浅谈对结构动力学的认识
对结构动力学的认识
结构动力学是一种研究结构在外部载荷下的动态响应和振动特性的学科。
它主要关注
的是结构在受到外部激励（如风、地震、交通等）时的振动响应，分析结构的稳定性、自然频率、振型和振幅等参数。
结构动力学的研究对于工程实践和安全评估具有重要
意义。
结构动力学研究的对象可以是各种类型的结构，如房屋、桥梁、塔楼、船舶、飞行器等。
在研究中，结构动力学通常采用数学模型来描述结构的振动响应，包括质点模型、连续体模型、有限元方法等。
在工程实践中，结构动力学的应用十分广泛。
例如，在建筑结构设计中，需要考虑地震、风荷载等外部载荷对结构的影响，通过结构动力学分析可以确定结构的合理构造
和材料选型；在航空航天领域，需要对飞行器结构进行动力学分析，以保证其安全性
和可靠性。
总之，结构动力学是一门研究结构在外部载荷下的动态响应和振动特性的重要学科，
对于工程实践和安全评估具有重要意义。
结构动力学克拉夫
结构动力学克拉夫结构动力学是一门研究结构受力、振动和变形的学科。
它是结构力学的一个重要分支，主要研究结构的静力学和动力学行为。
结构动力学的研究可以帮助工程师设计和分析结构的稳定性，预测结构的振动响应，以及提高结构的动力性能。
结构动力学的研究对象是各种类型的结构体系，包括建筑物、桥梁、塔类结构、航空航天器、汽车等。
这些结构在使用过程中会受到各种外部荷载的作用，会发生变形和振动，甚至会发生破坏。
因此，必须通过结构动力学的研究来评估结构的受力情况，以便保证结构的安全和可靠性。
结构动力学的理论基础是力学、振动学和数学分析等。
力学用来描述结构的受力情况，振动学用来描述结构的振动响应，而数学分析则是结构动力学理论的基本工具。
在结构动力学的研究中，常用的数学方法包括牛顿第二定律、拉格朗日方程、哈密顿原理等。
在结构动力学的研究中，需要对结构的质量、刚度和阻尼进行建模。
质量是指结构对外界力的响应情况，通常可以用结构的质量矩阵来描述；刚度是指结构对位移的响应情况，通常可以用结构的刚度矩阵来描述；阻尼是指结构损耗能量的能力，通常可以用结构的阻尼矩阵来描述。
通过对这些参数的建模，可以得到结构的动力学方程。
结构动力学的研究包括两个主要方面：一是结构的自由振动，即结构在没有外界荷载作用下的振动行为；二是结构的强迫振动，即结构在受到外界荷载作用下的振动行为。
通过对这两方面的研究，可以得到结构的振动特性和响应情况。
总的来说，结构动力学是一门重要的学科，它通过对结构受力、振动和变形的研究，可以帮助工程师设计和分析各种类型的结构体系。
同时，结构动力学也为其他学科的研究提供了基础和支持，促进了工程技术的发展和进步。
结构动力学
高等结构动力学学习心得体会1.这门课程独特的授课方式随着科学技术的进步，结构动力学越来越广泛地应用于建筑结构工程中的防震抗震，海洋平台设计，桥梁结构的抗震设计、桥梁结构故障诊断及桥梁结构健康状态监测等工程技术领域。
而工程界对结构系统进行动力分析的要求日益提高，我国是个多地震的国家，保证多荷载作用下结构的安全、经济适用，是结构工程专业人员的基本任务，由于工程实际中大部分问题与动载荷有关，因此高等结构动力学无疑是一门十分重要的学科。
其实高等结构动力学对我们来说并不陌生，总的来说它是结构力学的基础上来研究动载荷的作用效果，并且与我们在大四时期所接触机械振动这门课程很相似。
它研究结构系统在动力荷载作用下的位移和应力的分析原理和计算方法。
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一门课程。
若不结合工程实例，是很难理解这门课程的理论知识的，在大四时我学完机械振动这门课程后仍旧理解的不甚透彻。
针对这一现象老师开设的让同学们上台讲课这一环节无疑让我们受益匪浅，一方面来说对于上台讲课的同学，他们在积极准备的同时必然会去详细了解结构动力学在这一工程领域的应用，无形中促使了他们去学习这门课程，而对于台下听的同学，也这让我们对这门课程的工程应用有了更广泛和更深刻的理解，不再仅限于学习理论知识，这对深刻，学习这门课程也有很大的帮助。
老师的这种授课方式是极好的，讲主动权掌握在同学自己手中，无疑是让我们学会如何自主的学习，当各位同学讲述完自己准备的东西之后还开设了讨论环节，可以提出你自己不懂的问题，做进一步讨论，进一步加深对这一块知识的理解，除此以外你还可以提出自己的见解或者讲课同学的不足之处，大家互帮互助，共同进步。
