第1章結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)概述

1、高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)美 R.Clough Joseph Penzien石家莊鐵道大學(xué)橋梁工程系石家莊鐵道大學(xué)橋梁工程系Dr. 王慧東王慧東 教授教授 Dr. 榮學(xué)亮榮學(xué)亮 高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)第一章第一章高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)概述高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué) 求解求解任何任何給定類型的結(jié)構(gòu)在承受給定類型的結(jié)構(gòu)在承受任意任意動(dòng)荷載時(shí)動(dòng)荷載時(shí)（干擾干擾/ /激勵(lì)激勵(lì)）所產(chǎn)生的反應(yīng)）所產(chǎn)生的反應(yīng)位移和應(yīng)力位移和應(yīng)力的分析的分析方法。方法。 “ “動(dòng)力的動(dòng)力的”或或“動(dòng)的動(dòng)的”這個(gè)詞可簡(jiǎn)單地被定義這個(gè)詞可簡(jiǎn)單地被定義為隨時(shí)間而改變的為隨

2、時(shí)間而改變的時(shí)變的。時(shí)變的。高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)動(dòng)力問(wèn)題動(dòng)力問(wèn)題: 地震作用下建筑結(jié)構(gòu)、橋梁、大壩的震動(dòng)；地震作用下建筑結(jié)構(gòu)、橋梁、大壩的震動(dòng)； 風(fēng)荷載作用下大型橋梁、高層結(jié)構(gòu)的振動(dòng)；風(fēng)荷載作用下大型橋梁、高層結(jié)構(gòu)的振動(dòng)； 機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的不平衡力引起的大型機(jī)器基礎(chǔ)的振動(dòng)；機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的不平衡力引起的大型機(jī)器基礎(chǔ)的振動(dòng)； 車輛運(yùn)行中由于路面不平順引起的車輛振動(dòng)及車輛引起車輛運(yùn)行中由于路面不平順引起的車輛振動(dòng)及車輛引起的路面振動(dòng)；的路面振動(dòng)； 爆炸荷載作用下防護(hù)工事的沖擊動(dòng)力反應(yīng)，爆炸荷載作用下防護(hù)工事的沖擊動(dòng)力反應(yīng)， 等等，量大而面廣。等等，量大而面廣。高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)動(dòng)力破

3、壞的特點(diǎn)動(dòng)力破壞的特點(diǎn)突發(fā)性、毀滅性、波及面大突發(fā)性、毀滅性、波及面大高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析的目的結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析的目的: 確定動(dòng)力荷載作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形；確定動(dòng)力荷載作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形； 通過(guò)動(dòng)力分析確定結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性。通過(guò)動(dòng)力分析確定結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性。結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)：結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)： 研究結(jié)構(gòu)體系的動(dòng)力特性及其在動(dòng)力荷載作用下的動(dòng)力研究結(jié)構(gòu)體系的動(dòng)力特性及其在動(dòng)力荷載作用下的動(dòng)力反應(yīng)分析原理和方法的一門理論和技術(shù)學(xué)科。反應(yīng)分析原理和方法的一門理論和技術(shù)學(xué)科。該該學(xué)科的目的學(xué)科的目的在于為改善工程結(jié)構(gòu)體系在動(dòng)力在于為改善工程結(jié)構(gòu)體系在動(dòng)力環(huán)境中的環(huán)境中的安全性安全性和和可靠性可靠

4、性提供理論基礎(chǔ)。提供理論基礎(chǔ)。 高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)l 動(dòng)荷載動(dòng)荷載就是大小、方向、作用點(diǎn)隨時(shí)間而改變的就是大小、方向、作用點(diǎn)隨時(shí)間而改變的任何荷載。任何荷載。 l 結(jié)構(gòu)反應(yīng)結(jié)構(gòu)反應(yīng)，即用位移表示的撓度及應(yīng)力，也稱做，即用位移表示的撓度及應(yīng)力，也稱做“響應(yīng)響應(yīng)”；l 結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)，是隨時(shí)間而改變的或，是隨時(shí)間而改變的或“動(dòng)的動(dòng)的”撓撓度及應(yīng)力，為時(shí)變的，也稱做度及應(yīng)力，為時(shí)變的，也稱做“動(dòng)力響應(yīng)動(dòng)力響應(yīng)” ” 。高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)靜力反應(yīng)和動(dòng)力反應(yīng)不同的外因：結(jié)構(gòu)靜力反應(yīng)和動(dòng)力反應(yīng)不同的外因：荷載不同荷載不同。根據(jù)荷載是否隨時(shí)間變化

