大型结构的动力响应与振动控制
振动力学与结构动力学研究
振动力学与结构动力学研究振动力学和结构动力学是机械工程领域中非常重要的研究方向。
本文将介绍振动力学和结构动力学的基本概念、研究内容和应用领域。
一、引言振动力学是研究物体在受到外力作用时如何振动的学科。
它包括自由振动、受迫振动和阻尼振动等内容。
振动力学的研究对于理解物体振动的特性以及对其进行控制和优化具有重要意义。
结构动力学是研究物体在受到外力作用时的动力响应的学科。
它主要包括结构的自由振动、受迫振动和响应谱分析等内容。
结构动力学在工程设计中起着至关重要的作用，可以评估结构的安全性、稳定性和舒适性等方面的参数。
二、振动力学研究1. 自由振动自由振动是指物体在没有外界干扰的情况下以自身固有频率振动的现象。
通过分析物体的固有频率和振型，可以了解物体的振动特性以及其对外界干扰的敏感程度。
在振动力学研究中，常用的方法包括模态分析和频率响应分析。
模态分析是通过测量物体在不同频率下的振动模态，获得其固有频率、振型和阻尼比等参数。
频率响应分析则是通过施加不同频率的外力，观察物体的振动响应，以获取其频率响应函数和阻尼参数。
受迫振动是指物体在外界施加周期性力或非周期性力的情况下产生的振动现象。
在振动力学研究中，受迫振动被广泛应用于机械系统的振动控制和信号分析。
受迫振动的研究包括强迫振动和共振现象。
强迫振动是指物体在受到周期性外力作用后的振动响应。
共振是指物体在受到特定频率的外力作用时，振幅增大到最大值的现象。
3. 阻尼振动阻尼振动是指物体在振动过程中由于阻力的存在而逐渐减小振幅的现象。
阻尼对振动系统的稳定性和动态响应有重要影响。
在振动力学研究中，常用的阻尼模型包括线性阻尼、非线性阻尼和阻尼比等。
通过分析阻尼对振动系统的影响，可以优化结构的设计和减小振动的能量损耗。
三、结构动力学研究1. 自由振动在结构动力学的研究中，自由振动是一个重要的内容。
通过分析结构的固有频率和振型，可以了解结构的振动特性和稳定性。
自由振动的研究方法包括模态分析和有限元分析。
建筑结构的动力响应分析
建筑结构的动力响应分析建筑结构的动力响应分析是研究建筑物在地震等动力荷载作用下的变形、应力和能量分布规律的一门学科。
它在工程实践中具有重要的意义，可以帮助工程师更好地设计和评估建筑物的抗震性能。
1. 动力响应分析的基本原理动力响应分析是基于结构动力学理论进行的，它主要涉及物体在振动过程中的固有频率、振型和振幅等参数。
通过建立结构的动力模型，可以对结构在地震等动力荷载作用下的响应进行数值模拟和分析。
在动力响应分析中，一般采用有限元法等数值方法进行计算，通过求解结构的位移、速度和加速度等参数，来揭示结构的响应特性。
2. 地震对建筑结构的影响地震是建筑结构受到的主要动力荷载之一。
地震波的传播会导致建筑物振动，从而产生构件的应变和应力，甚至可能引发结构的破坏。
因此，了解地震对建筑结构的影响是进行动力响应分析的前提。
地震波的特点包括频率、振型和振幅等参数，这些参数对结构的响应有着重要的影响。
通过分析地震波的地表运动记录，可以获取地震波的时程历时和频谱特性，为动力响应分析提供必要的输入。
3. 建筑结构的动力模型建筑结构的动力响应分析需要建立合适的动力模型。
常见的动力模型包括单自由度系统和多自由度系统。
单自由度系统假设整个结构只有一个振动模态，在分析中可以简化计算，适用于比较简单的结构。
多自由度系统则考虑了结构的各种振动模态，可以更精确地描述结构的响应情况。
在建立动力模型时，需要确定结构的质量、刚度和阻尼等参数，这些参数对结构的动力响应有着重要的影响。
4. 动力响应分析的结果与应用通过进行动力响应分析，可以得到结构在地震等动力荷载作用下的位移、速度、加速度、应力和能量等参数。
这些参数可以用来评估结构的抗震性能，并对结构的设计和加固提供参考。
例如，在结构设计中，可以通过响应分析研究建筑物的位移和应力分布情况，从而优化结构的布置和尺寸。
此外，动力响应分析还可以用于评估现有建筑物的抗震性能，并提出相应的改善方案。
5. 动力响应分析的挑战与发展方向尽管动力响应分析在工程实践中具有重要的应用前景，但在实际应用中仍存在一些挑战。
浅谈建筑结构振动控制
浅谈建筑结构振动控制摘要:文章从不同角度对结构振动控制进行了分类，介绍了其发展与现状，并对近年来控制理论在结构控制方而的新进展给以综述，最后对有待进一步研究的问题进行了探讨，以促进结构振动控制的研究。
关键词:结构振动控制;自主控制;上木工程结构abstract: this article from a different perspective on the structural vibration control classification, its development and status, and give summarized in the the structure controlling party and the new advances in control theory in recent years, last discussed the issue needs further study .to promote the study of the structural vibration control.key words: structural vibration control; self-control; engineering structures on wood中图分类号：c935 文献标识码：a 文章编号：2095-2104（2012）结构振动控制是一个应用领域广泛的工程问题。
