結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)填空簡(jiǎn)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(dòng)控制系統(tǒng)3、地震動(dòng)三要素：振幅、頻譜、持時(shí)4、結(jié)構(gòu)的固有特性：頻率、振型，阻尼5、實(shí)驗(yàn)測(cè)量阻尼比的方法：對(duì)數(shù)衰減率法、共振放大法、半功率法6、逐步積分法的四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)：收斂性、計(jì)算精度、穩(wěn)定性、計(jì)算效率7、結(jié)構(gòu)離散化方法：集中質(zhì)量法、廣義坐標(biāo)法、有限元法8、 基本力學(xué)原理及運(yùn)動(dòng)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(yàn)方法：偽靜力試驗(yàn)方法或低周反復(fù)加載、地震模擬振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)方法、 偽動(dòng)力試驗(yàn)方法或計(jì)算機(jī)聯(lián)機(jī)試驗(yàn)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(cè)量振動(dòng)量的儀器：加速度計(jì)、位移計(jì)、速度計(jì)13、單自由度體系對(duì)任意荷載的反應(yīng)分析方法：時(shí)域分析法（杜哈梅積分計(jì)算）、頻域 分析法（傅里葉變換法計(jì)算）一一適用于處理線彈性結(jié)構(gòu)的動(dòng)力反應(yīng)問題14、常用的時(shí)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(fù)力模型：當(dāng)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(biāo)的歸一化方法、最大位移的歸一化方法、正交歸一法17、恢復(fù)力曲線模型三個(gè)組成部分：骨架曲線、滯回特性、剛度退化規(guī)律18、確定恢復(fù)力曲線的方法：試驗(yàn)擬合法、系統(tǒng)識(shí)別法、理論計(jì)算法二、簡(jiǎn)答題1結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的廣義研究?jī)?nèi)容、目的是什么？?jī)?nèi)容：結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)是研究結(jié)構(gòu)體系的動(dòng)力特性幾起在動(dòng)力荷載作用下的動(dòng)力反應(yīng)分析原 理和方法的一門理論和技術(shù)學(xué)科目的：是確定動(dòng)力荷載作用下結(jié)構(gòu)的內(nèi)力和變形，并通過動(dòng)力分析確定結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性，為改善工程結(jié)構(gòu)體系在動(dòng)力環(huán)境中的安全性和可靠性提供堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。2結(jié)構(gòu)動(dòng)力計(jì)算方法的分類，都有什么樣的特點(diǎn)？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(gè)或某

4、些位置上，認(rèn)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(biāo)法：在數(shù)學(xué)中常采用級(jí)數(shù)展開法求解微分方程，在結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析中也可采用相同的方法求解。這是廣義坐標(biāo)的理論基礎(chǔ)。所假設(shè)的形狀函數(shù)數(shù)目代表在這個(gè)理想化形式中 所考慮的自由度個(gè)數(shù)?？紤]了質(zhì)點(diǎn)間分布質(zhì)量的影響（形狀函數(shù)），一般來說對(duì)于一個(gè)給定自由度數(shù)目的動(dòng)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(biāo)，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(biāo)的特點(diǎn)3簡(jiǎn)諧荷載作用下單自由度有阻尼位移計(jì)算公式？動(dòng)力系數(shù)參數(shù)變化對(duì)動(dòng)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(dāng)1 .2時(shí)，Rd 1，體系不發(fā)生放大反應(yīng)2）當(dāng) 12時(shí)，Rd 1,動(dòng)力放大系數(shù)最大值 Rd命 1/ 2 ,1 2，最大值對(duì)應(yīng)的頻率為/ n . 1 2 23）當(dāng)/ n 1（共振）時(shí)，Rd 124）當(dāng),n 2時(shí)，Rd 1,對(duì)任意 均成立。結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制根據(jù)是否需要外部能量輸入可分為被動(dòng)振動(dòng)控制、主動(dòng)振動(dòng)控制與半主動(dòng)振動(dòng)控制。主動(dòng)振動(dòng)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(dòng)施加，主動(dòng)控制裝置主要有主動(dòng)質(zhì)量消能阻尼器、 主動(dòng)調(diào)諧質(zhì)量消能阻尼器、主動(dòng)拉索、 主動(dòng)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(dòng)振動(dòng)控制則是指在建筑結(jié)構(gòu)上安裝被動(dòng)消能阻尼器和被動(dòng)吸能器，消耗、吸收、轉(zhuǎn)移結(jié)構(gòu)的振動(dòng)能量，減小結(jié)構(gòu)的振動(dòng)。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(dòng)作用，降低結(jié)構(gòu)的自振頻率n，以減輕結(jié)構(gòu)的振動(dòng)反應(yīng)半主動(dòng)振動(dòng)控制則集成了主動(dòng)振動(dòng)控制與被動(dòng)振動(dòng)控制的特點(diǎn)，其控制力也是控制裝置隨結(jié)構(gòu)一起振動(dòng)變形時(shí)產(chǎn)生的，但在控制過程中能通過外加能源主動(dòng)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(jī)理摩擦阻尼器是通過摩擦材料之間的滑動(dòng)摩擦消耗結(jié)構(gòu)振動(dòng)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(duì)結(jié)