5、，可把荷載分為：根據(jù)荷載是否隨時(shí)間變化，可把荷載分為：靜荷載：靜荷載： 大小、方向和位置不隨時(shí)間變化或緩慢變化的荷載。大小、方向和位置不隨時(shí)間變化或緩慢變化的荷載。 例如：結(jié)構(gòu)的自重、雪荷載等。例如：結(jié)構(gòu)的自重、雪荷載等。動(dòng)荷載：動(dòng)荷載： 隨時(shí)間快速變化或在短時(shí)間內(nèi)突然作用或消失的荷載。隨時(shí)間快速變化或在短時(shí)間內(nèi)突然作用或消失的荷載。隨時(shí)間變化是指其大小、方向、或作用點(diǎn)隨時(shí)間改變。隨時(shí)間變化是指其大小、方向、或作用點(diǎn)隨時(shí)間改變。 作用點(diǎn)隨時(shí)間變化的荷載稱為移動(dòng)荷載。作用點(diǎn)隨時(shí)間變化的荷載稱為移動(dòng)荷載。高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)根據(jù)荷載是否根據(jù)荷載是否已預(yù)先確定已預(yù)先確定，動(dòng)荷載可以分為兩類，

6、動(dòng)荷載可以分為兩類：動(dòng)力荷載類型動(dòng)力荷載類型: 確定性荷載（非隨機(jī)荷載）：變化規(guī)律已知確定性荷載（非隨機(jī)荷載）：變化規(guī)律已知 非確定性荷載（隨機(jī)荷載）：荷載隨時(shí)間的變化規(guī)律預(yù)非確定性荷載（隨機(jī)荷載）：荷載隨時(shí)間的變化規(guī)律預(yù)先是不可以確定的，是一種先是不可以確定的，是一種隨機(jī)過(guò)程隨機(jī)過(guò)程。周期荷載周期荷載非周期荷載非周期荷載簡(jiǎn)諧荷載簡(jiǎn)諧荷載非簡(jiǎn)諧荷載非簡(jiǎn)諧荷載傅里葉變換傅里葉變換高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)諧荷載簡(jiǎn)諧荷載定義：荷載隨時(shí)間周期性變化，并可以用簡(jiǎn)諧函數(shù)來(lái)表示。定義：荷載隨時(shí)間周期性變化，并可以用簡(jiǎn)諧函數(shù)來(lái)表示。)sin()(cos)(sin)(tAtFt

7、AtFtAtF可以是機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)引起的不平衡力等?？梢允菣C(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)引起的不平衡力等。 (a) 簡(jiǎn)諧荷載p(t)t建筑建筑物上物上的旋的旋轉(zhuǎn)機(jī)轉(zhuǎn)機(jī)械械高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)非簡(jiǎn)諧周期荷載非簡(jiǎn)諧周期荷載定義：荷載隨時(shí)間作周期性變化，是時(shí)間定義：荷載隨時(shí)間作周期性變化，是時(shí)間t t的周期函數(shù)，但的周期函數(shù)，但不能簡(jiǎn)單地用簡(jiǎn)諧函數(shù)來(lái)表示。不能簡(jiǎn)單地用簡(jiǎn)諧函數(shù)來(lái)表示。例如：平穩(wěn)情況下波浪對(duì)堤壩的動(dòng)水壓力；輪船螺旋槳產(chǎn)生例如：平穩(wěn)情況下波浪對(duì)堤壩的動(dòng)水壓力；輪船螺旋槳產(chǎn)生的推力等。的推力等。船尾的推進(jìn)力船尾的推進(jìn)力(b) 非簡(jiǎn)諧周期荷載p(t)t高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)沖擊荷載沖擊荷載定義：荷載的幅值