2.对于这门课程的学习收获这门课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、结构抗震计算等问题。
结构动力学
结构动力学
结构动力学是一门应用物理和数学原理研究动态可塑结构行为的
工程学科。
它不仅涉及到结构力学中的结构响应，而且还涉及到动力
学中的系统性研究。
目标是了解和计算结构受外力作用时的运动行为，预测出结构所受冲击能量，强度和变形情况。
例如，对于一艘平衡船，结构动力学可以帮助我们发现哪些部件会受到激烈的冲击力，以及船
体什么时候会趋向平衡。
为了理解结构动力学，我们需要了解力学。
力学是一种使用物理
学原理的工程学科，主要关注作用在物体上的各种力和它们之间的作用。
例如，重力和导热力是两个典型的力，它们混斗在一起影响物体
的运动。
结构动力学是将力学概念应用于特定可塑结构上，用来分析结构
随时间改变的行为特性。
其中，最常见的类型包括结构稳定性和可塑性，它们可以被应用于从最小的桥梁到最大的建筑结构。
在更深层次上，结构动力学考察不同刚度结构之间的行为，并且考察这些行为如
何通过各种力学和外力来影响复杂系统。
此外，结构动力学还可以用来检查建筑结构的设计是否正确。
它
可以检查系统中机械强度，稳定性和结构完整性，以免因结构设计不
当而出现过分的变形和破坏。
总之，结构动力学是一门复杂的工程学科，研究的内容涉及到力学，动力学，计算机技术和材料科学等多个领域。
它被广泛用于建筑，船舶，飞机，汽车，桥梁，机器人和其他复杂结构的设计与研究中。
结构动力学、结构静力学
结构动力学、结构静力学
结构动力学和结构静力学是两个相互关联的学科领域，它们都是结构工程的重要组成部分，主要关注结构的力学行为。
结构动力学主要研究结构在动态载荷下的响应，包括地震、风、冲击等动态事件。
它涉及到结构的振动、稳定性、疲劳寿命和动态响应等问题。
结构动力学的研究有助于理解结构在不同动态载荷下的行为，从而设计出更安全、更稳定的结构。
结构静力学则研究结构在静态载荷下的行为，包括恒定载荷和准静态载荷。
它关注结构的强度、刚度和稳定性等问题。
在静力学中，结构被视为在给定载荷下保持平衡的状态，而不考虑时间的因素。
尽管结构动力学和结构静力学有所不同，但它们之间存在密切的联系。
结构的动力学特性会影响其在静态载荷下的响应，而静态载荷也会影响结构的动态行为。
在实际工程中，通常需要综合考虑这两个学科领域的知识来评估结构的性能和安全性。
总结来说，结构动力学和结构静力学是研究结构在不同载荷下的力学行为的学科领域。
结构动力学关注动态载荷下的响应，而结构静力学则关注静态和准静态载荷下的行为。
这两个学科领域相互关联，在评估结构的性能和安全性时需要综合考虑。
结构动力学读书报告
《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：①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。
②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。
③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。
结构动力学心得汇总
结构动力学学习总结通过对本课程的学习，感受颇深。
我谈一下自己对这门课的理解：一．结构动力学的基本概念和研究内容随着经济的飞速发展，工程界对结构系统进行动力分析的要求日益提高。
我国是个多地震的国家，保证多荷载作用下结构的安全、经济适用，是我们结构工程专业人员的基本任务。
结构动力学研究结构系统在动力荷载作用下的位移和应力的分析原理和计算方法。
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。
高老师讲课认真负责，结合实例，提高了教学效率，也便于我们学生寻找事物的内在联系。
这门课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。
既有线性系统的计算，又有非线性系统的计算；既有确定性荷载作用下结构动力影响的计算，又有随机荷载作用下结构动力影响的随机振动问题；阻尼理论既有粘性阻尼计算，又有滞变阻尼、摩擦阻尼的计算，对结构工程最为突出的地震影响。
二．动力分析及荷载计算1.动力计算的特点动力荷载或动荷载是指荷载的大小、方向和作用位置随时间而变化的荷载。
如果从荷载本身性质来看，绝大多数实际荷载都应属于动荷载。