所谓结构振动控制(以下称为结构控制)是指采用某种措施使结构在动力载荷作用下的响应不超过某一限量，以满足工程要求。
结构控制问题是一种多学科交叉的理论与工程问题，其结构类型繁多、控制目标不同、实现手段多样。
目前，国内外控制界对这类问题的研究十分重视，有大量的学术论文发表，其中不少新结果得到了实际工程应用。
本文旨在对当前结构控制的一此新进展加以综述，并对此有待进一步研究的问题给以归纳。
一、结构控制的特点、发展与现状（一）按控制对能量需求来划分从控制对外部能量需求的角度，结构控制可分为:被动结构控制、主动结构控制、混合结构控制、半主动结构控制。
桥梁设计中的地震响应分析与减震控制
桥梁设计中的地震响应分析与减震控制桥梁是人类社会固有的重要交通设施之一，自古以来就有着跨越河流、峡谷等特殊地理环境的需要。
然而，地震是一个不可预知、不可避免的自然灾害，其对桥梁的破坏是不可估量的。
因此，在桥梁的设计、建设和维护中，地震响应分析和减震控制显得尤为重要。
一、桥梁地震响应分析桥梁在地震中的响应主要表现为结构的变形、应力的分布、动态特性的变化等。
因此，为了准确评估桥梁在地震中的破坏情况，需要进行地震响应分析。
地震响应分析主要包括静力分析和动力分析两种方法。
静力分析是建立在弹性理论基础上的方法，它假设桥梁在地震作用下的响应具有线性的特性，且桥梁结构的变形是可逆的。
这种方法可以快速计算出桥梁在地震中的内力、位移等参数，然而它无法刻画桥梁在非线性时的响应情况。
动力分析则是基于桥梁结构的实际响应情况进行的，它可以准确评估桥梁在地震中的响应，包括结构的变形、应力的分布、动态特性的变化等。
目前常用的动力分析方法主要包括时程分析、反应谱分析等。
时程分析可以模拟不同地震强度下桥梁的响应情况，而反应谱分析则可以在给定地震作用下，计算出桥梁的动态特性并评估其响应情况。
二、桥梁减震控制技术为了减小桥梁在地震中受到的破坏，需要采用有效的减震控制技术。
目前常用的桥梁减震控制技术主要有被动控制和主动控制两种。
被动控制是指在桥梁结构中预制加装减震装置，利用减震器等器件来吸收地震能量并减小桥梁结构的振动响应。
被动控制技术具有结构简单、成本低等优点，但是其减震效果受到地震作用的影响较大，而且其减震器等器件在使用过程中容易发生疲劳或损坏。
主动控制是指利用主动控制装置来控制桥梁结构的振动响应，在地震发生后能够快速响应并调整结构的动态特性。
主动控制技术具有减震效果好、控制精度高等优点，但是其设计成本较高，控制系统也较为复杂，运行维护和管理难度较大。
此外，还有一种较为常用的混合控制技术，即被动控制与主动控制相结合的混合减震控制。
关于建筑结构的隔震、减振和振动控制研究
关于建筑结构的隔震、减振和振动控制研究【摘要】近些年来，我国在工程结构的隔震、减振与振动控制方面的研究十分活跃，工程应用日益增多，已开始从理论和试验研究、方案设计、结合实际工程进行分析研究，向工程试点和应用的方向发展，几种实用的隔震体系在规范化和产业化方面取得了明显的进展。
在我国新的《建筑抗震设计规范》（gb 50011—2010）中，已增加了隔震和消能减震设计的专门章节，工程结构应用橡胶支座的推荐性设计标准亦已批准。
有关这一领域的综合评价文章也常见诸于国内外的期刊和会议上。
【关键词】建筑结构；隔震；减振；振动；控制前言建筑隔震、减振和振动控制技术是世界许多国家关注的研究课题。
中国在这方面已经取得了很大的进展。
隔震、减振和振动控制技术为中国在减轻多、低层房屋水平地震灾害中提供了一条行之有效的新途径。
一、基础隔震技术的研究和应用1.1 基础隔震技术内涵基础隔震技术近百年来已提出了许许多多的隔震方案，是限制地震能量进入上部结构的方法。
该概念最早是由日本学者河合浩藏于1881年提出的，认为先在地基上纵横交错放置几层圆木，圆木上做混凝土基础，再在混凝土基础上盖房，以削弱地震传递的能量。
常用的隔震机构和体系如叠层钢板橡胶支座、复位弹簧和平面滑板并联机构、摩擦摆体系（fps）和其它隔震、减振复合体系已用于许多实际工程。
1.2 叠层橡胶垫体系的隔震原理对建筑物地震反应有重要影响的主要因素有两个：一个是结构的周期，一个是阻尼比，普通非隔震中低层建筑物的刚度大、周期短，其基本周期正好在地震输入能量最大的频段上。
因此相应的加速度反应比地面运动放大得多，而位移反应却较小，如果延长建筑物的周期，而保持阻尼不变，则加速度反应被大大降低，但位移反应却有所增加，如果继续加大结构的阻尼，加速度反应则继续减弱，且位移反应也得到明显降低，通过延长结构的周期并给予较大的阻尼，就可使结构上的加速度反应大大降低。
