結(jié)構(gòu)動力學填空簡答

1、一、填空題1消能減震技術(shù)包括：速度相關(guān)型消能減震裝置，位移相關(guān)型消能減震裝置，其他相 關(guān)型消能減震裝置2、 調(diào)頻減震技術(shù)包括： 有調(diào)諧質(zhì)量阻尼器（TMD）和調(diào)諧液體阻尼器 （TLD）、調(diào)諧液柱 式阻尼器（TLCD）振動控制系統(tǒng)3、地震動三要素：振幅、頻譜、持時4、結(jié)構(gòu)的固有特性：頻率、振型，阻尼5、實驗測量阻尼比的方法：對數(shù)衰減率法、共振放大法、半功率法6、逐步積分法的四個標準：收斂性、計算精度、穩(wěn)定性、計算效率7、結(jié)構(gòu)離散化方法：集中質(zhì)量法、廣義坐標法、有限元法8、 基本力學原理及運動方程的建立：D' Alembert原理、虛功原理、哈密頓原理、拉 格朗日方程、牛頓定理9、結(jié)構(gòu)抗震試

2、驗方法：偽靜力試驗方法或低周反復加載、地震模擬振動臺試驗方法、 偽動力試驗方法或計算機聯(lián)機試驗10、等效阻尼比用在：等效線性化分析過程中11常用的阻尼有：粘性阻尼、摩擦阻尼、滯變阻尼、流體阻尼12、測量振動量的儀器：加速度計、位移計、速度計13、單自由度體系對任意荷載的反應分析方法：時域分析法（杜哈梅積分計算）、頻域 分析法（傅里葉變換法計算）一一適用于處理線彈性結(jié)構(gòu)的動力反應問題14、常用的時域逐步積分法有：分段解析法、中心差分法、平均常加速度法、線性加速度法、Newmark- B法、Wils on- B法15、常用的恢復力模型：當伯格 -奧斯左德模型、克拉夫退化雙線性模型、武田模型16、振

3、型的歸一化方法：特定坐標的歸一化方法、最大位移的歸一化方法、正交歸一法17、恢復力曲線模型三個組成部分：骨架曲線、滯回特性、剛度退化規(guī)律18、確定恢復力曲線的方法：試驗擬合法、系統(tǒng)識別法、理論計算法二、簡答題1結(jié)構(gòu)動力學的廣義研究內(nèi)容、目的是什么？內(nèi)容：結(jié)構(gòu)動力學是研究結(jié)構(gòu)體系的動力特性幾起在動力荷載作用下的動力反應分析原 理和方法的一門理論和技術(shù)學科目的：是確定動力荷載作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，并通過動力分析確定結(jié)構(gòu)的動力特性，為改善工程結(jié)構(gòu)體系在動力環(huán)境中的安全性和可靠性提供堅實的理論基礎(chǔ)。2結(jié)構(gòu)動力計算方法的分類，都有什么樣的特點？集中質(zhì)量法：將結(jié)構(gòu)的分布質(zhì)量按一定規(guī)則集中到結(jié)構(gòu)的某個或某

4、些位置上，認為其他位置上沒有質(zhì)量。質(zhì)量集中后結(jié)構(gòu)桿件仍具有可變性性質(zhì)；廣義坐標法：在數(shù)學中常采用級數(shù)展開法求解微分方程，在結(jié)構(gòu)動力分析中也可采用相同的方法求解。這是廣義坐標的理論基礎(chǔ)。所假設(shè)的形狀函數(shù)數(shù)目代表在這個理想化形式中 所考慮的自由度個數(shù)?？紤]了質(zhì)點間分布質(zhì)量的影響（形狀函數(shù)），一般來說對于一個給定自由度數(shù)目的動力分析，用理想化形狀函數(shù)比集中質(zhì)量法更精確；有限元法：有限元采用具有明確物理意義的參數(shù)作為廣義坐標，且形函數(shù)是定義在分片區(qū)域上的。在有限元中形函數(shù)被稱為插值函數(shù)。有限元綜合了集中質(zhì)量和廣義坐標的特點3簡諧荷載作用下單自由度有阻尼位移計算公式？動力系數(shù)參數(shù)變化對動力系數(shù)的影 響？