8、定義：荷載的幅值( (大小大小) )在很短時(shí)間內(nèi)急劇增大或急劇減小。在很短時(shí)間內(nèi)急劇增大或急劇減小。例如：突加重量、爆炸引起的沖擊波等。例如：突加重量、爆炸引起的沖擊波等。(c) 突加恒荷載和爆炸荷載p(t)p(t)tt高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)一般任意荷載一般任意荷載定義：荷載的幅值變化復(fù)雜、難以用解析函數(shù)表達(dá)的荷載。定義：荷載的幅值變化復(fù)雜、難以用解析函數(shù)表達(dá)的荷載。u環(huán)境振動(dòng)引起的地脈動(dòng)，環(huán)境振動(dòng)引起的地脈動(dòng)，u地震引起的地震動(dòng)，地震引起的地震動(dòng)，u脈動(dòng)風(fēng)引起的結(jié)構(gòu)表面的風(fēng)壓時(shí)程等。脈動(dòng)風(fēng)引起的結(jié)構(gòu)表面的風(fēng)壓時(shí)程等。 (d) 地震荷載p(t)t高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)

9、高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)動(dòng)力問(wèn)題的基本特性動(dòng)力問(wèn)題的基本特性靜荷載與動(dòng)荷載的基本區(qū)別靜荷載與動(dòng)荷載的基本區(qū)別（a a）靜荷載）靜荷載 （b b）動(dòng)荷載）動(dòng)荷載高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)動(dòng)力問(wèn)題的基本特性動(dòng)力問(wèn)題的基本特性實(shí)例實(shí)例車輛通過(guò)橋梁時(shí)，橋梁的反應(yīng)！車輛通過(guò)橋梁時(shí)，橋梁的反應(yīng)！高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)動(dòng)力問(wèn)題的解法動(dòng)力問(wèn)題的解法 把靜力問(wèn)題看成是動(dòng)力的特殊形式；把靜力問(wèn)題看成是動(dòng)力的特殊形式； 線性分析時(shí)：總反應(yīng)線性分析時(shí)：總反應(yīng)= =靜力反應(yīng)靜力反應(yīng)+ +動(dòng)力反應(yīng)；動(dòng)力反應(yīng)； 確定性反應(yīng)：位移確定性反應(yīng)：位移時(shí)間是主要反應(yīng)，其它是導(dǎo)出的；時(shí)間是主要反應(yīng)，其它是導(dǎo)出的； 非確定性反應(yīng)：由于位

10、移非確定性反應(yīng)：由于位移時(shí)間變化的不確定，其它反應(yīng)時(shí)間變化的不確定，其它反應(yīng)必須由特定的非確定性分析直接計(jì)算。必須由特定的非確定性分析直接計(jì)算。高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)數(shù)學(xué)上的概念數(shù)學(xué)上的概念？ 振動(dòng)響應(yīng)振動(dòng)響應(yīng)求解求解系統(tǒng)系統(tǒng)受到所規(guī)定的初條件及外受到所規(guī)定的初條件及外激勵(lì)源輸入的運(yùn)動(dòng)微分方程組（為什么是微分形激勵(lì)源輸入的運(yùn)動(dòng)微分方程組（為什么是微分形式），得到系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)時(shí)形成的位移（速度、加速式），得到系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)時(shí)形成的位移（速度、加速度、內(nèi)力及應(yīng)力等）度、內(nèi)力及應(yīng)力等）歷程歷程，即為結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。，即為結(jié)構(gòu)的響應(yīng)。高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)振動(dòng)的類型振動(dòng)的類型自由振動(dòng)：由規(guī)定的初始條件得