同时，对结构产生的较大位移可由上部结构底部和基础顶部之间设置的隔震层来提供，而不由上部结构自身的相对位移来承担。
机械设备的结构振动与动力学性能分析
机械设备的结构振动与动力学性能分析一、引言机械设备在我们的日常生活中扮演着重要的角色，其结构振动与动力学性能的分析对于设备的设计和运行具有重要的意义。
本文将从机械设备结构振动与动力学性能的基本概念入手，探讨其原理和应用。
二、机械设备结构振动的基本概念1. 结构振动的定义与分类结构振动是机械设备在运行过程中由于受到外力或者内部激励导致的结构变形的现象。
根据振动的性质和机械设备的特点，可以将结构振动分为自由振动、强迫振动和共振现象。
2. 结构振动的影响因素结构振动的影响因素包括外力激励、质量分布、刚度和阻尼等。
外力激励是导致结构振动的主要原因，包括机械设备运行时的载荷和工作环境的振动。
质量分布、刚度和阻尼则会影响结构的振动形态和频率响应。
三、机械设备结构振动分析方法1. 理论方法理论方法是通过建立数学模型来描述机械设备的结构振动。
常用的理论方法包括模态分析、频域分析和时域分析等。
模态分析可以通过求解结构的固有频率和振型来了解结构的振动特性。
频域分析则可以通过傅里叶变换将时域信号转化为频域信号，从而得到结构的频率响应。
时域分析则是通过对结构的振动响应进行时域分析，包括求解力学方程和积分求解等。
2. 实验方法实验方法是通过实际测量机械设备的振动信号来分析其结构振动特性。
常用的实验方法包括模态试验、频域特征分析和时域特征分析等。
模态试验通过激励结构并测量其振动响应，可以得到结构的固有频率和振型。
频域特征分析通过将振动信号进行频谱分析，可以得到结构的频率响应特性。
时域特征分析则是通过分析振动信号的波形和幅值等特征来了解结构的动力学性能。
四、机械设备动力学性能分析1. 动力学性能的定义与指标机械设备的动力学性能是指设备在运行中所表现出的性能，包括稳定性、可靠性、敏感性和精度等。
稳定性是指设备在运行过程中的平衡和抗干扰能力。
可靠性是指设备长时间运行的能力和寿命。
敏感性是指设备对外界激励的响应能力。
精度则是指设备的测量和控制精度。
浅析结构振动控制技术的原理和应用
技术改造浅析结构振动控制技术的原理和应用李维赞 谢 永（隔而固（青岛）振动控制有限公司，山东 青岛 266108）摘 要：当前建筑行业在振动控制技术方面还有很多问题有待进一步研究。
过去的抗振结构体系只通过提高结构本身的抗振性能来抵抗。
此方法影响有限，安全性较差。
因此，目前只有地震调整技术才能满足当前建设项目的需要，其发展前景和强大的经济效益日益突出。
关键词：结构振动；控制技术；原理；应用引言：近年来结构振动控制技术的应用日益广泛，结构振动控制技术的应用对象日益增多。
针对这一趋势，本研究介绍了常用的结构振动控制技术的原理，并对其优缺点进行了全面的说明；并简要介绍了相关应用。
1振动控制技术的必要性在中国，随着城市化进程的逐步加快，振动控制技术在建筑业中发挥着越来越大的作用。
第一，在建筑中应用防振技术，不仅可以有效地减少地震、水灾等自然灾害的破坏，还可以大大提高建筑的抗外部冲击能力。
第二，在建筑中应用防振控制技术可以有效地分配地震产生的能量。
近年来，国际建筑专家对这类结构监管的研究备受关注。
借助于结构本身和控制系统来承受荷载，结构处于不良状态，并能在发生大地震时保持球形的霍尔灵，有效地分配了地震带来的能量。
此外，该技术的工作原理和概念非常明确，适用于不同的建筑结构和不同程度的地震强度。
2被动控制2.1隔振技术所谓的减振，是指放置在建筑结构中有效地消耗地震能量的柔性连接，并通过设置这些柔性连接来降低地震能量。
此原则可控制建筑的变形，由于柔性连接可以起到"隔震"、"吸震"的作用，能够最大限度地减少地震产生的能量，保护建筑结构，并确保建筑结构的安全和稳定。
减轻地震对上部结构造成损坏的目的，而且建筑装修及室内设备也得到有效保护。
结构最常用的隔振技术是使用隔振支座来延长结构的自然振动周期，并避免土体的运动高峰时间，从而降低结构的地面运动能量。
此隔振方法减小了结构在地震荷载作用下的响应也存在一定的不足，仅适用于4层中低的剪力墙结构。
船舶轴系的振动与控制分析船舶专业毕业设计毕业论文
船舶轴系的振动与控制分析摘要本文主要进行船舶轴系振动的模态分析（固有频率与固有振型），通过MATLAB 平台实现了船舶轴系纵向振动模态计算的通用程序，并且分别应用该通用程序与ANSYS中的模态分析计算了船舶轴系扭转振动与纵向振动（给定轴系）的模态，并对所计算的结果进行了对比与分析。
同时，本文也介绍了船舶轴系强迫振动的计算以及船舶轴系振动的控制分析。
本文以船舶推进轴系的振动为研究对象，查阅了国内外大量文献，首先介绍了船舶推进轴系振动的分类，接着以一种通俗的方式阐述了各种振动的机理。
其次论述了轴系振动计算的几种常用的方法：霍尔兹法、传递矩阵法与有限元法。
接着论证了传递矩阵法的可用性，以及在什么情况下使用该方法可以达到所需的精度要求。