7、構(gòu)提供剛度；在強(qiáng)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(yīng)用準(zhǔn)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(dòng)應(yīng)力達(dá)到極限造 成機(jī)構(gòu)破壞；2阻尼有助于結(jié)構(gòu)受到瞬時(shí)沖擊后，很快恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)；3阻尼有助于降低結(jié)構(gòu)傳遞振動(dòng)的能力。在結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的隔振結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，合理地運(yùn)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(shí)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(duì)結(jié)構(gòu)減震耗能作用的大小，并可作為線性反應(yīng)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(dá)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(jiǎn)單，分析線彈性問題時(shí)，利用其正交性，可直接采用振型疊加法求解出振型坐標(biāo)，使得求解過程更為簡(jiǎn)單原則：選擇的兩個(gè)用于確定

9、常數(shù)ao和ai的頻率點(diǎn)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(jì)算的阻尼略小于實(shí)際阻 尼，結(jié)構(gòu)的反應(yīng)將略大于實(shí)際的反應(yīng)，這樣的計(jì)算結(jié)果對(duì)工程設(shè)計(jì)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(duì)于滿足阻尼正交條件的結(jié)構(gòu)體系， 當(dāng)采用振型疊加法分析時(shí)，多自由度體系的動(dòng)力反 應(yīng)問題即轉(zhuǎn)化為一系列單自由度的反應(yīng)問題，并可以考慮初始條件的影響，使問題分析得到極大簡(jiǎn)化。振型疊加法分析中實(shí)際不需要采用所有的振型進(jìn)行計(jì)算，因?yàn)楦唠A振型的影響極小，僅取前有限項(xiàng)即可以取得精度良好的計(jì)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(duì)于大小尺寸不同而質(zhì)量相同的結(jié)構(gòu)，當(dāng)結(jié)構(gòu)阻尼比和結(jié)構(gòu)的自振頻率相同， 對(duì)同一個(gè)地震的反應(yīng)相同。(4) 簡(jiǎn)述杜哈梅積分和振型疊加法的優(yōu)缺點(diǎn)振型疊加法的優(yōu)缺點(diǎn)： 計(jì)算速度快、節(jié)省時(shí)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(diǎn)： 優(yōu)點(diǎn)，以積分形式表示體系運(yùn)動(dòng)的解析表達(dá)式， 在分析任意荷載 作用下體系動(dòng)力反應(yīng)的理論研究中得到廣泛應(yīng)用， 當(dāng)荷載可以用函數(shù)表示時(shí)，更容易獲得體 系動(dòng)力反應(yīng)解析；缺點(diǎn)，僅限于彈性范圍而不能用于非線性，計(jì)算效率不高。7.簡(jiǎn)述逐步積分算法的基本思想，求解的結(jié)果的特點(diǎn)以及計(jì)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(gè)微小的時(shí)間步距內(nèi)是線性的，采用一系列短時(shí)間t增量，取為 t等步長(zhǎng)，在每個(gè)時(shí)間間隔的起點(diǎn)和終點(diǎn)建立動(dòng)力平衡條件，并以一個(gè)假 _ 設(shè)的反應(yīng)機(jī)理為根據(jù)，近似地計(jì)算在時(shí)間增量范圍內(nèi)體系的運(yùn)動(dòng)。求解的結(jié)果的特點(diǎn)：當(dāng)離散時(shí)間步長(zhǎng)t趨于0時(shí)，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(shí)際計(jì)算中一般選取在滿足穩(wěn)定性條件下盡可能大的時(shí)間步長(zhǎng)，此時(shí)表現(xiàn)出來的精度為計(jì)算精度，計(jì)算精度與理論精度是不一致的。所以時(shí)間步長(zhǎng)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(gè)時(shí)間步長(zhǎng)的關(guān)鍵問題： 1忽略在時(shí)間間隔內(nèi)可能產(chǎn)生的不平衡；2、利用本計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)終點(diǎn)的速度和位移作下一步計(jì)算時(shí)間步長(zhǎng)的初始條件；3、加速度用運(yùn)動(dòng)方程中計(jì)算的取用，而不用推算出