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第七章 第七章 结构动力试验 结构动力试验 7-1. 振动概述 7-2. 结构动力特性试验 7-3. 结构动力反应试验 7-4. 试验手段与数据处理 2010-10-18 2010-10-18 水工结构实验理论与技术 水工结构实验理论与技术 §7.1 振动概述 一、 振动 ⎧ ⎧ ⎧简谐振动 ⎪ ⎪周期振动⎨ ⎪ ⎪ ⎩复杂周期振动 简谐振动：最简单的周期振动。 ⎪确定性振动⎨ ⎪ ⎪ ⎧准周期振动 y (t) X sin(ωt +ϕ) 振动⎨⎪ ⎪⎩非周期振动⎨⎩瞬态振动 描述一个简谐振动需要３个 ⎪⎪随机振动⎨⎧平稳随机振动 参数，频率或周期、相角和 ⎪⎩ ⎩非平稳随机振动 振幅。 复杂周期振动：除简谐振动之外的周期振动。可分解为简谐振动的叠加。 f =if i 1。 n y(t) X sin(iωt+ϕ) ∑i 1 i i 1 准周期振动：也是由简谐振动叠加而成，但不是周期函数。至少存在一个 f (i=2,3….,n)，使得f /f 为无理数。 i i 1 2010-10-18 2010-10-18 水工结构实验理论与技术 水工结构实验理论与技术 瞬态振动： y (t) Xe−at cosbt 平稳随机过程：统计规律不随时间变化的随机过程。 地震 地震是具有大规模破坏力的随机振动。 地震破坏三要素：运动峰值、频谱特征、持续时间 二、运动方程 1. 单自由度系统 （7.1.1 ） mu +cu +ku f (t) 2. 多自由度系统 [M ]{u}+[C]{u}+[K ]{u} {f (t)} （7.1.2 ） 2010-10-18 2010-10-18 水工结构实验理论与技术 水工结构实验理论与技术 三、结构动力试验的主要内容 土木工程中需要研究和解决的动力问题： • 地震设防和抗震设计； • 机械振动； • 高层建筑与高耸构筑物的由风荷载所引起的振动问题； • 活荷载如车辆运动对桥梁的振动及危害问题； • 波浪的冲击等不利影响问题； • 核爆炸等所产生的瞬时冲击荷载对结构的影响；……等。 2010-10-18 2010-10-18 水工结构实验理论与技术 水工结构实验理论与技术 结构动力试验基本内容： (1) 结构动力特性