5、通過參數(shù)的取值引申出兩種結(jié)構(gòu)控制的基本原理影響：1）當1 .2時，Rd 1，體系不發(fā)生放大反應2）當 12時，Rd 1,動力放大系數(shù)最大值 Rd命 1/ 2 ,1 2，最大值對應的頻率為/ n . 1 2 23）當/ n 1（共振）時，Rd 124）當,n 2時，Rd 1,對任意 均成立。結(jié)構(gòu)振動控制根據(jù)是否需要外部能量輸入可分為被動振動控制、主動振動控制與半主動振動控制。主動振動控制需要外加能源， 其控制力是控制裝置按最優(yōu)控制規(guī)律由外加能源主動施加，主動控制裝置主要有主動質(zhì)量消能阻尼器、 主動調(diào)諧質(zhì)量消能阻尼器、主動拉索、 主動變剛度。即通過減小裝置裝置剛度或者增加裝置質(zhì)量使自振頻率n降低來

6、提高裝置消耗的能量，從而減小結(jié)構(gòu)自身需要消耗的外部能量被動振動控制則是指在建筑結(jié)構(gòu)上安裝被動消能阻尼器和被動吸能器，消耗、吸收、轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)的振動能量，減小結(jié)構(gòu)的振動。即通過在結(jié)構(gòu)中設(shè)置減振裝置，由結(jié)構(gòu)與減振裝置共同承受振動作用，降低結(jié)構(gòu)的自振頻率n，以減輕結(jié)構(gòu)的振動反應半主動振動控制則集成了主動振動控制與被動振動控制的特點，其控制力也是控制裝置隨結(jié)構(gòu)一起振動變形時產(chǎn)生的，但在控制過程中能通過外加能源主動調(diào)整本身參數(shù)從而調(diào)節(jié)控制力4介紹一種隔震支座或阻尼器的作用機理摩擦阻尼器是通過摩擦材料之間的滑動摩擦消耗結(jié)構(gòu)振動能量的一種位移相關(guān)型 消能阻尼器。摩擦消能阻尼器在正常使用荷載下不產(chǎn)生位移，也不對結(jié)

7、構(gòu)提供剛度；在強震作用下摩擦消能阻尼器產(chǎn)生滑移，為結(jié)構(gòu)提供阻尼，并依靠摩擦做功耗散能量。Rayleigh阻尼矩陣的定義及作用5阻尼的作用和來源；等效粘滯阻尼比的含義和作用； 和應用準則介質(zhì)的阻力等等。也包括結(jié)構(gòu)中安阻尼的來源：材料的內(nèi)摩擦、構(gòu)件間接觸面的摩擦、 裝的各種阻尼器、耗能器。阻尼的作用：1阻尼有助于減少結(jié)構(gòu)的共振振幅，從而避免結(jié)構(gòu)因震動應力達到極限造 成機構(gòu)破壞；2阻尼有助于結(jié)構(gòu)受到瞬時沖擊后，很快恢復到穩(wěn)定狀態(tài)；3阻尼有助于降低結(jié)構(gòu)傳遞振動的能力。在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的隔振結(jié)構(gòu)設(shè)計中，合理地運用阻尼技術(shù)，可使隔振、減 振的效果顯著提高。等效粘滯阻尼的含義：按能量等效原則將實際的阻尼耗能換算成

8、粘滯阻尼理論的相關(guān)參 數(shù)，這種阻尼假設(shè)稱為等效粘滯阻尼。等效粘滯阻尼的作用：常用等效阻尼比來表示減震裝置對結(jié)構(gòu)減震耗能作用的大小，并可作為線性反應譜分析的關(guān)鍵參數(shù)。瑞雷阻尼矩陣的定義：Rayleigh阻尼是假設(shè)結(jié)構(gòu)的阻尼矩陣是質(zhì)量矩陣和剛度矩陣的線性組合的一種正交阻尼，表達式：C 玄Ma1 K，式中，ao和&稱為Rayleigh阻尼常數(shù)，在Rayleigh阻尼模型下，因此若已知任意兩階振型的阻尼比Z和Z，則可定出阻尼常數(shù)。作用：Rayleigh阻尼使得阻尼矩陣的構(gòu)造更為簡單，分析線彈性問題時，利用其正交性，可直接采用振型疊加法求解出振型坐標，使得求解過程更為簡單原則：選擇的兩個用于確定

