1、主要參考書(shū),結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)克勞夫 王光遠(yuǎn)等譯 科學(xué)出版社 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)劉晶波杜修力主編 機(jī)械工業(yè)出版社 建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)計(jì)算郭長(zhǎng)城主編 建工出版社 建筑結(jié)構(gòu)振動(dòng)計(jì)算續(xù)編郭長(zhǎng)城編著 建工出版社 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)鄒經(jīng)湘主編 哈工大出版社,第一章 緒論,1.1 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容和任務(wù),動(dòng)力問(wèn)題普遍存在： 風(fēng)載荷對(duì)大型、高聳結(jié)構(gòu)影響嚴(yán)重；抗風(fēng)設(shè)計(jì) 地震對(duì)工程結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重；抗震設(shè)計(jì) 惡劣環(huán)境（風(fēng)、浪、流、冰、地震、撞擊）對(duì)海洋平臺(tái)的破壞；動(dòng)力分析 爆炸、沖擊對(duì)建筑物的破壞；抗爆設(shè)計(jì) 機(jī)器對(duì)多層廠房的影響； 車(chē)輛碰撞、手機(jī)墜地、人員樓內(nèi)走動(dòng)，等等 建筑物和構(gòu)筑物（結(jié)構(gòu)）在使用過(guò)程中要受到各種外界作用（荷載），導(dǎo)致結(jié)構(gòu)

2、產(chǎn)生內(nèi)力、變形等（反應(yīng)）。為了節(jié)省造價(jià)、保證安全、提高壽命并有效地實(shí)現(xiàn)使用功能，需要控制結(jié)構(gòu)的反應(yīng)，這就需要研究結(jié)構(gòu)、作用、反應(yīng)的關(guān)系。,結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)是研究結(jié)構(gòu)、動(dòng)荷載、結(jié)構(gòu)反應(yīng)三者關(guān)系的學(xué)科。,第一類(lèi)問(wèn)題：反應(yīng)分析（結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算）,第二類(lèi)問(wèn)題：參數(shù)（或稱(chēng)系統(tǒng)）識(shí)別,第三類(lèi)問(wèn)題：荷載識(shí)別。,當(dāng)前結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容為:,第四類(lèi)問(wèn)題：控制問(wèn)題,任務(wù),討論結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載作用下反應(yīng)的分析方法。尋找結(jié)構(gòu)固有動(dòng)力特性、動(dòng)力荷載和結(jié)構(gòu)反應(yīng)三者間的相互關(guān)系，即結(jié)構(gòu)在動(dòng)力荷載作用下的反應(yīng)規(guī)律，為結(jié)構(gòu)的動(dòng)力可靠性（安全、舒適）設(shè)計(jì)提供依據(jù)。,本課程主要介紹結(jié)構(gòu)的反應(yīng)分析,1.2 動(dòng)荷載及其分類(lèi),一.動(dòng)荷載的定義,

3、大小、方向和作用點(diǎn)隨時(shí)間變化;在其作用下，結(jié)構(gòu)上的慣性力與外荷比不可忽視的荷載。,自重、緩慢變化的荷載，其慣性力與外荷比很小，分析時(shí)仍視作靜荷載。靜荷只與作用位置有關(guān)，而動(dòng)荷是坐標(biāo)和時(shí)間的函數(shù)。,二.動(dòng)荷載的分類(lèi),1.3 振動(dòng)系統(tǒng)的力學(xué)模型及其分類(lèi),振動(dòng)系統(tǒng)的基本參數(shù)：質(zhì)量、阻尼、彈性。,一、離散系統(tǒng)、連續(xù)系統(tǒng),二、線性系統(tǒng)、非線性系統(tǒng),三、確定性系統(tǒng)、非確定性系統(tǒng),一. 自由度的定義,確定體系中所有質(zhì)量位置所需的獨(dú)立坐標(biāo)數(shù)，稱(chēng)作體系的動(dòng)力自由度數(shù)。,二. 自由度的簡(jiǎn)化,實(shí)際結(jié)構(gòu)都是無(wú)限自由度體系，這不僅導(dǎo)致分析困難，而且從工程角度也沒(méi)必要。常用簡(jiǎn)化方法有：,1.4 結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析中的自由度,單

