课程大纲

课程大纲

结构动力学理论与计算机方法

课程编码:082500M02006H 英文名称:Structural Dynamics Theory and Computer Methods 课时:40 学分:2.00 课程属性:一级学科普及课 主讲教师:王生等

教学目的要求
本课程面向力学、机械、航空、航天、土木等专业的理工科研究生,通过课程的学习,使学生掌握结构动力学的基本原理、基本方法和基本理论,培养学生对实际工程结构进行动力学建模和分析的能力,为进一步研究工作奠定基础。

预修课程
高等数学、理论力学、材料力学等课程

大纲内容
第一章 第1章结构动力学概论 3.0学时
第1节 课程介绍和基本要求
第2节 概述
第3节 基本概念
第4节 结构离散和动力自由度
第5节 阻尼力
第6节 建立结构动力学方程的方法
第二章 第2章单自由度体系-运动方程的建立 2.0学时
第1节 基本概念
第2节 运动方程的建立
第3节 广义单自由度体系-刚体集合
第4节 广义单自由度体系-分布柔性
第5节 广义单自由度体系特性的表达式
第6节 例题
第三章 第3章单自由度体系-自由振动反应 2.0学时
第1节 运动方程的解
第2节 无阻尼自由振动
第3节 阻尼自由振动
第4节 确定体系阻尼比的方法
第5节 例题
第四章 第4章 单自由度体系-谐振载荷反应 3.0学时
第1节 无阻尼体系
第2节 阻尼体系
第3节 共振反应
第4节 加速度计和位移计
第5节 减振与隔振
第6节 小结
第五章 第5章单自由度体系-对周期性荷载的反应 2.0学时
第1节 荷载的傅立叶级数表达式
第2节 对傅立叶级数载荷的反应
第3节 傅里叶级数解的指数形式
第六章 第6章单自由度体系-对冲击载荷的反应 3.0学时
第1节 冲击荷载的一般性质
第2节 正弦波冲击
第3节 突加荷载
第4节 矩形脉冲
第5节 三角形脉冲
第6节 震动或反应谱
第7节 冲击荷载反应的近似分析
第8节 例题
第七章 第7章单自由度体系-一般动力载荷的反应 2.0学时
第1节 脉冲荷载作用下的动力响应
第2节 任意荷载作用下的动力响应
第3节 利用频域进行的反应分析
第4节 无阻尼体系Duhamel积分的数值计算
第5节 有阻尼体系的反应
第6节 利用频域进行的数值分析
第7节 例题
第八章 第8章多自由度系统振动 4.0学时
第1节 自由度的选择
第2节 用动力平衡条件建立动力方程
第3节 用影响系数法建立运动方程
第4节 结构特性矩阵的计算与动力问题的有限元列式
第5节 频率向量与振型阵
第6节 正交条件
第7节 正则坐标
第8节 无阻尼体系非耦合的运动方程
第9节 阻尼体系非耦合的运动方程
第10节 振型叠加法概要
第11节 例题
第九章 第9章非线性系统的振动分析-逐步积分法 3.0学时
第1节 非线性结构体系
第2节 平衡的增量方程
第3节 逐步积分法
第4节 数值积分法的稳定性和计算精度
第5节 小结
第十章 第10章无限自由度系统振动 3.0学时
第1节 直梁弯曲振动的基本方程
第2节 直梁弯曲的无阻尼自由振动
第3节 简谐荷载下直梁弯曲无阻尼受迫振动
第4节 一般荷载下直梁弯曲有阻尼受迫振动
第5节 轴向力、剪切变形和惯性转矩对直梁弯曲自由振动的影响
第6节 小结
第十一章 第11章实用振动分析方法 3.0学时
第1节 瑞利( Rayleigh )能量 法
第2节 李兹(Ritz)能量法
第3节 集中质量法
第十二章 第12章力学行为的计算机方法 3.0学时
第1节 结构动力学案例
第2节 力学的数值仿真
第3节 典型力学问题计算机方法
第十三章 第13章计算机方法的工程化应用 3.0学时
第1节 计算机辅助设计与分析
第2节 工程化软件
第3节 三维建模软件UG的使用
第4节 动力学分析软件ADAMS的使用
第5节 有限元分析软件NASTRAN的使用
第6节 数据交换标准
第十四章 结构振动测试案例分析 3.0学时
第1节 振动测试系统组成
第2节 振动测试系统功能
第3节 振动测试系统应用范围
第4节 案例分析
第十五章 期末考试 3.0学时
第1节 考试

教材信息
1、 结构动力学理论与计算机方法 王生 2020.11 国科大自编讲义

参考书
1、 《结构动力学》 R.克拉夫, J.彭津著,王光远 等译校 2006.11 高等教育出版社

课程教师信息
王生,中科院先导专项临近空间科学实验系统专项总体课题负责人,先后承担了系留气球、平流层飞艇等国家重大科技专项、中科院知识创新工程重大项目和先导专项等任务,出版“飞艇技术”译著,主编2017年、2018年“中国浮空器大会论文集”2本,发表论文40余篇。2003年起,担任中科院研究生院(国科大)“结构动力学理论与计算机”课程主讲。
杨燕初,中科院光电研究院气球飞行器研究中心研究员,副主任。发表论文40余篇,申请专利10余项,编制国军标及专项标准2项。2016学年参与主讲王生老师在国科大开设《结构动力学理论与计算机方法》课程