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课程名称 : |
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学科/院系: |
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是否跨学期 : |
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实验课学时 : |
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周学时 : |
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课程层次 : |
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课程类型 : |
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上课方式: |
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授课语言类型: |
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是否绩点统计 : |
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任课老师: |
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| 课程简介 : |
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结构动力学是工程力学系研究生的一门学位课程。其主要任务是使学生在学习振动理论的基础上，掌握连续系统的建模方法，运用假设模态法，有限元法，传递矩阵法对连续系统进行离散，用动态子结构方法缩减系统自由度。此外，结构动力学还介绍了多自由度系统动力响应和模态分析的数值计算方法.
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| 课程英文简介: |
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Structural dynamics is a degree course for postgraduate students of the department of engineering mechanics. The objective of this course is to train the students to have the ability to model and discretize the continuous system by using assumed mode method, finite element method, and the matrix transmission method. The substructure method is also introduced for reducing the system degree of freedom. Furthermore, numerical methods for dynamic response and modal analysis of the multi-degree system are introduced.
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| 教学大纲: |
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教学大纲
第一章 单自由度系统
第二章 多自由度系统
这两章为结构动力学的基础内容，由于这部分内容已经包含在振动理论的课程中，本课程通过这两章对振动理论进行复习。
第三章 多自由度系统的数值计算
介绍多自由度系统的数值方法，包括解决常微分方程初值问题的Runge-Kutta法，解决动力响应的直接积分法，解广义特征值问题和陀螺特征值问题的方法。补充Adams预估校正法，常微分方程刚性问题的解法，常微分方程边值问题的打靶法。要求学生通过上机实践，运用数值计算方法解决多自由度系统的振动问题。
第四章 连续系统的振动分析
介绍连续系统的建模方法，用哈密顿原理分别对杆的纵向振动，弦的振动，圆轴的扭转振动，梁的横向振动建立积分形式的变分方程，在此基础上建立动力学微分方程。介绍求动力响应的模态迭加法。补充空间梁和板的动力学微分方程推导。要求学生掌握连续系统的积分形式的变分方程和动力学微分方程的推导。
第五章 连续系统振动分析的实用方法
介绍连续系统的离散化方法，包括假设模态法，有限元法和传递矩阵法，通过离散将连续系统化为多自由度系统。先介绍连续系统结构振动的质量阵，陀螺阵，刚度阵和力阵的计算，再推广到刚-柔耦合动力学系统。要求学生分别用假设模态法，有限元法和传递矩阵法推导连续系统结构振动的质量阵，陀螺阵，刚度阵和力阵。此外介绍一个连续系统刚-柔耦合问题的计算程序，让学生了解刚-柔耦合动力学系统的广义质量阵和广义力阵的推导过程和用Runge-Kutta法数值求解的过程。
第六章 动态子结构方法
介绍固定界面和自由界面子结构方法，要求学生掌握动力缩聚技术，编制用固定界面子结构方法解决结构振动问题的计算框图。
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| 教学进度: |
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第一周：单自由度系统
第二周：多自由度系统（1）
第三周：多自由度系统（2）
第四周：多自由度系统的数值计算（1），动力响应的直接积分法
第五周：多自由度系统的数值计算（2），动力响应的直接积分法
第六周：多自由度系统的数值计算（3），特征值问题解法
第七周：连续系统的建模方法（1）
第八周：连续系统的建模方法（2）
第九周：连续系统振动分析的实用方法（1），假设模态法
第十周：连续系统振动分析的实用方法（2），有限元法（梁）
第十一周：连续系统振动分析的实用方法（3），有限元法（桁架）
第十二周：连续系统振动分析的实用方法（4），有限元法（板）
第十三周：连续系统振动分析的实用方法（5），传递矩阵法
第十四周：动态子结构方法(1)
第十五周：动态子结构方法(2)
第十六周：动态子结构方法(3)
第十七周：结构动力学在多体系统中应用
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| 考试大纲: |
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课程成绩按照平时测验，期末考试和综合性的大作业评定。综合性的大作业包括力学模型的建立，公式推导，计算流程图的绘制和计算程序的编制，以及计算结果的分析和结论。
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