但是，如果荷载随时间变化得很慢，荷载对结构产生的影响与静荷载相比相差甚微，这种荷载计算下的结构计算问题仍可以简化为静荷载作用下的结构计算问题。
如果荷载不仅随时间变化，而且变化很快，荷载对结构产生的影响与静荷载相比相差较大，这种荷载作用下的结构计算问题就属于动力计算问题。
荷载变化的快与慢是相对与结构的固有周期而言的，确定一种随时间变化的荷载是否为动荷载，须将其本身的特征和结构的动力特性结合起来考虑才能决定。
在结构动力计算中，由于荷载时时间的函数，结构的影响也应是时间的函数。
另外，结构中的内力不仅要平衡动力荷载，而且要平衡由于结构的变形加速度所引起的惯性力。
结构的动力方程中除了动力荷载和弹簧力之外，还要引入因其质量产生的惯性力和耗散能量的阻尼力。
机械工程中的结构动力学分析与优化
机械工程中的结构动力学分析与优化在机械工程中，结构动力学分析与优化是一个关键领域。
通过对机械结构的动力学行为进行分析和优化，可以提高机械系统的性能和稳定性，降低能量消耗和材料使用。
本文将探讨结构动力学分析与优化的重要性以及一些常用的分析和优化方法。
一、结构动力学分析的重要性结构动力学分析是指对机械结构在受到外界载荷作用下的运动规律进行研究和分析的过程。
这些运动规律包括结构的振动频率、振型、自由度等。
通过对结构动力学的分析，可以预测结构的响应和稳定性，为设计和制造提供科学依据。
结构的动力学行为对于机械系统的性能和稳定性影响巨大。
例如，在高速列车的设计中，结构的振动会影响列车的平稳性和行驶稳定性；在飞机的设计中，结构的动力学特性会影响飞行的安全性和舒适性。
因此，通过对结构动力学进行分析，可以提前评估机械系统在实际工作中可能遇到的问题，并采取相应的措施进行优化。
二、结构动力学分析的常用方法1. 有限元法有限元法是一种广泛应用于结构动力学分析的数值计算方法。
通过将结构划分成许多小的有限元，然后对每个有限元进行动力学分析，最终得到整个结构的动力学行为。
有限元法能够对复杂的结构进行精确的动力学分析，包括振动频率、模态形态等。
它还可以考虑结构材料的非线性特性和耦合效应。
因此，有限元法在机械工程中得到了广泛的应用。
2. 模态分析模态分析是一种基于结构振型的动力学分析方法。
通过对结构的模态振型进行研究，可以获取结构的振动频率、振型和阻尼等特性。
模态分析可以帮助设计师了解结构的振动模式以及各个振动模态的特点。
这对于预测结构的振动特性和改进结构的设计都非常重要。
模态分析还可以用于结构的模态跟踪和故障诊断，从而提高机械系统的可靠性和性能。
三、结构动力学优化的意义结构动力学优化是指通过对机械结构的动力学行为进行分析和改进，以提高结构的性能和稳定性的过程。
结构动力学优化可以在不改变机械系统的基本几何形状的前提下，通过合理地调整结构的参数，使其在受到外界载荷时具有最佳的动力学特性。
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浅谈对结构动力学的认识摘要：简单地讲述了对结构动力学的整体认识，介绍了结构动力学的发展历程，结构动力问题的几大特点，结构动力问题的分类，结构系统的动力自由度及其离散方法（包括集中质量法、广义坐标法和有限单元法），建立运动方程的方法（包括利用达朗贝尔(d'Alermbert)原理的直接平衡法，虚位移原理建立振动方程，哈密顿(Hamilton)原理建立振动方程）。
关键词：结构动力学；质量；阻尼；运动方程On understanding of structure dynamics Abstract: This paper simply tells the overall understanding of structure dynamics, and introduces the development course of structure dynamics, a few big characteristics of structure dynamic problem , the classification of structure dynamic problem, the structure of the system and its dynamic freedom discrete method (including focus on quality method, generalized coordinates method and finite element method), the method for establishing