11、到的響應(yīng)；自由振動(dòng)：由規(guī)定的初始條件得到的響應(yīng)；強(qiáng)迫振動(dòng)：由外激勵(lì)源為輸入得到的響應(yīng)。強(qiáng)迫振動(dòng)：由外激勵(lì)源為輸入得到的響應(yīng)。高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué). . 離散化方法離散化方法靜力自由度靜力自由度:在靜力分析中，為確定結(jié)構(gòu)在空間中的位置及以及全部變?cè)陟o力分析中，為確定結(jié)構(gòu)在空間中的位置及以及全部變形形態(tài)所需要的全部獨(dú)立參數(shù)的數(shù)目。形形態(tài)所需要的全部獨(dú)立參數(shù)的數(shù)目。動(dòng)力自由度動(dòng)力自由度:u動(dòng)力分析中為確定體系在動(dòng)力分析中為確定體系在振動(dòng)過(guò)程振動(dòng)過(guò)程中任一時(shí)刻中任一時(shí)刻全部質(zhì)量全部質(zhì)量的的幾何位置幾何位置所需要的所需要的獨(dú)立參數(shù)的數(shù)目獨(dú)立參數(shù)的數(shù)目。u獨(dú)立參數(shù)也稱為體系的獨(dú)立參數(shù)也稱為體系的廣

12、義坐標(biāo)廣義坐標(biāo)，可以是，可以是位移、轉(zhuǎn)角或位移、轉(zhuǎn)角或其它廣義量其它廣義量。u在振動(dòng)的任一時(shí)刻，為了表示全部在振動(dòng)的任一時(shí)刻，為了表示全部有意義的慣性力的作有意義的慣性力的作用用，所必須考慮的，所必須考慮的獨(dú)立位移分量的個(gè)數(shù)獨(dú)立位移分量的個(gè)數(shù)，稱為體系的，稱為體系的動(dòng)動(dòng)力自由度力自由度高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)W=2W=2記軸變時(shí)記軸變時(shí) W=3不計(jì)軸變時(shí)不計(jì)軸變時(shí) W=2W=1W=2W=2W=3W=2. . 離散化方法離散化方法高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)實(shí)際結(jié)構(gòu)都是具有無(wú)限自由度的實(shí)際結(jié)構(gòu)都是具有無(wú)限自由度的離散化是離散化是把無(wú)限自由度問(wèn)題轉(zhuǎn)化為有限自由度的過(guò)程把無(wú)限自由度問(wèn)題轉(zhuǎn)化為有限

13、自由度的過(guò)程三種常用的離散化方法：三種常用的離散化方法：1、集中質(zhì)量法、集中質(zhì)量法2、廣義坐標(biāo)法、廣義坐標(biāo)法3、有限元法、有限元法. . 離散化方法離散化方法高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué). . 離散化方法離散化方法高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)簡(jiǎn)支梁的集中質(zhì)量理想化模型簡(jiǎn)支梁的集中質(zhì)量理想化模型三自由度（三自由度（3DOF3DOF）u(x)u1u2u3m3m2m1(a) 簡(jiǎn)支梁(b) 框架u(x)u1u2u3m3m2m1(a) 簡(jiǎn)支梁(b) 框架框架的集中質(zhì)量理想化模型框架的集中質(zhì)量理想化模型三自由度（三自由度（3DOF3DOF）. . 離散化方法離散化方法高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué). . 離

14、散化方法離散化方法高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)用一系列正弦級(jí)數(shù)表示簡(jiǎn)支梁的撓曲線用一系列正弦級(jí)數(shù)表示簡(jiǎn)支梁的撓曲線. . 離散化方法離散化方法高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)1( )( )nnnv xZx( )nxnZ（1-2） 1( )sinnnn xv xbL（1-1） . . 離散化方法離散化方法高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)典型的有限元梁坐標(biāo)典型的有限元梁坐標(biāo). . 離散化方法離散化方法高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué). . 離散化方法離散化方法高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué). . 離散化方法離散化方法高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué). . 運(yùn)動(dòng)方程建立的方法運(yùn)動(dòng)方程建立的方法高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)

15、力學(xué)( )()ddVp tmdtdt2.2( )( )d Vp tmmv tdt（1-3） (1-3a) .( )( )0p tmv t(1-3b)牛頓第二定律：牛頓第二定律：.高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)質(zhì)量所產(chǎn)生的慣性力，與它的加速度成正比，但質(zhì)量所產(chǎn)生的慣性力，與它的加速度成正比，但方向相反，稱之為方向相反，稱之為dAlembert原理。原理。.高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué).高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué).高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)2211()0ttncttTV dtW dt使用變分形式表示的（能量）標(biāo)量。使用變分形式表示的（能量）標(biāo)量。(1-4*) ()0ncVW(1-5*) 不考慮動(dòng)

