结构动力学PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1.1　结构动力学概述 1

1.2　动力荷载 1

1.2.1　简谐荷载 2

1.2.2　非简谐周期荷载 2

1.2.3　冲击荷载 2

1.2.4　任意动荷载 3

1.3　结构动力问题的特点 4

1.4　结构离散化方法 4

1.4.1　集中质量法 5

1.4.2　广义坐标法 6

1.4.3　有限单元法 6

习题 8

第2章　动力学基础及运动方程的建立 9

2.1　动力学基础 9

2.1.1　动力自由度 9

2.1.2　基本动力系统元件 10

2.1.3　动力系统类型 13

2.2　运动微分方程的建立 13

2.2.1　动力平衡法 13

2.2.2　虚位移原理 15

2.2.3　Hamilton原理 18

2.2.4　Lagrange方程 19

2.3　重力的影响 22

2.4　地基运动的影响 23

习题 24

第3章　单自由度体系 26

3.1 自由振动反应 27

3.1.1　无阻尼自由振动 27

3.1.2　有阻尼自由振动 29

3.1.3　阻尼及其测量 32

3.2　简谐荷载反应 35

3.2.1　无阻尼体系的简谐荷载反应 35

3.2.2　有阻尼体系的简谐荷载反应 38

3.2.3　动力放大系数 39

3.2.4　共振反应 42

3.2.5　阻尼比的求解 42

3.3　周期荷载反应 44

3.4　冲击荷载反应 48

3.4.1　正弦波脉冲 48

3.4.2　矩形脉冲 49

3.4.3　三角形脉冲 50

3.5　任意荷载的反应 53

3.5.1　Duhamel积分（时域分析） 53

3.5.2　Fourier变换（频域分析） 59

3.6　振动的能量 61

3.6.1 自由振动过程中的能量 61

3.6.2　粘性阻尼体系的能量耗散 62

3.6.3　等效粘性阻尼 63

3.6.4　复阻尼 65

3.6.5　摩擦阻尼 66

3.7　结构振动试验 66

3.7.1　振动试验简介 66

3.7.2　激振设备 67

3.7.3　测振仪器 68

3.7.4　数据采集分析系统 71

3.8　隔振原理 71

3.8.1　积极隔振 72

3.8.2　消极隔振 73

习题 75

第4章 多自由度体系 77

4.1　两个自由度体系 78

4.1.1　运动方程的建立 78

4.1.2　无阻尼自由振动 79

4.1.3　振型 80

4.1.4　运动方程的一般解 81

4.2　无阻尼自由振动 81

4.2.1　运动方程的建立 81

4.2.2　振型 82

4.2.3　振型的正交性 83

4.2.4　广义质量和广义刚度 85

4.3　有阻尼体系的受迫振动 87

4.3.1　坐标的耦联与正则坐标 88

4.3.2　阻尼假设 89

4.3.3　振型叠加法 91

4.4　动力特性的实用计算方法 94

4.4.1　Dunkerley公式 94

4.4.2　Reyleigh能量法 96

4.4.3　Ritz法 99

4.4.4　矩阵迭代法 101

4.4.5　子空间迭代法 105

4.5　动力反应数值分析方法 107

4.5.1　中心差分法 108

4.5.2　平均常加速度法 109

4.5.3　线性加速度法 111

4.5.4　Newmark-β法 113

4.5.5　Wilson-θ法 114

4.6　动力分析中的有限元法 117

4.6.1　有限单元法的一般过程 117

4.6.2　动力分析中的有限元法 119

4.6.3　梁的位移模式和形函数 120

4.6.4　单元刚度矩阵 121

4.6.5　质量矩阵 123

4.6.6　阻尼矩阵 125

4.6.7　等效结点荷载 125

习题 129

第5章　无限自由度体系 131

5.1　无阻尼直梁的轴向振动 131

5.2　无阻尼梁的横向自由振动 135

5.3　有阻尼梁在一般荷载作用下的偏微分运动方程 138

5.4　振型的正交性 141

5.5　振型叠加法 143

5.5.1　广义质量 144

5.5.2　广义荷载 144

5.6　轴向力、剪切变形和转动惯量对振动方程的影响 147

5.6.1　考虑轴向力影响的梁的振动方程 148

5.6.2　转动惯量对振动方程的影响 149

5.6.3　考虑转动惯量与剪切变形的梁振动方程 150

5.7　简支梁在移动荷载作用下的振动 152

5.8　板的横向自由振动 154

习题 156

第6章　结构随机振动 158

6.1　概述 158

6.2　随机过程 160

6.2.1　随机过程的概念 160

6.2.2　随机过程的概率描述 161

6.2.3　随机过程的数字特征 162

6.2.4　平稳随机过程 169

6.2.5　几种重要的随机过程 171

6.2.6　地震地面运动的随机模型 172

6.3　线性单自由度体系随机反应 176

6.3.1　时域分析方法 176

6.3.2　频域分析方法 178

6.3.3　激励和反应的互相关函数和互谱密度 180

6.4　线性多自由度体系随机反应 182

6.4.1　直接方法 182

6.4.2　振型叠加法 186

6.5　非线性结构随机反应分析 191

6.5.1　摄动法 192

6.5.2　等效线性化方法 194

6.6　结构随机反应分析的状态空间法 195

6.6.1　状态空间的基本概念 196

6.6.2　单自由度体系 196

6.6.3　多自由度体系 198

习题 199

第7章　结构动力学若干研究课题 200

7.1　结构地震反应分析 200

7.1.1　建筑结构地震作用计算方法简介 201

7.1.2　单自由度弹性体系的水平地震作用 202

7.1.3　地震反应谱 203

7.1.4　振型分解反应谱法 205

7.1.5　底部剪力法 207

7.2　结构振动控制 210

7.2.1　概念及分类 210

7.2.2　粘弹性阻尼器减振技术 212

7.2.3　橡胶基础隔震技术 215

7.2.4　磁流变阻尼器减振技术 218

7.3　模态分析与理论 221

7.3.1　模态参数 221

7.3.2　实模态分析 222

7.3.3　复模态分析 223

7.4　结构动力损伤识别 225

7.4.1　频率基损伤识别方法 226

7.4.2　模态基损伤识别方法 226

7.4.3　基于刚度变化的损伤识别方法 228

7.4.4　基于柔度变化的损伤识别方法 228

7.4.5　基于能量的损伤识别方法 229

7.4.6　动力损伤识别研究展望 229

7.5　动力分析非线性问题 230

7.5.1　动力分析中的物理非线性问题 230

7.5.2　动力分析中的几何非线性问题 232

7.6　子结构法 234

7.6.1　子结构法有限元分析 234

7.6.2　子结构法损伤识别 235

习题 236

参考文献 237