《结构动力学读书地报告材料》由会员分享，可在线阅读，更多相关《结构动力学读书地报告材料（8页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、结构动力学读书报告结构动力学读书报告学习完本门课程和结合自身所学专业，我对本门课程内容的理解和 在各方面的应用总结如下：1. （ 1）结构动力学及其研究内容：结构动力学是研究结构系统在动力荷载作用下的振动特性的一门科学技术，它是振动力学的理论和方法在一些复杂工程问题中的综合 应用和发展，是以改善结构系统在动力环境中的安全和可靠性为目的 的。本书的主要内容包括运动方程的建立、单自由度体系、多自由度 体系、无限自由度体系的动力学问题、随机振动、结构抗震计算及结 构动力学的前沿研究课题。（2）主要理论分析结构的质量是一连续的空间函数，因此结构的运动方程是一个含 有空间坐标和时间的偏微分方程，只是对某
2、些简单结构，这些方程才 有可能直接求解。对于绝大多数实际结构，在工程分析中主要采用数 值方法。作法是先把结构离散化成为一个具有有限自由度的数学模 型，在确定载荷后，导出模型的运动方程，然后选用合适的方法求解。（3 ）数学模型将结构离散化的方法主要有以下三种： 集聚质量法：把结构的 分布质量集聚于一系列离散的质点或块，而把结构本身看作是仅具有 弹性性能的无质量系统。由于仅是这些质点或块才产生惯性力， 故离 散系统的运动方程只以这些质点的位移或块的位移和转动作为自由 度。对于大部分质量集中在若干离散点上的结构， 这种方法特别有效。 广义位移法：假定结构在振动时的位形（偏离平衡位置的位移形态） 可用
3、一系列事先规定的容许位移函数 fi（它们必须满足支承处的约束 条件以及结构内部位移的连续性条件）之和来表示，例如，对于一维 结构，它的位形u（x）可以近似地表为：结构动力学（1） 式中的qj称为广义坐标,它表示相应位移函数的幅值。 这样，离散系统的运动方程就以广义坐标作为自由度。 对于质量分布 比较均匀，形状规则且边界条件易于处理的结构，这种方法很有效。 有限元法：可以看作是分区的瑞利-里兹法，其要点是先把结构划分成适当数量的区域（称为单元），然后对每一单元施行瑞利-里兹 法。通常取单元边界上（有时也包括单元内部）若干个几何特征点（例 如三角形的顶点、边中点等）处的广义位移qj作为广义坐标，并
4、对每 个广义坐标取相应的插值函数作为单元内部的位移函数（或称形状函数）。在这样的数学模型中，要求形状函数的组合在相邻单元的公共 边界上满足位移连续条件。一般地说，有限元法是最灵活有效的离散 化方法，它提供了既方便又可靠的理想化模型， 并特别适合于用电子 计算机进行分析，是目前最为流行的方法，已有不少专用的或通用的 程序可供结构动力学分析之用(4 )运动方程可用三种等价但形式不同的方法建立，即：利用达朗伯原理引进惯性力，根据作用在体系或其微元体上全部力的平衡条件直接写出 运动方程；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
5、坐标表示的运动方程；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。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：M(t)+D(t)+Kq(t)=Q(t),(2)式中q 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；M、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。2. 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，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，现行的 抗震设计方法
6、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 力。对于多自由度体系，首先米用多自由度体系的反应谱理论，即先 利用模态分析法将多自由度体系分解为一系列广义单自由度体系，最后将各振型的最大值用一定的振型组合方法组合出结构的最大地震 反应。由于反应谱方法基本正确地反映了地震动特性，并考虑了结 构的动力特性，所以对于一般的结构而言，具有良好的精度，且概念 明确，计算方便。地震地面运动是一个非平稳随机过程，而随机振动法充分考虑了 地震发生的概
7、率特性，所以普遍认为随机振动法是一种合理的分析方 法。但是，随机振动法的缺点是它的计算量庞大而且对于非线性问题 可能引起较大的误差，在处理罕遇地震下的强非线性问题时有其局限 性。时程分析法是确定性动力分析方法的一种，是发展较为成熟、应 用较多的一种方法。由于这种分析方法是在离散时间点上一步一步地 求响应的数值解，所以该法可以在任一时间点上随时修改结构参数， 很适合于处理参数随时间变化的非线性问题。 它既可虑地震波的多维 多点输入，还可以考虑结构几何非线性、物理非线性、非比例阻尼和 桩-土-结构相互作用等的地震反应。常用的积分方法有线性加速度 法。(3) 这里主要介绍比较先进的时程分析法： 逐步
8、积分数值方法特 别适用于计算大型结构在地震作用下的动力响应，其无需像振型叠加 法那样要预先花费很多的工作量计算频率和振型。此外，由于计算中 考虑几何非线性大变形的影响，本文中采用Newmark 逐步积分方 法求解t时间步内增量形式的振动平衡方程为：M=/(r)m式中为质重矩阵，可为比例阻尼矩阵，屋測剛度拒阵fx(r)何认心) 分别汽山时可步内加遠度向壘、谨度向重和位移向矍j /沏地面运动向重1时间步内位移、遠度与加谨度向量増量关系可表示九Af&(t+Az) + C左1 r+ Ari +t+Afl = / i r + Ar(2)+假定在a徽小时段内加速度x(fj、技、和位移R川均黄线性变比 爾式
9、 与式a)相减得动力方程的厝量形式卍M(Ax(r) +C Av(f ) + XT Ax| fl = V(r)卅时程分析法就是将简谐力作用时闾划分洵一系列戢小时段血=利用式(3)求解在0. m 亠等各午时創餉近讹解【n社典-8送由于计篦楕度高，稳左性好而在时程分 析中广陋采用-d(4) 注意：1.在进行时程分析过程中，利用上述方法计算结构反 应关键的是地震动的描述，即恰当地输入地震波。2. 分析和结果存在一定的局限性，即计算结果仅仅是选择地震波 的反应，若选择另外一条地震波，计算结果可能差别很大；3. 为得到结构反应的统计结果，必须对多条地震波进行分析， 工作量较大。参考文献1 建筑抗震设计规范(GB 50011-2001).北京：中国建筑工业出版社，20012 高层建筑混凝土结构技术规程(JGJ3-2002).北京：中国建筑工业出版社，20013结构动力学张子明杜成斌周星德编著清华大学出版社