16、能時(shí)，就是靜力學(xué)中著名的勢(shì)能不考慮動(dòng)能時(shí)，就是靜力學(xué)中著名的勢(shì)能駐值原理：駐值原理：高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué) dAlembert原理原理.高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)兩點(diǎn)間的最短連線問(wèn)題兩點(diǎn)間的最短連線問(wèn)題最速下降線問(wèn)題最速下降線問(wèn)題高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律：牛頓第一運(yùn)動(dòng)定律：牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律：牛頓第二運(yùn)動(dòng)定律：Fmamv靜荷載靜荷載靜力問(wèn)題靜力問(wèn)題 動(dòng)荷載動(dòng)荷載動(dòng)力問(wèn)題動(dòng)力問(wèn)題 靜載荷：靜載荷：大小、方向和位置不隨時(shí)間變化或緩慢變化大小、方向和位置不隨時(shí)間變化或緩慢變化的荷載的荷載動(dòng)荷載：動(dòng)荷載：隨時(shí)間快速變化或在短時(shí)間內(nèi)突然作用或消隨時(shí)間

17、快速變化或在短時(shí)間內(nèi)突然作用或消失的荷載。失的荷載。 三要素：大小、方向、作用點(diǎn)三要素：大小、方向、作用點(diǎn)小小 結(jié)結(jié)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)動(dòng)力問(wèn)題動(dòng)力問(wèn)題: 地震作用下建筑結(jié)構(gòu)、橋梁、大壩的震動(dòng)；地震作用下建筑結(jié)構(gòu)、橋梁、大壩的震動(dòng)； 風(fēng)荷載作用下大型橋梁、高層結(jié)構(gòu)的振動(dòng)；風(fēng)荷載作用下大型橋梁、高層結(jié)構(gòu)的振動(dòng)； 機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的不平衡力引起的大型機(jī)器基礎(chǔ)的振動(dòng)；機(jī)器轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生的不平衡力引起的大型機(jī)器基礎(chǔ)的振動(dòng)； 車輛運(yùn)行中由于路面不平順引起的車輛振動(dòng)及車輛引起車輛運(yùn)行中由于路面不平順引起的車輛振動(dòng)及車輛引起的路面振動(dòng)；的路面振動(dòng)； 爆炸荷載作用下防護(hù)工事的沖擊動(dòng)力反應(yīng)，爆炸荷載作用下防護(hù)工事

18、的沖擊動(dòng)力反應(yīng)， 等等，量大而面廣。等等，量大而面廣。動(dòng)力破壞的特點(diǎn)動(dòng)力破壞的特點(diǎn): 突發(fā)性、毀滅性、波及面大。突發(fā)性、毀滅性、波及面大。小小 結(jié)結(jié)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)小小 結(jié)結(jié)結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析的目的結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析的目的: 確定動(dòng)力荷載作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形確定動(dòng)力荷載作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形體系的反應(yīng)；體系的反應(yīng)； 通過(guò)動(dòng)力分析確定結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性。通過(guò)動(dòng)力分析確定結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性。結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)：結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)： 研究結(jié)構(gòu)體系的動(dòng)力特性及其在動(dòng)力荷載作用下的動(dòng)力研究結(jié)構(gòu)體系的動(dòng)力特性及其在動(dòng)力荷載作用下的動(dòng)力反應(yīng)分析原理和方法的一門理論和技術(shù)學(xué)科。反應(yīng)分析原理和方法的一門理論和技術(shù)學(xué)科。高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)