the equations of motion (including the use of d'Alermbert principle direct balance method, vibration equation with imaginary displacement principle, establish vibration equation with Hamilton principle).Key words: structure dynamics; quality; damping; equations of motion1结构动力学发展简介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动力响应分析原理和方法的一门技术学科。
该学科的根本目的在于为改善工程结构系统在动力环境中的安全和可靠性提供坚实的理论基础。
根据结构的功能不同和所处环境的不同，工程结构的振动存在三种情况:线性振动、非线性振动和随机振动。
相应地可以将结构动力学划分为线性振动理论、非线性振动理论和随机振动理论。
拉格朗日(Lagrange)在l8世纪出版了名著《分析力学》，此书奠定了线性系统动力分析的基础。
由于18世纪科学技术的不断创新，各种动力机械开始应用于不同的工程结构，促进了结构动力学理论和方法的不断进步。
自从蒸汽机应用于船舶推进系统以后，使得船舶向大型和高速化发展，引起船舶振动问题日益突出。
20世纪60年代以来，随着以有限元为核心的计算理论和技术的发展以及电子计算机的问世，产生了计算结构动力学，这使得对于大型复杂结构的动力分析成为可能。
如今，人们可以成功地进行具有成千上万个自由度的大型复杂结构体系的动力分析。
在结构动力响应计算中，人们已经注意到结构系统自身的非线性特性和非线性干扰作用下结构的非线性振动响应。
例如，在航天航空工程中机翼的振颤，船舶在海浪中的大幅运动和系泊系统中系泊力的问题，地震作用下地基与地面建筑物之间的相互作用问题等都属于非线性振动问题。
非线性振动系统的主要特点是:系统的恢复力是系统空间位置的非线性函数，而阻尼力是系统运动或振动速度的非线性函数。
研究非线性系统的任务是确定系统振动的幅值、相位和频率，分析系统周期振动的条件及其稳定性。
只有极少数非线性振动方程可以得到精确解析解，大多数方程仅能得到其近似解。
因此，在非线性振动理论发展的进程中，非线性方程求解方法的研究占有重要地位。
1892年，庞加莱〔Poincare)研究大体运动时提出了振动法，也称为小参数法。
为了消除周期近似解中的永年项，出现了L-P法(Lindstedt-Poincare) 。
求解近似解的第二个方法是1926年范德波(Van de pol)提出的渐进法。
前苏联学者克雷洛夫和巴戈留包夫系统研究了范德波的渐进法任意近似解的三级数法，即KEM方法。
第三个方法是多尺度方法，出现于20世纪50年代，该方法适用于求解周期和非周期振动系统近似解。
参数激励振动系统是非线性振动研究进程中的重要发现,参数激励研究表明，当弦或直梁受到二倍于横向固有频率的纵向激励时，可以引起直梁的横向振动,这些问题可以归结为马蒂厄(Mathieu)方程。
只有少数低维非线性系统可以得到近似解析解。
对于高维非线性系统，多采用数值计算方法，例如，采用龙格-库塔方法、威尔逊θ(Wilsonθ)法和纽马克β(Newmarkβ)法等。
2 结构动力问题的特点结构动力学的内容之一是研究结构的动力响应。
所谓动力响应是指结构在广义动力荷载作用下的结构位移和内力响应，而广义动力荷载包括动力激励和动位移激励。
动力荷载指荷载的大小和方向(有时包括作用位置)随时间而变化的荷载。
在动力荷载的作用下，结构的位移和内力随时间而不断变化，并且结构产生振动速度和加速度。
结构动力问题与结构静力问题比较有三个不同点：第一，由于结构动力问题中的荷载随时间变化，显然动力问题不像静力问题那样具有单一的解，而必须建立相应于响应历程中的全部时间的一系列解答。
第二，如果梁仅承受静力荷载，则它的内力和位移仅仅依赖于给定的外荷载，其平衡关系是外力和恢复力之间的平衡。
但是，如果结构作用动力荷载，则梁所产生的位移和加速度有关，这些加速度产生与其反向的惯性力，于是梁的恢复力不仅要平衡外加动力荷载，还要平衡加速度引起的惯性力。
第三，动力问题中结构响应的大小，与荷载的大小和荷载随时间的变化过程有关，如果荷载的干扰频率接近结构的固有频率，尽管荷载的幅值不大，也会引起结构很大的振动响应即共振。
