结构动力学,你了解多少? 附结构动力学电子书籍下载

来源:安世亚太

在现实生活中,绝大多数物体受到的载荷并非一成不变的静载荷,而是随着时间、频率等不断发生变化的动载荷,结构动力学作为结构力学的一个分支,着重研究结构对于动载荷的响应(如位移、应力等的时间历程),以便确定结构的承载能力和动力学特性,或为改善结构的性能提供依据。


从大桥因共振断裂坍塌,建筑物在地震中晃动,再到飞机因不稳定的气流而产生颠簸,结构动力学问题在我们的生活中无处不在。研究结构对于动载荷的响应不仅能避免灾难性破坏的发生,更能减小结构的振动,减少噪声,为我们的生活带来更多的舒适和便利。

结构动力学同结构静力学的主要区别在于,它要考虑结构因振动而产生的惯性力和阻尼力;而同刚体动力学之间的主要区别在于,要考虑结构因变形而产生的弹性力。

在外加动载荷作用下,结构会发生振动,它的任一部分或者任意取出的一个微体,将在外载荷、弹性力、惯性力和阻尼力的共同作用下处于平衡状态,通过位移及其导数来表示这种关系就得到运动方程。运动方程的建立、求解和分析,是结构动力学理论研究的基本内容。

ANSYS Mechanical 针对结构动力学问题提供了多种分析类型,使用户能够确定结构对于动载荷的响应,包括模态分析、谐响应分析、响应谱分析、随机 振动分析等。

模态分析用于确定结构的振动特性,即固有频率和振型,它们是承受动态载荷结构设计中的重要参数。同时,也可以作为其它动力学分析问题的起点,例如瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析,其中模态分析也是进行谱分析或模态叠加法谐响应分析,或瞬态动力学分析所必需的前期分析过程。

谐响应分析:


是用于确定线性结构,在承受随时间按正弦规律变化的载荷时的稳态响应的一种技术。分析的目的是计算出结构在几种频率下的响应,并得到一些响应值对频率的曲线。从这些曲线上可以找到“峰值”响应,并进一步观察峰值频率对应的应力。
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谱分析:


是一种将模态分析的结果与一个已知的谱联系起来,计算模型的位移和应力的分析技术。谱分析替代时间-历程分析,主要用于确定结构对随机载荷或随时间变化载荷(如地震、风载、海洋波浪、喷气发动机推力、火箭发动机振动等)的动力响应情况。
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随机振动分析:


是一种基于概率和统计上的谱分析技术。由于时间历程的不确定性,不能选择瞬态分析,因此,将统计样本时间历程转变为功率谱密度函数 (PSD) ——一种载荷时间历程的统计响应。随机振动分析与实际产品的随机振动试验相对应。
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