結構動力學兩種研究方法

㈠ 結構動力學

結構動力學 結構力學 流體力學 有限元力學 材料力學 等等 其實都是講的 力的傳動 力對物體對象的影響 力的表現的各種指針也是為了更好的闡述力 表達力對對象的影響。要學好力學 首先不要把力當作一種虛無的東西 要學會體會和感覺 還有理性的判斷和理解 這樣你會覺得萬變不離其中
在現實生活中，絕大多數物體受到的載荷並非一成不變的靜載荷，而是隨著時間、頻率等不斷發生變化的動載荷，結構動力學作為結構力學的一個分支，著重研究結構對於動載荷的響應（如位移、應力等的時間歷程），以便確定結構的承載能力和動力學特性，或為改善結構的性能提供依據。
從大橋因共振斷裂坍塌，建築物在地震中晃動，再到飛機因不穩定的氣流而產生顛簸，結構動力學問題在我們的生活中無處不在。研究結構對於動載荷的響應不僅能避免災難性破壞的發生，更能減小結構的振動，減少雜訊，為我們的生活帶來更多的舒適和便利。

結構動力學同結構靜力學的主要區別在於，它要考慮結構因振動而產生的慣性力和阻尼力；而同剛體動力學之間的主要區別在於，要考慮結構因變形而產生的彈性力。
在外加動載荷作用下，結構會發生振動，它的任一部分或者任意取出的一個微體，將在外載荷、彈性力、慣性力和阻尼力的共同作用下處於平衡狀態，通過位移及其導數來表示這種關系就得到運動方程。運動方程的建立、求解和分析，是結構動力學理論研究的基本內容。
ANSYS Mechanical 針對結構動力學問題提供了多種分析類型，使用戶能夠確定結構對於動載荷的響應，包括模態分析、諧響應分析、響應譜分析、隨機振動分析等。
模態分析用於確定結構的振動特性，即固有頻率和振型，它們是承受動態載荷結構設計中的重要參數。同時，也可以作為其它動力學分析問題的起點，例如瞬態動力學分析、諧響應分析和譜分析，其中模態分析也是進行譜分析或模態疊加法諧響應分析，或瞬態動力學分析所必需的前期分析過程。
諧響應分析：
是用於確定線性結構，在承受隨時間按正弦規律變化的載荷時的穩態響應的一種技術。分析的目的是計算出結構在幾種頻率下的響應，並得到一些響應值對頻率的曲線。從這些曲線上可以找到「峰值」響應，並進一步觀察峰值頻率
是一種將模態分析的結果與一個已知的譜聯系起來，計算模型的位移和應力的分析技術。譜分析替代時間－歷程分析，主要用於確定結構對隨機載荷或隨時間變化載荷（如地震、風載、海洋波浪、噴氣發動機推力、火箭發動機振動等）的動力響應情況。

㈡ 結構靜力學分析與結構動力學分析的區別是什麼

靜力學分析的對象大多與速度和加速度沒有關系，研究靜平衡關系，典型基本方程可表述為：F=kx
動力學則研究運動方式，要關注速度和加速度，典型的基本方程為mx''+cx'+kx=F

