武汉理工大学

结构动力学

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课程概述

本课程为土木工程专业本科生的一门主要学科基础必修课。通过本课程的教学,使学生掌握结构在动力荷载下的受力性能、计算原理和方法,培养学生分析与解决工程实际中动力问题的一般能力,为学习后续有关专业课程、研究生入学考试以及将来进行结构设计和科学研究奠定坚实的力学基础。

课程的特色在于:以问题专题的形式,应用举例,适当结合工程实际,阐述动力问题的本质,浅显易懂。


授课目标
(1)使学生掌握结构在动力荷载下的受力性能、计算原理和方法,培养学生分析与解决工程实际中动力问题的一般能力; (2)使学生具有从工程实践中发现和提炼工程力学问题的意识,有良好的逻辑分析和归纳能力,为注册结构师基本素养的养成奠定基础。
证书要求

预备知识

结构力学静力学部分


授课大纲

第一章 概述

1.1 动力计算和静力计算

1.2 动荷载类型

1.3 动力自由度与体系的几何自由度

1.4 动力自由度的确定

第二章 单自由度体系的自由振动

2.1 单自由度体系自由振动微分方程的建立

2.2 刚度法求解单自由度体系自由振动的自振频率

2.3 柔度法求解单自由度体系自由振动的自振频率

2.4 质点重量对自振频率的影响

2.5 弹簧的处理

2.6 均布质量时单自由度体系自由振动微分方程

2.7 结构基本自振周期的经验公式(建筑结构荷载规范)

第三章 单自由度体系的强迫振动

3.1强迫振动微分方程(动荷载的方向与质点振动方向相同)

3.2简谐荷载下强迫振动微分方程的解

3.3 简谐荷载下强迫振动的动力系数

3.4 简谐荷载下强迫振动的动力特性举例

3.5 动荷载的方向与质点振动方向不同

3.6杜哈梅(Duhamel)积分

第四章 单自由度体系的强迫振动

4.1有阻尼自由振动的微分方程

4.2低阻尼(ξ<1)自由振动微分方程的解

4.3低阻尼对振幅的影响

4.4 涉及阻尼的相关计算(工程案例:桥梁动载试验

4.5 有阻尼简谐振动的动力系数

第五章 两个自由度体系的自由振动

5.1 刚度法建立两个自由度体系自由振动的微分方程

5.2 刚度法求解两个自由度体系自由振动的一般例

5.3 刚度法求解两个自由度体系自由振动的特殊例(结构形式变化)

5.4 刚度法求解两个自由度体系自由振动的特殊例(含弹簧)

5.5 柔度法建立两个自由度体系自由振动的微分方程

5.6 柔度法求解两个自由度体系自由振动的一般例

5.7 柔度法求解两个自由度体系自由振动的特殊例(含弹簧)

5.8 对称性的应用

5.9 主振型的正交性

5.10 定性绘制两个自由度体系自由振动的主振型

第六章 两个自由度体系在简谐荷载下的强迫振动

6.1 刚度法建立两个自由度体系在简谐荷载下的强迫振动的微分方程

6.2 刚度法求解两个自由度体系在简谐荷载下的强迫振动的一般例

6.3 柔度法建立两个自由度体系在简谐荷载下的强迫振动的微分方程

6.4 柔度法求解两个自由度体系在简谐荷载下的强迫振动的一般例

6.5 讨论位移动力系数和内力动力系数是否一致

参考资料

1. 推荐教材

结构力学Ⅰ基本教程,龙驭球、包世华、匡文起、袁驷主编,高等教育出版社,20128月第三版,普通高等教育“十二五”国家级规划教材。

2. 参考书

1)结构力学(下),李廉锟主编,高等教育出版社,20107月第五版,普通高等教育‘十二五’国家级规划教材。

2结构力学解疑,雷钟和,江爱川,郝静明编著,清华大学出版社,20088月第二版,土木工程教材精选。