關(guān)于結(jié)構(gòu)動力學計算知識清單

正脈CAE

2017年9月4日 16:47

1、結(jié)構(gòu)動力計算的目的：研究結(jié)構(gòu)在動荷載作用下的反應規(guī)律，計算動荷載作用下結(jié)構(gòu)的最大動內(nèi)力和最大動位移，為結(jié)構(gòu)的動力可靠性設計提供依據(jù)。

2、動力反應的特點：在動荷載作用下，結(jié)構(gòu)的動力反應（動內(nèi)力、動位移等）都隨時間變化，除與動荷載的變化規(guī)律有關(guān)外，還與結(jié)構(gòu)的固有特性（自振頻率、振型和阻尼）有關(guān)。
不同的結(jié)構(gòu)，如果它們具有相同的阻尼、頻率和振型，則在相同的荷載下具有相同的反應。可見，結(jié)構(gòu)的固有特性能確定動荷載下的反應，故稱之為結(jié)構(gòu)的動力特性。

3、動力計算的特點和動力自由度
靜荷載：荷載的大小和方向不隨時間變化（如梁板自重）。
動荷載：荷載的大小和方向隨時間變化，需要考慮慣性力。

4、動力計算的特點：內(nèi)力與荷載不能構(gòu)成靜平衡,必須考據(jù)慣性力。根據(jù)達朗伯原理，加慣性力后，將動力問題轉(zhuǎn)化為靜力問題處理。列平衡方程時要考慮兩點：(1)、力系中包括慣性力 (2)、荷載內(nèi)力等都是時間的函數(shù)。

5、動力荷載的分類：1)周期荷載：荷載隨時間作周期性變化
簡諧荷載：荷載按正弦余弦規(guī)律變化（偏心轉(zhuǎn)子對結(jié)構(gòu)的沖擊,機器轉(zhuǎn)動）。
2)沖擊荷載：荷載在短時間內(nèi)急劇增加或減少（鍛錘對基礎(chǔ)的沖擊、爆炸等）。
3)隨機荷載：風荷載，地震荷載

4、計算方法的簡化：
常用的三種簡化方法
1.集中質(zhì)量法:將連續(xù)分布的質(zhì)量集中為質(zhì)點，以質(zhì)點位移（線位移）為基本未知量。（本章主要討論集中質(zhì)量法）
2.廣義坐標法：用級數(shù)表示度曲線方程，以廣義坐標（級數(shù)的項系數(shù)）為基本未知量。
3.有限單元法：將結(jié)構(gòu)分割為若干個單元，用結(jié)點位移（線位移與角位移）表示各單元撓曲線方程。將無限自由度問題化為有限自由度問題。

5、影響計算簡圖選取的主要因素：1、結(jié)構(gòu)的重要性：重要結(jié)構(gòu)——精；次要結(jié)構(gòu)——粗； 2、設計階段：初步設計——粗；技術(shù)設計——精； 3、計算問題的性質(zhì)：靜力計算——精；動力計算——粗； 4、計算工具：先進——精；簡陋——粗

6、1）在橋梁結(jié)構(gòu)中，當橋梁結(jié)構(gòu)的固有頻率與行進汽車發(fā)動機的固有頻率相同時，就有可能發(fā)生共振而使結(jié)構(gòu)受損。那么，怎樣才能避免這種結(jié)果呢?
受應力（或離心力）作用的渦輪葉片會表現(xiàn)出不同的動力學特性，如何解釋這種現(xiàn)象呢?
處理辦法：進行模態(tài)分析來確定結(jié)構(gòu)的振動特性
2）汽車防撞擋板是否能承受得住低速沖擊。
一個網(wǎng)球拍框架如何設計得既能承受網(wǎng)球的沖擊，又能容許其稍稍發(fā)生彎曲。
解決辦法：進行瞬態(tài)動力學分析來計算結(jié)構(gòu)對隨時間變化載荷的響應。
3）回轉(zhuǎn)機器對軸承和支撐結(jié)構(gòu)施加穩(wěn)態(tài)的、交變的作用力，如何分析這些作用力隨著旋轉(zhuǎn)速度的不同所引起的不同的偏轉(zhuǎn)應力。
解決辦法：進行諧分析來確定結(jié)構(gòu)對穩(wěn)態(tài)簡諧載荷的響應
4）如何使位于地震多發(fā)區(qū)的房屋框架和橋梁設計滿足能夠承受地震載荷的要求。
解決辦法：進行譜分析來確定結(jié)構(gòu)對地震載荷的影響
5）如何分析太空船和飛機的部件是否一定能夠承受持續(xù)一段時間的變頻率隨機載荷作用。
解決辦法：進行隨機振動分析來確定結(jié)構(gòu)對隨機震動的影響

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