㈢ 結構力學的研究方法

結構力學的研究方法主要有工程結構的使用分析、實驗研究、理論分析和計算三種。在結構設計和研究中，這三方面往往是交替進行並且是相輔相成的進行的。
使用分析在結構的使用過程中，對結構中出現的情況進行分析比較和總結，這是易行而又可靠的一種研究手段。使用分析對結構的評價和改進起著重要作用。新設計的結構也需要通過使用來檢驗性能。
實驗研究能為鑒定結構提供重要依據，這也是檢驗和發展結構力學理論和計算方法的主要手段。實驗研究分為三類：①模型實驗：將真實結構或者它的一部分簡化為模型，然後按照設計要求或研究要求進行加力實驗；②真實結構部件實驗：它有兩個任務，一是驗證模型實驗中所用簡化模型的可靠性，二是驗證理論設計計算的准確性；③真實結構實驗：例如，飛機地面破壞實驗、飛行實驗和汽車的開車實驗等。(見結構靜力實驗)
結構的力學實驗通常要耗費較多的人力、物力和財力，因此只能有限度地進行，特別是在結構設計的初期階段，一般多依靠對結構部件進行理論分析和計算。
理論計算主要有兩方面內容：
①計算模型工程結構的形式很多，它們的聯結方式也各不相同。並且，在實際結構中還存在局部的加強和削弱。因此，在理論計算時必須採用一些假設，把實際結構簡化成理想的典型結構，即簡化成計算模型，然後再進行理論計算。如果簡化得合理，而且數學方法選用得當，計算就比較容易，結果也能較接近實際。計算模型的選定，與所要採用的計算方法和計算工具有關。使用古典方法和解析數學，計算模型就不能太復雜；若使用有限元法和電子計算機，計算模型就可以包含更多的因素。目前，對於計算模型的選取尚無統一的方法，大多憑經驗或通過對類似結構的比擬分析來確定，然後通過實驗加以驗證並改進。
②計算方法計算模型確定後，就要進行結構和結構部件的基本設計計算，即運用各種力學方法，求出結構內部的受力和變形狀態以及結構的破壞極限載荷，用以檢驗真實結構是否滿足工程設計的要求。最基本的結構計算方法是位移法和力法。位移法適於編制通用程序，在大型電子計算機出現後發展較快；力法可以直接求出內力，且誤差較小，也在發展中。

㈣ 結構動力學的方程解法

運動方程 (2)可用振型疊加法或逐步積分法求解。 先求出結構作自由振動時的固有頻率和振型，然後利用求得的振型作為廣義位移函數再對運動方程作一次坐標變換，進而求出方程的解。
一個n個自由度的結構具有n個固有頻率ωj 和n個振型═j(j=1,2,…,n)。═j規定了n 個廣義坐標qi(i=1,2,…,n)在第j個振型中的相對大小。振型滿足下列關系式： (3)
式中上標「T」為矩陣轉置符號；Μj為第j 個振型的廣義質量。i厵j 時的關系式稱為振型的正交條件。正交條件在物理上意味著不同的振型之間不存在能量交換，即結構在作自由振動時各個振型都是獨立進行的。振型疊加法可以有條件地用於有阻尼的情況。若結構的阻尼矩陣可表為： D=αK+βΜ，(4)
式中α和β是常數, 則稱之為比例阻尼矩陣。對應的振型滿足 (5)
式中ξj稱為第j 個振型的阻尼系數。同時，有阻尼的自振頻率將改變為。條件（4）還可放寬為DΜ-1K=KΜ-1D，式中Μ-1為Μ的逆矩陣。 通過振型及相應的廣義坐標Yj(t)，可將方程(2)中的廣義坐標矢量q(t)表示為： (6)
代入方程(2)，並左乘以═寢，利用正交條件(3)和(5),可將方程(2)轉化為： (7)
式中Pj(t)=═j·Q(t)是對應於第j個振型的廣義力。方程(7)可以通過時域分析法或頻域分析法求解。 時域分析法是利用卷積積分給出方程(7)的解,可用於任意變化的載荷情況。頻域分析法是利用傅里葉分析把周期性載荷展開為一系列簡諧分量之和，然後計算結構對每一簡諧分量的響應，最後疊加各簡諧響應項而獲得結構的總響應。這種方法適用於周期性載荷情況。對於非周期性載荷，也可以利用傅里葉變換技術。1965年出現了快速傅里葉變換──一種用計算機計算離散傅里葉變換的方法，它在效率和功能方面的優點，使得頻域分析方法能和傳統的時域分析方法相媲美，並正在引起結構動力學領域的變革。
由於運動方程(7)可以逐個獨立地求解，使得振型疊加法具有很大的優越性，因而它已成為結構動力學中一個應用最廣泛的分析方法。對於大多數類型的動載荷，各個振型的響應是不同的，一般是頻率最低的振型響應最大，高頻振型的響應則趨向減小，因而在疊加過程中只需要計及頻率較低的若干項，若得到的響應已達到精度要求，就可舍棄頻率較高的各項，從而可以大大減少計算工作量。振型疊加法只適用於線性振動問題。 吸收其他學科的新技術，改善現有的方法和技術以提高它們的效率和精度，並開展跨學科的研究工作。

