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文檔簡介

1、結構動力學的教程（同濟大學結構所）1.6 單位脈沖激振和單位階躍激振1.6.1 單位脈沖激振 脈沖函數： 時的脈沖荷載 ，沖量 令： 單位脈沖 函數（dirac函數或delta函數）， 記為： 函數的性質： 研究單位脈沖作用下的響應問題： 加速度 積分求速度與位移 代入得： 單位脈沖響應函數： 1.6.2 單位階躍激振 階躍函數： 研究單位階躍函數作用下的響應問題： 特解： 全解： ，初始條件： 解得： 若不計阻尼 1.6.3 脈沖響應譜 圖示矩形脈沖力作用 用階躍函數表示為： 忽略阻尼，可得響應： 研究其最大值。 根據第一式： 得 響應峰值發生在脈沖作用時間內 根據第二式：得 響應峰值發生在

2、脈沖作用時間后 位移響應有最大值 為靜位移2倍 位移響應小于靜 位移 矩形脈沖響應譜 1.7 任意激振1.7.1 t=時的脈沖荷載p1.7.2 任意動荷載作用下的振動 運動方程的標準形式： 微脈沖 引起的位移反應： 動荷載作用下在t時刻的位移反應： （duhamel積分，卷積）1.7.3 穩態反應的卷積 的沖量 脈沖響應函數 杜哈美積分1.8 頻率響應函數 單自由度體系的運動方程： 傅里葉變換 頻率響應函數（動柔度輸入單位簡諧荷載產生的動位移機械導納） 機械導納的倒數機械阻抗（動剛度產生單位簡諧位移所需的荷載） 頻率域響應(根據疊加原理)：又根據穩態卷積：令 得單位脈沖函數與頻響函數為傅里葉對

3、。時域反應分析與頻域反應分析的轉換。 1.9 阻尼1.9.1 阻尼的分類（1）粘性阻尼（大小與速度成正比；方向與速度相反） 相當于物體在空氣中低速運動的介質阻力。數學上便利。微振動精確。使用廣泛。（2）滯后阻尼（結構阻尼。大小與位移成正比；方向與速度相反） 結構內部振動變形引起的能量耗散。如圖所示為橢圓。 耗散的能量與應變有關而與頻率無關。 阻尼在振動一周內的作功（下頁推導） 振動一周的能量散耗：對數衰減率：將 展開成級數：每周開始時的能量：振動一周的能量散耗比：對結構阻尼：（3）干摩擦阻尼（庫侖阻尼。大小與正壓力成正比；方向與速度相反） 運動方程： 解： 初始條件： 解為 第一個半周（ ）的位移： 減少 全周減少 呈線性減少（非負指數）1.10 阻尼與頻率振幅曲線的關系 共振區附近阻尼對振幅影響大。 可利用實測幅頻曲線求體系阻尼。 共振時 在兩邊找 使其動力系數均為： 代入動力放大系數： 解得的兩個根： 小阻尼時忽略高次項：（假定 關于 對稱） 1.11 地震響應 單自由度體系的彈性地震反應計算 將 代入杜哈美積分， 當設體系的初始條件為零 時，地震作用下的解為 上式對時間t一次和二次求導 可得速度和加速度：1.9.2 等效粘性阻尼 穩態響應中粘性阻尼在振動一周內作功 阻

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