9、常數(shù)ao和ai的頻率點Wi、Wj覆蓋結(jié)構(gòu)分析中感興趣的頻段。在頻段內(nèi)，阻尼比略小于給定的阻尼比Z。這樣，在該頻段內(nèi)由于計算的阻尼略小于實際阻 尼，結(jié)構(gòu)的反應將略大于實際的反應，這樣的計算結(jié)果對工程設(shè)計而言是安全的。5有阻尼多自由度體系振型疊加法(1 )理論基礎(chǔ)是什么對于滿足阻尼正交條件的結(jié)構(gòu)體系， 當采用振型疊加法分析時，多自由度體系的動力反 應問題即轉(zhuǎn)化為一系列單自由度的反應問題，并可以考慮初始條件的影響，使問題分析得到極大簡化。振型疊加法分析中實際不需要采用所有的振型進行計算，因為高階振型的影響極小，僅取前有限項即可以取得精度良好的計算結(jié)果。(2) 寫出地震荷載作用下，解耦以后的方程? ?

10、Mnqn Cnqn Knqn Pn n 1,2,3,., N(3) 解耦的方程(單自由度)杜哈梅積分的結(jié)果，討論結(jié)果的規(guī)律N 0U(t)nqn(t) qn(t)n 1qn(t)e n nt qn (0)COS Dntqn(0)n nqn(0)sinDntDn1t(t )qn(t)MT0Pn()enn( )sin 對于大小尺寸不同而質(zhì)量相同的結(jié)構(gòu)，當結(jié)構(gòu)阻尼比和結(jié)構(gòu)的自振頻率相同， 對同一個地震的反應相同。(4) 簡述杜哈梅積分和振型疊加法的優(yōu)缺點振型疊加法的優(yōu)缺點： 計算速度快、節(jié)省時間但存在局限性。 主要局限是由于采用了疊 加原理，因而原則上僅適用于分析線彈性問題；其次是要求阻尼正交。杜哈梅

11、積分的優(yōu)缺點： 優(yōu)點，以積分形式表示體系運動的解析表達式， 在分析任意荷載 作用下體系動力反應的理論研究中得到廣泛應用， 當荷載可以用函數(shù)表示時，更容易獲得體 系動力反應解析；缺點，僅限于彈性范圍而不能用于非線性，計算效率不高。7.簡述逐步積分算法的基本思想，求解的結(jié)果的特點以及計算中的關(guān)鍵問題。答：基本原理：假設(shè)結(jié)構(gòu)本構(gòu)關(guān)系在一個微小的時間步距內(nèi)是線性的，采用一系列短時間t增量，取為 t等步長，在每個時間間隔的起點和終點建立動力平衡條件，并以一個假 _ 設(shè)的反應機理為根據(jù)，近似地計算在時間增量范圍內(nèi)體系的運動。求解的結(jié)果的特點：當離散時間步長t趨于0時，數(shù)值解收斂于精確解。表現(xiàn)出來的精度為理論精度，但實際計算中一般選取在滿足穩(wěn)定性條件下盡可能大的時間步長，此時表現(xiàn)出來的精度為計算精度，計算精度與理論精度是不一致的。所以時間步長取值為結(jié)果能否精度與穩(wěn)定性相協(xié)調(diào)的關(guān)鍵問題。每個時間步長的關(guān)鍵問題： 1忽略在時間間隔內(nèi)可能產(chǎn)生的不平衡；2、利用本計算時間步長終點的速度和位移作下一步計算時間步長的初始條件；3、加速度用運動方程中計算的取用，而不用推算出