工程结构是否作为振动系统分析，要看荷载是否激起结构较大的振动加速度。
如果结构振动的加速度很小，则其惯性力仅仅是结构弹性力所要平衡的全部荷载中的较小部分，此时该动力荷载的作用与静力荷载的作用并没有显著差别，可以作为静力处理。
一般而言，如果结构系统的固有频率和荷载干扰频率相差很大，则激起的结构的振动将会十分缓慢，其引起的惯性力可以忽略不计。
一种随时间变化的荷载是否要作为动力荷载处理，需要根据结构系统自身的特征和荷载随时间的变化规律综合考虑。
3 结构动力问题的分类根据结构自身的材料特性、构造特点及荷载类型，可以对结构动力问题进行分类。
工程结构材料的物理特性一般为线性的，即应力-应变关系服从胡克定律，但是有些结构的材料如橡胶构建，其物理特性为非线性的，即其应力-应变关系不满足胡克定律。
此外由线性材料制作的构件也可出现构造非线性，如用于减振的塔式弹簧，其变形与外力的关系为非线性关系的。
在工程结构中，某些系统的恢复力和阻尼分别与结构振动位移和振动速度有关，则此种系统也属于非线性系统，如舰船在波浪中的运动、结构大挠度振动问题等。
如果结构系统自身是非线性的，则不管荷载的形式如何，其振动响应均表现为非线性振动。
但是，在工程结构中，大量的结构系统可能为线性系统，其振动的响应特性，将取决于荷载随时间的变化规律。
一般可以将动力荷载分为确定性荷载和非确定性荷载。
确定性荷载的变化规律是完全确定的，无论是周期的还是非周期的，它们均可以用确定性的函数来表达。
常见的确定性荷载有:简谐荷载、周期荷载、冲击荷载和持续长时间的非周期荷载。
非确定性荷载又称为随机荷载，它随时间的变化规律是预先不可以确定的，而是一种随机过程，例如，地震荷载、风荷载和作用在船舶与海洋结构物上的波浪力等。
随机过程虽然不可以表示为时间的确定性函数，但是它们受统计规律的制约，需要用概率统计的方法来研究随机荷载作用下结构振动。
此外，有些荷载具有明显的非线性性质，例如，作用在海洋结构物上的波浪力是非线性的，非线性的荷载将激起机构系统的非线性振动。
综上所述，可以将结构的动力问题划分为：①线性确定性振动，即结构自身是线性的并且承受线性荷载的作用；②线性随机振动，即结构自身为线性的，荷载为随机的；③非线性确定振动，即结构系统自身性质或者荷载为非线性的；④非线性随机振动，即结构系统自身性质为非线性的而荷载为随机的，或者为非线性随机荷载。
4 结构系统的动力自由度及其离散动力问题的特点之一是要考虑结构体系的惯性力，所以在确定计算简图时，必须明确系统的质量分布及其可能发生的位移，以便全面合理地确定系统的惯性力。
系统振动时，确定任一时刻全部质量位移所需要的独立的几何参变量的数目，称为结构系统的动力自由度。
一切结构系统都具有分布质量，因而都是无限自由度系统。
但是除了某些简单的结构可以作为无限自由度处理以外，大多数的工程结构作为无限自由度计算将是极其困难的。
在结构动力计算时，为了避免过于繁杂和数学上的困难，一般将结构处理为有限自由度系统，这一过程称为结构系统的离散:以下介绍几种常用的离散方法。
1)集中质量法图4-1简支梁上有三个较重的质量，其质量远大于梁结构自身的质量。
若将梁的质量也集中到这些质量块上，则转化为有若干个质量块的有限自由度系统。
对于在平面内振动的质量块，存在三个自由度即两个线位移和一个转角，相应地，每个质量块便有两个惯性力和一个惯性转矩。
如果质量块的尺寸相对于梁的长度是较小的，则可以忽略质量块的尺寸效应，即不计惯性转矩，因而转角也就可以不作为动力自由度。
如果忽略质量的水平位移，则图4-1中的简支梁系统共有二个竖向位移由度。
m x，也可以将其近某些情况下梁上没有较重的质量块，只存在分布质量()似处理为有限自由度系统。
例如，图4-2所示的非均匀断面梁，分为三段，每段的质量分布分别为:l1段位1m，l2段为2m,l3段为3m，不计质量沿梁轴向的位移，可以将其处理为仅有竖向位移的两个自由度系统。
离散方法是将每段总质量的一半分别集中于各该段的两端。
离散结果是: ()1211212m m l m l =+，()2322312m m l m l =+，见图4-2。
如果想提高计算精度，可以增加分段的个数，简化后系统的白由度亦相应增加。
2) 广义位移法对于梁上仅有分布质量的系统，为了提高计算精度，可以采用广义位移法。
以图1-2中的简支梁为例，设在初始时刻梁的挠曲线为y(x,t 0)，将其展开为三角级数()0013(,)sinn n x y x t a t lπ∞==∑ （4-1） 此处t 为梁的长度。