㈤ 如何學好結構力學，關鍵和方法是什麼

關鍵：研究工程結構在外載荷作用下的應力、應變和位移等的規律；運用力學的基本理論和新的觀點，分析不同形式和不同材料的工程結構，為工程設計提供分析方法和計算公式；確定工程結構承受和傳遞外力的能力；研究和發展新型工程結構。

結構力學的研究方法主要有工程結構的使用分析、實驗研究、理論分析和計算三種。在結構設計和研究中，這三方面往往是交替進行並且是相輔相成的進行的。

1、使用分析在結構的使用過程中，對結構中出現的情況進行分析比較和總結，這是易行而又可靠的一種研究手段。使用分析對結構的評價和改進起著重要作用。新設計的結構也需要通過使用來檢驗性能。

2、實驗研究能為鑒定結構提供重要依據，這也是檢驗和發展結構力學理論和計算方法的主要手段。實驗研究分為三類：模型實驗、真實結構部件實驗、真實結構實驗。

結構的力學實驗通常要耗費較多的人力、物力和財力，因此只能有限度地進行，特別是在結構設計的初期階段，一般多依靠對結構部件進行理論分析和計算。

3、理論計算主要有兩方面內容：

計算模型工程結構的形式很多，它們的聯結方式也各不相同。並且，在實際結構中還存在局部的加強和削弱。因此，在理論計算時必須採用一些假設，把實際結構簡化成理想的典型結構，即簡化成計算模型，然後再進行理論計算。

計算方法計算模型確定後，就要進行結構和結構部件的基本設計計算，即運用各種力學方法，求出結構內部的受力和變形狀態以及結構的破壞極限載荷，用以檢驗真實結構是否滿足工程設計的要求。

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結構力學中的能量原理以內部和外部力量的能量或作業的形式表達應力，應變或變形，位移，材料特性和外部影響之間的關系。由於能量是一個標量，這些關系為固體力學中可變形體的控制方程提供了方便和可選的方法。它們也可以用於獲得相當復雜系統的近似解，繞過了解一組控制偏微分方程的困難任務。

評定結構的優劣，從力學角度看，主要是結構的強度和剛度。工程結構設計既要保證結構有足夠的強度，又要保證它有足夠的剛度。強度不夠，結構容易破壞；剛度不夠，結構容易皺損，或出現較大的振動，或產生較大的變形。

皺損能夠導致結構的變形破壞，振動能夠縮短結構的使用壽命，皺損、振動、變形都會影響結構的使用性能，例如，降低機床的加工精度或減低控制系統的效率等。

㈥ 結構動力學的發展簡況

任何結構所受的載荷都具有不同程度的動載荷性質，有不少結構主要在振動環境下工作。因此，結構動力學的內容十分豐富，涉及面很廣，其研究對象遍及土木、機械、運輸、航空和航天等工程領域，而研究方法又同材料學、數學和力學密切相關。早在18世紀後半葉，瑞士的丹尼爾第一·伯努利（見伯努利家族）首先研究了稜柱桿側向振動的微分方程。瑞士的L.歐拉求解了這個方程並建立了計算稜柱桿側向振動的固有頻率的公式。 1877～1878年間， 英國的瑞利發表了兩卷《聲學理論》，書中具體地討論了諸如桿、梁、軸、板等彈性體的振動理論，並提出了著名的瑞利方法（或稱瑞利原理）。1908年瑞士的W.里茲提出了一個求解變分問題的近似方法，後來被稱作瑞利－里茲法。這個方法實際上推廣了瑞利方法，在很多學科中（包括結構動力學在內）發揮了巨大的作用。1928年，S.P.鐵木辛柯發表了《工程中的振動問題》一書，總結了彈性體振動理論及其在工程中應用的情況。近幾十年來，由於工程實踐的需要和科學探索的興趣，人們進行了大量的實驗和理論研究工作，使這門學科在實踐和理論分析上都獲得了高度的發展。結構動力學的研究內容包括實驗研究和理論分析兩個方面。