19、高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算的特點(diǎn): 動(dòng)力反應(yīng)要計(jì)算動(dòng)力反應(yīng)要計(jì)算全部時(shí)間點(diǎn)上的一系列解全部時(shí)間點(diǎn)上的一系列解，比靜力問(wèn)題，比靜力問(wèn)題復(fù)雜且要消耗更多的計(jì)算時(shí)間。復(fù)雜且要消耗更多的計(jì)算時(shí)間。 與靜力問(wèn)題相比，由于動(dòng)力反應(yīng)中結(jié)構(gòu)的與靜力問(wèn)題相比，由于動(dòng)力反應(yīng)中結(jié)構(gòu)的位移隨時(shí)間迅位移隨時(shí)間迅速變化速變化，從而產(chǎn)生，從而產(chǎn)生慣性力慣性力，慣性力慣性力對(duì)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)又產(chǎn)生對(duì)結(jié)構(gòu)的反應(yīng)又產(chǎn)生重要影響。重要影響。小小 結(jié)結(jié)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)動(dòng)力荷載類型動(dòng)力荷載類型: 確定性荷載（非隨機(jī)荷載）：變化規(guī)律已知確定性荷載（非隨機(jī)荷載）：變化規(guī)律已知 非確定性荷載（隨機(jī)荷載）：荷載隨時(shí)間的

20、變化規(guī)律預(yù)非確定性荷載（隨機(jī)荷載）：荷載隨時(shí)間的變化規(guī)律預(yù)先是不可以確定，是一種先是不可以確定，是一種隨機(jī)過(guò)程隨機(jī)過(guò)程。小小 結(jié)結(jié)周期荷載周期荷載非周期荷載非周期荷載簡(jiǎn)諧荷載簡(jiǎn)諧荷載非簡(jiǎn)諧荷載非簡(jiǎn)諧荷載傅里葉變換傅里葉變換高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)靜力自由度靜力自由度:在靜力分析中，為確定結(jié)構(gòu)在空間中的位置及以及全部變?cè)陟o力分析中，為確定結(jié)構(gòu)在空間中的位置及以及全部變形形態(tài)所需要的全部獨(dú)立參數(shù)的數(shù)目。形形態(tài)所需要的全部獨(dú)立參數(shù)的數(shù)目。動(dòng)力自由度動(dòng)力自由度:u動(dòng)力分析中為確定體系在動(dòng)力分析中為確定體系在振動(dòng)過(guò)程振動(dòng)過(guò)程中任一時(shí)刻中任一時(shí)刻全部質(zhì)量全部質(zhì)量的的幾何位置幾何位置所需要的所需要的獨(dú)立

21、參數(shù)獨(dú)立參數(shù)的數(shù)目。的數(shù)目。u獨(dú)立參數(shù)獨(dú)立參數(shù)也稱為體系的也稱為體系的廣義坐標(biāo)廣義坐標(biāo)，可以是，可以是位移位移、轉(zhuǎn)角轉(zhuǎn)角或或其它其它廣義量廣義量。u在振動(dòng)的任一時(shí)刻，為了表示全部在振動(dòng)的任一時(shí)刻，為了表示全部有意義的慣性力有意義的慣性力的作的作用，所必須考慮的用，所必須考慮的獨(dú)立位移分量獨(dú)立位移分量的個(gè)數(shù)，稱為體系的動(dòng)的個(gè)數(shù)，稱為體系的動(dòng)力自由度力自由度小小 結(jié)結(jié)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)小小 結(jié)結(jié)W=2W=2記軸變時(shí)記軸變時(shí) W=3不計(jì)軸變時(shí)不計(jì)軸變時(shí) W=2W=1W=2W=2W=3W=2高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)小小 結(jié)結(jié)W=1W=3W=1高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)小小 結(jié)結(jié)W=2W=2W=2W=2W=1W=3W=4W=2高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)小小 結(jié)結(jié)W=2W=2W=4高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)實(shí)際結(jié)構(gòu)都是具有無(wú)限自由度的實(shí)際結(jié)構(gòu)都是具有無(wú)限自由度的離散化：離散化：把無(wú)限自由度問(wèn)題轉(zhuǎn)化為有限自由把無(wú)限自由度問(wèn)題轉(zhuǎn)化為有限自由度的過(guò)程度的過(guò)程三種常用的離散化方法：三種常用的離散化方法：1、集中質(zhì)量法、集中質(zhì)量法、2、廣義坐標(biāo)法、廣義坐標(biāo)法、3、有限元法。、有限元法。小小 結(jié)結(jié)高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)