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文檔簡介

1、141概述,a .動載荷的定義、大小、方向和作用點(diǎn)隨時間的變化;在它的作用下,結(jié)構(gòu)上慣性力與外載荷之比不可忽略。自重和緩變載荷的慣性力與外載荷之比很小,在分析中仍被視為靜載荷。靜態(tài)載荷只與作用位置有關(guān),而動態(tài)載荷是坐標(biāo)和時間的函數(shù)。動載荷的分類,自由度的定義,確定系統(tǒng)中所有質(zhì)量位置所需的獨(dú)立坐標(biāo)的數(shù)量,稱為系統(tǒng)的動態(tài)自由度。結(jié)構(gòu)振動的142個自由度。自由度的確定,W=2,W=2,彈性支座不降低動態(tài)自由度,為了降低動態(tài)自由度,梁和剛架不考慮軸向變形。W=1,5),W=2,自由度與粒子數(shù)無關(guān),但不超過粒子數(shù)的兩倍。W=2,W=1,8)平面上的剛體,W=3,9)彈性地基上的平面剛體,W=3,W=2,

2、W=1,W=13,自由度為1的系統(tǒng)稱為單自由度系統(tǒng);自由度大于1的系統(tǒng)稱為多(有限)自由度系統(tǒng)。具有無限自由度的系統(tǒng)就是具有無限自由度的系統(tǒng)。143單自由度結(jié)構(gòu)的自由振動,1。無阻尼自由振動-由振動中無動載荷的初始位移和初始速度引起的振動。分析自由振動的目的是確定系統(tǒng)的動態(tài)特性:頻率和周期。1.運(yùn)動方程及其解,阻尼-耗散能量的作用。m,ling,二階線性齊次常微分方程,2。振動分析表明,無阻尼單自由度系統(tǒng)的自由振動為簡諧振動,固有振動周期、固有振動頻率(固有振動頻率)為3。計算固有振動頻率和周期,使用計算公式,計算示例,示例1。找到所示系統(tǒng)的固有振動頻率和周期,解決方案:示例2。找出系統(tǒng)的頻率

3、和周期,求解:1。阻尼和阻尼力、衰減振動的阻尼效應(yīng)、阻尼原因、材料的內(nèi)耗、連接點(diǎn)和支撐面的外摩擦和介質(zhì)阻力等。c-阻尼系數(shù),2。振動阻尼效應(yīng),阻尼力:用于振動分析。粘性阻尼理論假設(shè)阻尼力的大小與速度成正比,方向與速度相反。2。計算自由振動阻尼,1)。運(yùn)動方程及其解,階,運(yùn)動方程,設(shè)計,特征方程,2)。振動分析、周期延長、計算頻率和無阻尼周期。示例3360對圖示系統(tǒng)進(jìn)行自由振動測試。用鋼絲繩將上端拉離平衡位置2厘米,用16.4千牛的力突然切斷鋼絲繩,開始自由振動。1.阻尼比2。剛度系數(shù)3。無阻尼周期4。體重5磅。阻尼系數(shù),6。如果質(zhì)量增加800公斤,系統(tǒng)的周期和阻尼比是多少?解決:1。阻尼比,2

4、。剛度系數(shù),3。無阻尼周期,4。體重5磅。阻尼系數(shù),6。如果質(zhì)量增加了800千克,系統(tǒng)就變成了1。如果不考慮阻尼、載荷振幅、載荷頻率、運(yùn)動方程或通解,假設(shè)將方程代入,得到通解,即144單自由度結(jié)構(gòu)在簡諧載荷、頻率比下的強(qiáng)迫振動,應(yīng)采取什么措施來減小振幅?通過改變頻率比,振幅可以增加或減少。降低頻率比,提高結(jié)構(gòu)自振頻率,降低剛度和質(zhì)量,降低剛度和質(zhì)量。示例1顯示了所示系統(tǒng)的振幅和動態(tài)彎矩振幅圖,這是已知的。3.動態(tài)位移和動態(tài)內(nèi)力幅值的計算,計算步驟:1 2)。計算動態(tài)系數(shù);3)。將得到的位移和內(nèi)力乘以動力系數(shù),得到動態(tài)位移幅值和動態(tài)內(nèi)力幅值。圖示梁的最大彎矩和跨中最大位移稱為:其解為:重力引起的

5、彎矩、位移、動態(tài)彎矩的幅值、振幅、跨中最大彎矩和位移,以及動態(tài)荷載不作用于質(zhì)點(diǎn)時的計算。它仍然是動態(tài)位移系數(shù)還是動態(tài)內(nèi)力系數(shù)?運(yùn)動方程,穩(wěn)態(tài)解,振幅,計算內(nèi)力振幅的柱振幅方程,解:示例:計算振幅和所示系統(tǒng)的動態(tài)彎矩振幅圖,已知解:示例:計算所示系統(tǒng)右端的粒子振幅,o,2??紤]阻尼,1。運(yùn)動方程和它的解,let,或,一般解,初始它被稱為伴隨的自由振動,純強(qiáng)迫振動。2.在穩(wěn)態(tài)階段,阻尼對振幅的影響隨著振幅的增大而減小,在共振區(qū),阻尼有顯著的影響。在共振區(qū)域之外,阻尼可以忽略。沒有出現(xiàn)阻尼的最大值,位移滯后于載荷。3.除動力系數(shù)的計算公式外,動力內(nèi)力和位移的計算與無阻尼計算相似。圖片顯示的是一個塊狀

6、地基。機(jī)器和基礎(chǔ)的質(zhì)量是:基礎(chǔ)的豎向剛度為:豎向振動的阻尼比為800r/min,偏心質(zhì)量產(chǎn)生的離心力為30kN。計算垂直振動的振幅。載荷被看作是一系列連續(xù)作用的脈沖,每個脈沖引起的位移被計算出來,然后加起來就是動載荷引起的位移。1.瞬時脈沖響應(yīng),1。t=0,2時的瞬時脈沖。任意載荷下145單自由度結(jié)構(gòu)的強(qiáng)迫振動。動態(tài)載荷的位移響應(yīng),-Duhamel積分,當(dāng)計算阻尼時,如果系統(tǒng)有初始位移和初始速度,例如,當(dāng)t=0時,計算突然載荷下的位移,啟動動態(tài)系數(shù)為2,146的多自由度結(jié)構(gòu)的自由振動。自由振動分析的目的是確定無阻尼系統(tǒng)的動態(tài)特性。1。運(yùn)動方程及其解,或者運(yùn)動方程,把方程的特殊解代入方程,得到一般解,2。頻率和振型,當(dāng)系統(tǒng)按照特定的方案振動時,它具有以下特征:1)所有的粒子都以相同的頻率同步;2)在任何時候,每個質(zhì)點(diǎn)的位移比值保持不變,系統(tǒng)上所有質(zhì)點(diǎn)以相同頻率自由振動時的振動形狀被定義為系統(tǒng)的主振型。主要內(nèi)容如下:1 .當(dāng)自由振動根據(jù)模態(tài)形狀產(chǎn)生時,每個質(zhì)點(diǎn)的速度比也是常數(shù),與位移比相同。2.根據(jù)模態(tài)形狀自由振動的出現(xiàn)是有條件的。3.模式形狀和頻率是系統(tǒng)的固有屬性,與外部因素?zé)o關(guān)。如果柔度矩陣已知,6。振動模式和頻率可由振幅方程

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