结构动力学心得(2)

2019-05-26 22:17

它受概率统计规律所制约。地震荷载、海浪荷载和风荷载都可视为具有随机性质的非确定性动力荷载。 3. 动力分析的目的和方法

结构动力分析的目的是确定结构在动力荷载下的响应,为结构设计、保证结构的经济与安全提供科学依据。研究结构的受迫振动是结构动力分析的基本任务。

动力分析的研究方法有:理论计算法、试验量测法和计算、试验混合法三种。随着计算技术的发展,结构动力系统的数值模拟显得越来越越重要,尤其是复杂结构,如水坝、地基和水库系统的三维动力分析、核电站结构系统的地震响应和振动控制等。结构试验时检验数学模型的正确性,为理论计算提供可靠地重要途径。试验量测的方法已由最初的机测和电

测发展到光测,大大提高了试验量测的范围和精度。重要结构的动力研究常常需要将数值计算和试验结合起来,一方面利用数值计算为结构试验提供依据,另一方面,根据试验结果,不断修正模型,以使数学模型能更好地反映实际情况。

高老师主要介绍确定荷载作用下结构动力响应计算的基本理论和方法,最后介绍系统参数识别、动态子结构法、随机振动主控制等问题。 三. 运动方程式的建立

建立运动方程式的原理和方法有很多种,高老师主要给我们介绍了以下三种。 1.达朗贝尔原理——直接平衡法

利用达朗贝尔原理引进惯性力,根据作用在体系或其微元体上全部力的平衡条

件,按静力平衡计算,直接写出运动方程。2.虚位移原理

根据作用在体系上全部力在虚位移上所作虚功总和为零的条件,即根据虚功原理导出以广义坐标表示的运动方程。对于复杂系统,应用最广的是第二种方法。 3.哈密顿原理

利用广义坐标写出系统的动能、势能、阻尼耗散函数及广义力表达式,根据哈密顿原理或其等价形式的拉格朗日方程导出以广义坐标表示的运动方程。

通常,结构的运动方程是一个二阶常微分方程组,写成矩阵形式为:

Μ(t)+D(t)+Kq(t)=Q(t), 式中q(t)为广义坐标矢量,是时间t的函数,其上的点表示对时间的导数;Μ、

D、K分别为对应于q (t)的结构质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵;Q (t)是广义力矢量。

以上三种方法中,直接平衡法应用最为广泛,因为它的物理概念清楚,而且简便,只要熟悉静力计算中建立方程的方法就不难写出运动方程。虚位移原理本身等价于力的平衡条件,这是静力计算中已为大家所熟悉,所不同的是要引入惯性力和阻尼力。哈密顿原理计算能量的变分,不需要引入惯性力,适用于连续质量分布系统,但计算较为麻烦,在工程结构中应用很少。

四. 结构动力学在抗震设计中的应用 1.序言:地震时地面运动是一个复杂的时间-空间过程。结构地震响应应取决于地震动特性和结构特性,特别是结构的

动力特性。结构地震响应分析的水平也是随着人们对这两方面认识的逐步深入而提高的。近几十年来,人们对地震动的谱成分和各类结构的动力特征有了深入认识。因此,结构的分析也随之有了相应的进展。结构地震反应分析的发展经过了静力法、反应谱法、动力法三个阶段。反应谱法根据单自由度系统的地震响应,既考虑了结构动力特性与地震动特性之间的动力关系,又保持了静力法的形式,在各国结构抗震设计规范中已被广泛采用。 现行的抗震设计方法包括反应谱法和时程分析法。

2.方法比较:根据《建筑结构抗震规范》,对单自由度体系,给定场地条件以及结构的自振周期和阻尼比,便可以从反应谱中获得结构的最大地震响应(位移、速度和加速度),进而可求出结构的地震


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