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高等结构动力学
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第一章绪论
一、现代结构动力学的研究内容
1、外载荷分析
确定性、周期性、瞬态:动力机械,旋转机械产生的激励
碰撞、爆炸、冲击等瞬态荷载
随机性:风荷载、波浪荷载、地震荷载、车辆等路面行驶引起的荷载
2、结构系统的动力响应
时域:载荷可以是非线性的,系统也可以是非线性的,解析解法,数值解法
频域:目前仅能处理线性化系统,谱分析方法,优点:计算效率高
时频混合分析方法:将时域解法与频域解法的优点结合,提高计算效率和求解精度
解析法:数学上直接求解,许多实际结构难以采用该方法
数值解法:工程上可以应用的近似解法,有限元法、边界元法、随机样条法、有限条法
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3、结构系统的辨识和参数估计
动力学的拟问题
(1)已知input 和output,识别结构参数
(2)已知input满足一定假设,output可测,识别结构参数
(3)Health mornitoring:a、有无结构失效
b、损伤位置
c、损伤程度
System
Input
Loads
output
Response
?
Input
Loads
output
Response
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4、容许标准和可靠性分析
评估结构系统在某种载荷激励下的可靠性,系统寿命评估,系统疲劳分析等。
5、结构振动控制
大型结构如高层、潜艇、海洋平台等,环境荷载比较恶劣,在使用过程中会出现幅度比较大的振动。这些振动会诱发(1)疲劳破坏(2)降低系统的可靠度(3)给居住会作业人员带来身体不适
措施:在结构上安装控制设备(装置),使结构具有自动调节的能力,从而使其振动减小,避免破坏。
在建筑结构中主要是抵抗风、地震载荷、桥梁的振动
上海电视塔、杨浦大桥等都安装了减振装置,日本的200多个高层建筑
海洋结构主要抵抗波浪、风荷载
控制方法主要有:
被动式控制:调谐质量阻尼器,调谐液体阻尼器,粘弹性阻尼器等
主动控制:主动质量驱动器等
半主动控制:主动变刚度,主动变阻尼,磁流变阻尼器,电流变阻尼器
混合式控制
6、结构动力优化设计
按照设计要求确定可控变量或设计变量使结构系统达到预期的状态,或者达到最优设计目标最优综合或最优设计
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Special topic I:Dynamic response 动态响应
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不同方法计算whipping响应的比较
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Springing analysis
激励频率
固有频率
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