4、自由度體系、有限自由度體系、無(wú)限自由度體系,集中質(zhì)量法 廣義坐標(biāo)法 有限單元法,1) 集中質(zhì)量法 將實(shí)際結(jié)構(gòu)的質(zhì)量看成（按一定規(guī)則）集中在某些幾何點(diǎn)上，除這些點(diǎn)之外物體是無(wú)質(zhì)量的。這樣就將無(wú)限自由度系統(tǒng)變成一有限自由度系統(tǒng)。,2) 廣義坐標(biāo)法,3) 有限元法,和靜力問(wèn)題一樣，可通過(guò)將實(shí)際結(jié)構(gòu)離散化為有限個(gè)單元的集合，將無(wú)限自由度問(wèn)題化為有限自由度來(lái)解決。,三. 自由度的確定,廣義坐標(biāo)法：廣義坐標(biāo)個(gè)數(shù)即為自由度個(gè)數(shù)；,有限元法：獨(dú)立結(jié)點(diǎn)位移數(shù)即為自由度數(shù)；,集中質(zhì)量法：獨(dú)立質(zhì)量位移數(shù)即為自由度數(shù)；,例. 自由度的確定,W=2,W=2,彈性支座不減少動(dòng)力自由度,為減少動(dòng)力自由度，梁與剛架不計(jì)軸向變

5、形。,W=1,5),W=2,自由度數(shù)與質(zhì)點(diǎn)個(gè)數(shù)無(wú)關(guān)，但不大于質(zhì)點(diǎn)個(gè)數(shù)的2倍。,W=2,W=1,W=1,8) 平面上的一個(gè)剛體,W=3,9)彈性地面上的平面剛體,W=3,W=2,W=13,1.5 體系的運(yùn)動(dòng)方程,要了解和掌握結(jié)構(gòu)動(dòng)力反應(yīng)的規(guī)律，必須首先建立描述結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的（微分）方程。建立運(yùn)動(dòng)方程的方法很多，常用的有虛功法、變分法等。下面介紹建立在達(dá)朗伯爾原理基礎(chǔ)上的“動(dòng)靜法”。,運(yùn)動(dòng)方程,形式上的平衡方程，實(shí)質(zhì)上的運(yùn)動(dòng)方程,慣性力,一、柔度法,柔度系數(shù),柔度法步驟： 1.在質(zhì)量上沿位移正向加慣性力； 2.求外力和慣性力引起的位移； 3.令該位移等于體系位移。,二、剛度法,剛度系數(shù),剛度法步驟：

6、1.在質(zhì)量上沿位移正向加慣性力； 2.求發(fā)生位移y所需之力； 3.令該力等于體系外力和慣性力。,三、列運(yùn)動(dòng)方程例題,例1.,例2.,例3.,例4.,層間側(cè)移剛度,對(duì)于帶剛性橫梁的剛架(剪切型剛架), 當(dāng)兩層之間發(fā)生相對(duì)單位水平位移時(shí),兩 層之間的所有柱子中的剪力之和稱(chēng)作該 層的層間側(cè)移剛度.,列運(yùn)動(dòng)方程時(shí)可不考慮重力影響,例5.,-P(t)引起的動(dòng)位移,-重力引起的位移,質(zhì)點(diǎn)的總位移為,加速度為,例6.,=,簡(jiǎn)記為,位移向量,柔度矩陣,荷載向量,質(zhì)量矩陣,例7.,=,剛度矩陣,例8 建立圖示體系的運(yùn)動(dòng)方程,例9 圖示體系為質(zhì)量均勻分布的剛性平板,試建立運(yùn)動(dòng)方程. 總質(zhì)量為M,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為J.,設(shè) 水平位移