清华结构动力学_刘晶波(全10章+总结).pdf

结构动力学
(2004秋)
结构动力学参考书
刘晶波杜修力主编,结构动力学,***出版社,2004。
A. K. Chopra, Dynamics of Structures, Prentice Hall, 1995, 2000.
R. W. Clough and J. Penzien, Dynamics of Structures, McGraw-Hill,
1993, 1995.
R. W. 克拉夫 J. Penzien著, 王光远等译,结构动力学,科学出版
社,1981。
Mario. Paz著, 李裕澈等译,结构动力学- 理论与计算,地震出版
社,1993。
唐友刚著, 高等结构动力学,天津大学出版社,2002.
结构动力学
第一章概述
结构动力分析的目的
动力问题:
¾ 地震作用下建筑结构的震动;
¾ 风荷载作用下大型桥梁、高层结构的振动;
¾ 机器转动产生的不平衡力引起的大型机器基础的振动;
¾ 车辆运行中由于路面不平顺引起的车辆振动及车辆引
起的路面振动;
¾ 爆炸荷载作用下防护工事的冲击动力反应,
ㆍㆍㆍ等等,量大而面广。
动力破坏的特点:
毁灭性、波及面大。
结构动力分析的目的:
¾确定动力荷载作用下结构的内力和变形;
¾通过动力分析确定结构的动力特性。
结构动力学是研究结构体系的动力特性及其在动
力荷载作用下的动力反应分析原理和方法的一
门理论和技术学科,该学科的目的在于为改善
工程结构体系在动力环境中的安全性和可靠性
提供坚实的理论基础。
结构静力反应和动力反应不同的外因:
荷载不同(是否随时间变化)
静荷载:
大小、方向和位置不随时间变化或缓慢变化的荷载。
例如:结构的自重、雪荷载等。
动荷载:
随时间快速变化或在短时间内突然作用或消失的荷载。
荷载随时间变化是指其大小、或方向、或作用点随时
间改变,
作用点随时间变化的荷载称为移动荷载。
根据荷载是否已预先确定,
动荷载可以分为两类:
确定性荷载和非确定性荷载
确定性荷载:
荷载随时间的变化规律已预先确定,是完全已知的时
间过程。
非确定性荷载:
荷载随时间的变化规律预先是不可以确定,是一种随
机过程。
预先的含义:指在进行结构动力分析之前。
结构动力分析方法:
确定性分析和随机振动分析
当不考虑结构体系的不确定性时,选用哪种分析方法将
依据荷载的类型而定。
随机的含义:是指非确定的,但不是指复杂的。
简单的荷载可以是随机的,
例如 F(t) = Asin(ωt −φ) 当A或φ为不确定时。
而复杂的荷载也可以是确定性的,
例如已记录到的地震或脉动风引起的作用于建筑结构
的地震作用或风荷载。
动力荷载的类型(根据荷载随时间的变化规律)
(1)简谐荷载
荷载随时间周期性变化,并可以用简谐函数来表示。
F(t) = Asinωt
F(t) = Acosωt
F(t) = Asin(ωt −φ)
可以是机器转动引起的不平衡力等。
p(t)
t
(a) 简谐荷载
动力荷载的类型
(2)非简谐周期荷载
荷载随时间作周期性变化,是时间t的周期函数,但不
能简单地用简谐函数来表示。
例如:平稳情况下波浪对堤坝的动水压力;轮船螺旋
桨产生的推力等。
p(t)
t
(b) 非简谐周期荷载