㈦ 結構動力學

結構動力學：結構力學的一個分支，著重研究結構對於動載荷的響應（如位移、應力等的時間歷程），以便確定結構的承載能力和動力學特性，或為改善結構的性能提供依據。結構動力學同結構靜力學的主要區別在於它要考慮結構因振動而產生的慣性力（見達朗伯原理）和阻尼力，而同剛體動力學之間的主要區別在於要考慮結構因變形而產生的彈性力。結構動力學中，在外加動載荷作用下，結構會發生振動，它的任一部分或者任意取出的一個微體將在外載荷、彈性力、慣性力和阻尼力的共同作用下處於達朗伯原理意義下的平衡狀態。通過位移及其導數來表示這種關系就得到運動方程。運動方程的建立、求解和分析是結構動力學理論研究的基本內容。

㈧ 關於結構動力學的兩個高難度問題【急！！！】【給大家全分】

有限差分法(FDM)的起源,討論其在靜電場求解中的應用.以鋁電解槽物理模型為例,採用FDM對其場域進行離散,使用MATLAB和C求解了各節點的電位.
由此,繪制了整個場域的等位線和電場強度矢量分布.同時,討論了加速收斂因子對超鬆弛迭代演算法迭代速度的影響,以及具有正弦邊界條件下的電場分布.
有限差分方法(FDM)是計算機數值模擬最早採用的方法，至今仍被廣泛運用。 該方法將求解域劃分為差分網格，用有限個網格節點代替連續的求解域。有限差分法以Taylor級數展開等方法，把控制方程中的導數用網格節點上的函數值的差商代替進行離散，從而建立以網格節點上的值為未知數的代數方程組。該方法是一種直接將微分問題變為代數問題的近似數值解法，數學概念直觀，表達簡單，是發展較早且比較成熟的數值方法。

㈨ 結構力學研究的對象是什麼

結構力學的研究對象是桿件結構，薄壁結構和實體結構的受力分析將在彈性力學中進行研究。

嚴格地說，一般的桿件結構是空間結構，但它們中的大多數均可簡化為平面結構。所以，本門課程主要研究平面桿件結構，即組成結構的所有桿件及結構所承受的外荷載都在同一平面內的結構。

結構力學研究桿件結構的強度、剛度和穩定性問題，其具體任務包括以下幾個方面：

1、桿件結構的組成規律和合理的組成方式。

2、桿件結構內力和變形的計算方法，以便進行結構強度和剛度的驗算。

3、桿件結構的穩定性以及在動力荷載作用下的反應。

學科體系

一般對結構力學可根據其研究性質和對象的不同分為結構靜力學、結構動力學、結構穩定理論、結構斷裂、疲勞理論和桿系結構理論、薄壁結構理論和整體結構理論等。

結構靜力學

結構靜力學是結構力學中首先發展起來的分支，它主要研究工程結構在靜載荷作用下的彈塑性變形和應力狀態，以及結構優化問題。靜載荷是指不隨時間變化的外載入荷，變化較慢的載荷，也可近似地看作靜載荷。結構靜力學是結構力學其他分支學科的基礎。

結構動力學

結構動力學是研究工程結構在動載荷作用下的響應和性能的分支學科。動載荷是指隨時間而改變的載荷。在動載荷作用下，結構內部的應力、應變及位移也必然是時間的函數。由於涉及時間因素，結構動力學的研究內容一般比結構靜力學復雜的多。

結構穩定理論

結構穩定理論是研究工程結構穩定性的分支。現代工程中大量使用細長型和薄型結構，如細桿、薄板和薄殼。它們受壓時，會在內部應力小於屈服極限的情況下發生失穩（皺損或曲屈），即結構產生過大的變形，從而降低以至完全喪失承載能力。