然后通过MATLAB平台实现了船舶轴系振动（包括扭转振动与纵向振动）的通用程序。
紧随其后，使用该程序计算了一个扭转振动与纵向振动的实例，再后来使用ANSYS对同样的例子进行了计算分析，通过比对，证实了通过MATLAB平台实现的通用程序计算的结果是令人满意的。
随后介绍了轴系的强迫振动及计算强迫振动的传递矩阵法，并给出了该方法的一个简单的算例，之后介绍了避振的几种思路。
最后对研究成果和有关问题进行了总结，对研究中的不足作了说明，对今后的工作做出了展望。
关键词：纵向振动，传递矩阵法，有限元法，通用程序，强迫振动Analysis of Vibration and ControlOn Ship ShaftingAbstractThis paper is mainly researching the vibration characteristics on ship shafting (natural frequencies and mode shapes). Through the platform of MATLAB, we get the general program which can calculate the mode of the longitudinal vibration and torsional vibration on ship shafting, and using this general program, an instance is calculated. ANSYS is applied to, too. And then both of the calculated results were compared and analyzed. At the same time, the paper also describes the calculation of the forced oscillation of ship shafting and the analysis of ship shaft vibration control.In this paper, viewing vibration of ship propulsion shafting as the research object, I consulted relevant data at home and abroad. First, I have introduced the classification of ship propulsion shafting vibration, and then described in a easy manner to various vibration mechanism.Next, several commonly used methods to vibration calculations are discussed: the Holzer method, the transfer matrix method and the finite element method.Then the availability of the transfer matrix method is demonstrated, and also is the required precision when we can achieve by the method.After that, through the platform of MATLAB, we get the general program which can calculate the mode of the vibration (including the longitudinal and the torsional vibration) vibration on ship shafting. Then we use the general program to calculate an instance of longitudinal and torsional vibration. And then we use ANSYS to calculate the same example. By comparison, we confirm the results by the general program through MATLAB platform are satisfactory.Then we introduce the forced vibration of ship shafting and the transfer matrix method of the forced vibration, and a simple example is showed, after that we introduce several ideas to avoid vibration.Finally, a summary