结构动力学理论与计算机方法
课程编码：180215082500M1006H
英文名称：Structural Dynamics Theory and Computer Methods
课时：40
学分：2.00
课程属性：学科核心课
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 结构动力学概论 4学时 王生
第1节 引言
第2节 教学目的与要求
第3节 课程主要内容介绍
第4节 基本概念
第5节 结构离散方法和动力自由度
第6节 结构振动中的能量耗散－阻尼力
第7节 运动方程式的建立
第二章 单自由度体系-运动方程的建立 2学时 王生
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 广义体系特性的表达式
第6节 例题
第三章 自由振动反应 2学时 王生
第1节 基本概念
第2节 运动方程的解
第3节 无阻尼自由振动
第4节 阻尼自由振动
第5节 确定体系阻尼比的方法
第6节 例题
第四章 谐振荷载反应 2学时 王生
第1节 基本概念
第2节 无阻尼体系
第3节 阻尼体系
第4节 共振反应
第5节 加速度计和位移计
第6节 减振与隔振
第五章 对周期性荷载的反应 1学时 王生
第1节 基本概念
第2节 周期荷载的傅立叶级数表达式
第3节 傅里叶级数解的指数形式
第六章 对冲击荷载的反应 3学时 王生
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 对一般动力荷载的反应 2学时 王生
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
第八章 多自由度系统的振动 4学时 王生
第1节 概念和主要内容介绍
第2节 自由度的选择
第3节 用动力平衡条件建立动力方程
第4节 用影响系数法建立运动方程
第5节 结构特性矩阵的计算与动力问题的有限元列式
第6节 频率向量与振型阵
第7节 正交条件
第8节 正则坐标
第9节 无阻尼体系非耦合的运动方程
第10节 阻尼体系非耦合的运动方程
第11节 振型叠加法概要
第12节 例题
第九章 非线性系统的振动分析-逐步积分法 3学时 王生
第1节 主要内容介绍
第2节 非线性结构体系
第3节 平衡的增量方程
第4节 逐步积分法
第5节 数值积分法的稳定性和计算精度
第十章 无限自由度系统的振动 4学时 王生
第1节 引言
第2节 直梁弯曲振动的基本方程
第3节 直梁弯曲的无阻尼自由振动
第4节 简谐荷载下直梁弯曲无阻尼受迫振动
第5节 一般荷载下直梁弯曲有阻尼受迫振动
第6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
第十一章 实用振动分析方法 3学时 王生
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4节 例题、总结
第十二章 力学行为的计算机方法 3学时 杨燕初
第1节 结构动力学案例
第2节 力学学科分类
第3节 固体力学
第4节 结构动力学
第5节 动力计算的特点
第6节 力学的数值仿真
第7节 典型力学问题的计算机方法
第十三章 计算机方法的工程化应用 3学时 杨燕初
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学时 杨燕初
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 案例分析之：①现场测试系统构成
第5节 案例分析之：②现场测试仪器详述
第6节 案例分析之：③现场测试具体流程
参考书
1、
结构动力学
盛宏玉
2005
合肥工业大学出版社
2、
结构动力学
R.克拉夫， J.彭津
2006
高等教育出版社
3、
结构动力学
张子明，杜成斌等
2001
清华大学出版社
课程教师信息
王生，博士、研究员、教授、博导，中国科学院空天信息创新研究院研究员、中国科学院大学航空宇航学院岗位教授。研究领域：飞行器设计、工程力学、计算机应用技术等。现主要研究方向为飞行器总体设计、结构动力学与控制、信号与信息处理、浮空器能源系统稳定性、跨介质激光通信等。社会任职：中国航空学会浮空器分会委员、中国振动工程学会振动与噪声分会理事，全国航空器标准化技术委员会浮空器分技术委员会副主任委员、全国空间科学及其应用标准化技术委员会委员等。国务院特殊津贴获得者。
杨燕初，男，中国科学院空天信息创新研究院研究员，博士生导师，中国科学院大学岗位教授。
? 本科毕业于北京航空航天大学飞行器设计与应用力学系，硕士毕业于在中国科学院空间科学与应用研究中心，博士毕业于中国科学院光电研究院。现任中国科学院空天信息创新研究院浮空器研发中心主任，中国科学院浮空器系统研究发展中心副总工程师；同时担任中国科学院青联委员，中国科学院青年创新促进会会员，中国航空学会浮空器分会委员；曾被授予中国科学院年度创新人物，获全国五一劳动奖章。
主要研究方向为飞行器设计，工程力学，多学科优化设计，结构设计CAD/CAE。先后担任多型浮空器总师，承担了国家高分辨率对地观测专项、中科院临近空间科学实验系统先导专项、国家重点研发计划等项目，发表论文80余篇，申请专利30余项，编制国军标及专项标准2项。