法几点注意:1)对于具有集中质量的体系,其自由度数并不一定等于集中质量数,可能比它多,也可能比它少。2)体系的自由度与其超静定次数无关。一个质点两个自由度两个质点一个自由度3)体系的自由度决定了结构动力计算的精度。4)在几何构造分析中所说的自由度是刚体系的运动自由度,动力计算中讨论的自由度是变形体系中质量的运动自由度。
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