about the achievement and problems is presented. An explanation of imperfectness in the study and pieces of advisement for the future work is given.Key words: Longitudinal Vibration，Transfer Matrix Method，Finite Element Method，General Program, Forced Vibration目录摘要........................................................................................................................ I ABSTRACT ................................................................................................................. I I 目录 ................................................................................................................ III 一绪论 (1)1.课题研究的目的和意义 (1)2.国内外研究概况 (2)3.本文主要工作 (3)二船舶轴系振动简介 (5)1.纵向振动 (5)2.扭转振动 (6)3.回旋振动 (7)三轴系振动计算方法 (9)1.霍尔兹（Holzer）法 (9)2.传递矩阵法 (11)3.有限元法 (19)四轴系振动通用程序实现 (23)1.船舶轴系的构造 (23)2.轴系振动通用程序实现 (25)3.轴系振动通用程序的应用与检验 (28)五船舶轴系振动的控制 (46)1.船舶轴系的强迫振动 (46)2.船舶轴系强迫振动的传递矩阵法 (46)3.强迫振动算例 (48)4.船舶轴系避振措施 (50)六总结 (52)1.结论 (52)2.设计评价和展望 (52)致谢 (53)附录 (54)参考文献 (62)一绪论1.课题研究的目的和意义声明：本论文中除特殊说明之外出现的所有物理量的单位均为国际制单位，即长度为米，时间为秒，质量为千克等。
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大型结构的动力响应与振动控制
一、引言
大型结构的动力响应与振动控制是结构工程学领域中的一个重
要课题。
随着科学技术的进步和社会的发展，大型结构的数量和
规模越来越大，其动力响应和振动控制问题也变得愈加复杂和关键。
本文将围绕大型结构的动力响应和振动控制展开讨论，分别
从动力响应的数学建模、振动控制的基本原理以及应用实例三个
方面进行深入探讨。
二、动力响应的数学建模
大型结构的动力响应分析是结构动力学研究中的一个重要内容。
为了对大型结构的动力响应进行准确预测和分析，需要将其进行
数学建模。
常用的数学模型包括质点单自由度模型、多自由度模
型以及连续系统模型等。
质点单自由度模型是最简单的，将大型
结构看作一个质点，其运动受到外力和结构刚度的共同作用。
多
自由度模型则是将大型结构划分为多个独立的单自由度体系，每
个体系之间通过刚度和质量矩阵连接。
连续系统模型则进一步考
虑了大型结构的连续性，采用微分方程描述结构的运动。
不同的
数学模型适用于不同类型的大型结构，需要根据实际情况进行选
择和应用。
三、振动控制的基本原理
振动控制是指对大型结构进行干预，降低其振动水平和对外界干扰的敏感性。
振动控制的基本原理包括被动控制和主动控制两种方式。
被动控制是指通过调整结构的刚度和阻尼来降低振动，常用的控制手段包括加设振动吸收器和阻尼器等。
主动控制则是通过激励和反馈来实时控制结构的振动，常用的控制策略包括模态反馈控制、最优控制和自适应控制等。
振动控制技术的选择需要综合考虑结构性质、控制效果和成本等因素。
四、应用实例
大型结构的动力响应和振动控制广泛应用于各个领域。
以桥梁为例，桥梁是重要的交通基础设施，其动力响应和振动控制对于保证桥梁的安全和使用寿命至关重要。
借助动力响应分析，可以预测桥梁在不同荷载作用下的响应情况，从而进行合理的设计和优化。
同时，采用振动控制技术可以降低桥梁的振动水平，提高其稳定性和舒适性。
类似地，大型建筑、风电塔架、大型机械设备等也需要进行动力响应和振动控制分析，以确保其安全可靠运行。
五、结论
大型结构的动力响应和振动控制是结构工程学中具有重要意义的研究课题。
通过数学建模可以准确预测大型结构的动力响应，为工程实践提供科学依据。
振动控制技术的应用可以降低结构的振动水平，提高其性能和可靠性。
随着科学技术的不断进步和发
展，我们相信大型结构的动力响应和振动控制研究将取得更加丰
硕的成果，应用于更多的工程项目中，为社会发展做出更大贡献。