结构动力学简答题

结构力学简答题

1、结构动力分析的目的：是确定结构在动力荷载作用下的内力和变形，并通过动力分析确定结构的动力特性。

1、动力荷载的类型：（1）是否随时间变化:静荷载和动荷载（2）是否已预先确定：确定性荷载和非确定性荷载（3）随时间变化的规律：周期荷载：简谐荷载和非简谐周期荷载；非周期荷载：冲击荷载和一般任意荷载。

2、结构动力计算的特点：（1）动力反应要计算全部时间点上的一系列解，比静力计算复杂且要消耗很多的计算时间。（2）由于动力反应中结构的位置随时间迅速变化，从而产生惯性力，惯性力对结构的反应又产生重要影响。

3、结构离散化的方法：集中质量法、广义坐标法、有限元法。本质是无限自由度问题转化为有限自由度的过程。

4、有限元法：（1）与广义坐标法相似，有限元法采用了形函数的概念，但不同于广义坐标法在全部体系上插值，而是采用了分片的插值，因此形函数的表达式可以相对简单。（2）与集中质量法相比，有限元法中的广义坐标也采用了真实的物理量，具有直接、直观的优点，与集中质量法相同。

5、广义坐标：能决定质点系几何位置的彼此独立的量。选择原则：解题方便。

6、动力自由度：结构体系在任意瞬时的一切可能的变形中，决定全部质量位置所需的独立参数的数目。动力自由度不完全取决于质点的数目，也与结构是否静定有关。静力自由度：确定体系在空间中的位置所需的独立参数的数目。前者是由于系统的弹性变形而引起的各质点的位移分量，后者是指结构中的刚体由于约束不足而产生的刚体位移。

7、有势力：（1）每一个力的大小和方向只决定于体系所有各质点的位置。（2）体系从某一位置到另一位置所做的功只决定于质点的始末位置，而与路径无关。（3）沿任何封闭路线所作的功为零。

8、实位移：如果位移不仅满足约束方程，而且满足运动方程和初始条件，则称为体系的实位移。可能位移：满足所有约束方程的位移称为体系的可能位移。虚位移：在某一固定时刻，体系在约束许可的情况下产生的任意组微小位移。三者关系：实位移即为体系的真实位移，它必是可能位移中的一员。虚位移与可能位移的区别在于虚位移是约束冻结后许可产生的微小位移。当对于约束方程中不显含时间的稳定约束体系中虚位移与可能位移相同时，实位移必与某一虚位移重合。

9、广义力：广义力是标量而非矢量，广义力与广义坐标的乘积具有功的量纲。

10、阻尼力：引起结构能量的耗散，使结构振幅逐渐变小的这种作用。

产生原因：（1）固体材料变形时的内摩擦，或材料快速应变引起的热耗散。

（2）结构连接部位的摩擦，结构与非结构之间的摩擦。（3）结构周围外部介质引起的阻尼。

11、四种建立运动方程方法的特点

（1）达朗贝尔原理：矢量方法，直观，建立了动平衡概念。

（2）虚位移原理：半矢量方法，可处理复杂分布质量和弹性问题。

（3）哈密顿原理：标量方法，表达简洁。

（4）拉格朗日方法：标量方法，运用面广。

13、进行结构动力分析计算时，重力的影响如何考虑？这样处理的前提条件是什么？

如果重力在动荷载作用前被弹簧预先平衡，则在研究结构的动力反应时可以完全不考虑重力的影响。建立体系的运动方程，直接解出体系的动力解。若未被预先平衡，则需考虑重力的影响，应用叠加原理将动静问题分开计算，将结果相加即得到结构的真实反应。这样做的前提条件是结构是线弹性且处于小变形范围之内。重力问题的分析和动力问题的分析可以分开讨论。

14、临界阻尼：体系自由振动反应中不出现往复振动所需的最小阻尼值。

15、对于刚度∆

=P K P 的单位为kN ，∆单位为m ，质量的单位为t ,w 单位为s rad /， c 的单位为m s kN /⋅

16、测量结构阻尼的方法：（1）对数衰减法（2）共振放大法（3）半功率点法

17、（1）加速度计工作原理：在所量测的频段内（低频段，n ωω5.0≤）动力放大系数接近常数。为保证在这个范围内，增大结构自振频率，一般情况下，质量不变，可以采用提高加速度计中弹簧刚度的方法。

（2）位移计工作原理：在所量测的频段内（n ωω≥）动力放大系数接近常数。为保证在这个范围内，降低结构自振频率，一般情况下，质量不变，可以采用提高加速度计中弹簧刚度的方法。

19、隔振原理： ()[]()[]()[]22

220max /2/1/21n n n T P f TR ωωζωωωωζ+-+==

提高隔振体系的频率比可实现隔振，使TR 小于1。因此，为达到隔振的目的，可采用降低n ω的办法。通过减小隔振元件刚度或增加仪器质量的方法提高隔振效果。实际的减振设计方案应在尽量小的刚度和可接受的静位移之间优化选取。

20、杜哈梅积分的物理意义：把荷载分解成一个个脉冲，获得每一个脉冲作用下结构的反应，最后叠加每一个脉冲作用下的反应得到总反应，给出了计算线性单自由度体系在任意荷载作用下的动力反应的一般解。一般适用于线弹性体系。缺点：效率不高，需要由0积分到t 。适用范围：线弹性体系在任意荷载作用下体系动力反应的理论研究。t 为结构体系动力反应的时间，τ则表示单位脉冲作用的时刻。

21、结构地震反应分析的反应谱法的基本原理：对于一个给定的地震动，结构的地震反应仅与结构的阻尼比和自振频率有关，当阻尼比给定时，结构对任一地震的最大相对位移反应和最大绝对加速度反应仅由结构本身的自振周期决定。给出了在一地震作用下不同周期结构地震反应的最大值。每一个反应谱图形针对的是有一个固定阻尼比的体系，多个具有不同阻尼比的这类图形联合起来就能覆盖实际结构中遇到的阻尼值范围，为结构设计提供依据。

22、振幅：体系运动速度为0，弹性恢复力最大。

相位角：结构体系位移相应于动力荷载的反应滞后时间。

自振频率：描述振动反应的时域特性，即振动的快慢。

振型：结构按某一频率振动时，结构各自由度变化的比例关系。

23、坐标耦联：由于坐标的选择，必须联立方程组才能求解的运动方程。

结构体系中是否存在耦联取决于：运动坐标（广义坐标）的选择方法，与体系本身的特性无关。

24、正则坐标：既无动力耦联，又无静力耦联的坐标，叫正则坐标。正则坐标与广义坐标，物理坐标的关系：正则坐标是一种特殊的广义坐标。

25、静力凝聚的目的：消去某些惯性效应不大的动力自由度（通常是某些转动自由度），使动力问题的总的自由度数目减少。