結構動力學

本書是在作者多年從事結構動力學的教學及研究工作的基礎上撰寫而成。書中在介紹基本概念和基礎理論的同時，也介紹了結構動力學領域的若干前沿研究課題。本書既注重讀者對基本知識的掌握，也注重讀者對結構振動領域研究發展方向的掌握。

本書的主要內容包括運動方程的建立、單自由度體系、多自由度體系、無限自由度體系的動力學問題、*振動、結構動力學的前沿研究課題。書中側重介紹單自由度體系和多自由度體系，重點突出。

本書可作為土木工程、機械工程、力學、航空等相關學科的本科生和研究生的教學用書，也可以作為從事結構振動、模態分析與測試等方面工作的研究人員和工程技術人員的參考用書。

前言

主要符號表

第1章緒論

1.1結構動力學概述

1.2動力荷載

1.2.1簡諧荷載

1.2.2非簡諧周期荷載

1.2.3衝擊荷載

1.2.4任意動荷載

1.3結構動力問題的特點

1.4結構離散化方法

1.4.1集中質量法

1.4.2廣義坐標法

1.4.3有限單元法

習題

第2章動力學基礎及運動方程的建立

2.1動力學基礎

2.1.1動力自由度

2.1.2基本動力系統元件

2.1.3動力系統類型

2.2運動微分方程的建立

2.2.1動力平衡法

2.2.2虛位移原理

2.2.3Hamilton原理

2.2.4Lagrange方程

2.3重力的影響

2.4地基運動的影響

習題

第3章單自由度體系

3.1自由振動反應

3.1.1無阻尼自由振動

3.1.2有阻尼自由振動

3.1.3阻尼及其測量

3.2簡諧荷載反應

3.2.1無阻尼體系的簡諧荷載反應

3.2.2有阻尼體系的簡諧荷載反應

3.2.3動力放大係數

3.2.4共振反應

3.2.5阻尼比的求解

3.3周期荷載反應

3.4衝擊荷載反應

3.4.1正弦波脈衝

3.4.2矩形脈衝

3.4.3三角形脈衝

3.5任意荷載的反應

3.5.1Duhamel積分（時域分析）

3.5.2Fourier變換（頻域分析）

3.6振動的能量

3.6.1自由振動過程中的能量

3.6.2粘性阻尼體系的能量耗散

3.6.3等效粘性阻尼

3.6.4復阻尼

3.6.5摩擦阻尼

3.7結構振動試驗

3.7.1振動試驗簡介

3.7.2激振設備

3.7.3測振儀器

3.7.4數據採集分析系統

3.8隔振原理

3.8.1積極隔振

3.8.2消極隔振

習題

第4章多自由度體系

4.1兩個自由度體系

4.1.1運動方程的建立

4.1.2無阻尼自由振動

4.1.3振型

4.1.4運動方程的一般解

4.2無阻尼自由振動

4.2.1運動方程的建立

4.2.2振型

4.2.3振型的正交性

4.2.4廣義質量和廣義剛度

4.3有阻尼體系的受迫振動

4.3.1坐標的耦聯與正則坐標

4.3.2阻尼假設

4.3.3振型疊加法

4.4動力特性的實用計算方法

4.4.1Dunkerley公式

4.4.2Reyleigh能量法

4.4.3Ritz法

4.4.4矩陣迭代法

4.4.5子空間迭代法

4.5動力反應數值分析方法

4.5.1中心差分法

4.5.2平均常加速度法

4.5.3線性加速度法

4.5.4Newmark—β法

4.5.5Wilson-θ法

4.6動力分析中的有限元法

4.6.1有限單元法的一般過程

4.6.2動力分析中的有限元法

4.6.3梁的位移模式和形函數

4.6.4單元剛度矩陣

4.6.5質量矩陣

4.6.6阻尼矩陣

4.6.7等效結點荷載

習題

第5章無限自由度體系

5.1無阻尼直梁的軸向振動

5.2無阻尼梁的橫向自由振動

5.3有阻尼梁在一般荷載作用下的偏微分運動方程

5.4振型的正交性

5.5振型疊加法

5.5.1廣義質量

5.5.2廣義荷載

5.6軸向力、剪切變形和轉動慣量對振動方程的影響

5.6.1考慮軸向力影響的梁的振動方程

5.6.2轉動慣量對振動方程的影響

5.6.3考慮轉動慣量與剪切變形的梁振動方程

5.7簡支梁在移動荷載作用下的振動

5.8板的橫向自由振動

習題

第6章結構隨機振動

6.1概述

6.2隨機過程

6.2.1隨機過程的概念

6.2.2隨機過程的概率描述

6.2.3隨機過程的數字特徵

6.2.4平穩隨機過程

6.2.5幾種重要的隨機過程

6.2.6地震地面運動的隨機模型

6.3線性單自由度體系隨機反應

6.3.1時域分析方法

6.3.2頻域分析方法

6.3.3激勵和反應的互相關函數和互譜密度

6.4線性多自由度體系隨機反應

6.4.1直接方法

6.4.2振型疊加法

6.5非線性結構隨機反應分析

6.5.1攝動法

6.5.2等效線性化方法

6.6結構隨機反應分析的狀態空問法

6.6.1狀態空間的基本概念

6.6.2單自由度體系

6.6.3多自由度體系

習題

第7章結構動力學若干研究課題

7.1結構地震反應分析

7.1.1建築結構地震作用計算方法簡介

7.1.2單自由度彈性體系的水平地震作用

7.1.3地震反應譜

7.1.4振型分解反應譜法

7.1.5底部剪力法

7.2結構振動控制

7.2.1概念及分類

7.2.2粘彈性阻尼器減振技術

7.2.3橡膠基礎隔震技術

7.2.4磁流變阻尼器減振技術

7.3模態分析與理論

7.3.1模態參數

7.3.2實模態分析

7.3.3復模態分析

7.4結構動力損傷識別

7.4.1頻率基損傷識別方法

7.4.2模態基損傷識別方法

7.4.3基於剛度變化的損傷識別方法

7.4.4基於柔度變化的損傷識別方法

7.4.5基於能量的損傷識別方法

7.4.6動力損傷識別研究展望

7.5動力分析非線性問題

7.5.1動力分析中的物理非線性問題

7.5.2動力分析中的幾何非線性問題

7.6子結構法

7.6.1子結構法有限元分析

7.6.2子結構法損傷識別

習題

參考文獻