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结构动力特性分析与应用

课程简介：目的、内容、考核方式课程目的本课程旨在使学生掌握结构动力特性分析的基本理论、测试技术和应用方法，培养解决实际工程问题的能力。通过学习，学生能够对结构的动力行为进行预测、评估和优化。课程内容课程内容涵盖结构动力学基础、动力特性测试、模态参数识别、结构动力修改和振动控制技术等。同时，结合实际案例，深入探讨结构动力特性分析在桥梁、建筑和机械设备等领域的应用。考核方式

结构动力学基础回顾1牛顿第二定律回顾牛顿第二定律在结构动力学中的应用，理解力与加速度之间的关系，以及质量对动力响应的影响。2达朗贝尔原理学习达朗贝尔原理，将动力问题转化为静力问题，简化分析过程，为结构动力学分析提供理论基础。能量法

单自由度体系的自由振动无阻尼自由振动探讨无阻尼单自由度体系的自由振动特性，包括固有频率、振幅和相位等参数的计算和分析。简谐运动深入理解简谐运动的概念，掌握简谐运动的数学描述和物理意义，为后续学习打下基础。振动衰减分析阻尼对自由振动的影响，理解阻尼比的概念，掌握阻尼比对振动衰减的影响规律。

单自由度体系的阻尼振动1阻尼类型介绍常见的阻尼类型，包括粘性阻尼、库仑阻尼和滞后阻尼，分析不同阻尼类型对振动的影响。2阻尼比深入理解阻尼比的概念，掌握阻尼比对振动衰减的影响规律，以及阻尼比的测试方法。3临界阻尼分析临界阻尼、欠阻尼和过阻尼三种情况下的振动特性，理解不同阻尼状态下的振动响应。

单自由度体系的受迫振动简谐激励研究简谐激励下单自由度体系的振动响应，掌握共振现象及其影响因素。频率响应分析频率响应函数，理解频率响应函数与结构动力特性的关系，以及频率响应函数的测试方法。非简谐激励探讨非简谐激励下单自由度体系的振动响应，掌握冲击响应和随机响应的分析方法。

频率响应分析频率响应函数深入理解频率响应函数的概念，掌握频率响应函数的计算和测试方法。1共振频率分析共振频率的确定方法，理解共振频率对结构动力响应的影响。2阻尼比掌握阻尼比的确定方法，理解阻尼比对结构动力响应的影响。3

传递率分析1传递率定义理解传递率的定义，掌握传递率的计算和测试方法。2传递路径分析振动传递路径，理解振动传递路径对结构动力响应的影响。3隔振设计利用传递率分析进行隔振设计，降低振动传递，提高设备运行的稳定性。传递率是指结构中某一点的振动响应与另一点的振动响应之比。通过分析传递率，可以了解振动在结构中的传递路径，从而优化结构设计，降低振动对设备的影响。

冲击响应分析1冲击激励研究冲击激励下结构的动力响应，掌握冲击响应的分析方法。2时域分析进行时域分析，观察冲击响应的时程曲线，了解冲击响应的衰减过程。3频域分析进行频域分析，提取冲击响应的频率成分，识别结构的固有频率。

多自由度体系的自由振动固有频率掌握多自由度体系固有频率的计算方法，理解固有频率对结构动力响应的影响。振型学习振型的概念，掌握振型的计算和测试方法，理解振型对结构动力响应的影响。正交性理解振型的正交性，利用振型的正交性简化多自由度体系的动力分析。

多自由度体系的振型分解法模态坐标将物理坐标转化为模态坐标，简化多自由度体系的动力分析。线性叠加将各阶模态的响应进行线性叠加，得到结构的总响应。计算简化利用振型分解法，将复杂的多自由度体系动力分析转化为简单的单自由度体系分析。

多自由度体系的受迫振动1简谐激励研究简谐激励下多自由度体系的振动响应，掌握共振现象及其影响因素。2频率响应分析频率响应函数，理解频率响应函数与结构动力特性的关系，以及频率响应函数的测试方法。3非简谐激励探讨非简谐激励下多自由度体系的振动响应，掌握冲击响应和随机响应的分析方法。

动力特性测试概述测试目的明确动力特性测试的目的，包括验证有限元模型、识别结构损伤和评估振动控制效果等。测试方法介绍常见的动力特性测试方法，包括激振器法、冲击锤法和环境激励法等。测试流程了解动力特性测试的流程，包括传感器布置、信号采集、数据处理和模态参数识别等。

传感器选择与布置传感器类型介绍常见的传感器类型，包括加速度传感器、速度传感器和位移传感器，以及不同传感器的适用范围。1传感器精度选择合适的传感器精度，满足测试需求，提高测试结果的可靠性。2传感器布置根据测试目的和结构特点，合理布置传感器，获取全面的结构动力响应信息。3

信号采集与处理1信号采集掌握信号采集系统的使用方法，设置合适的采样频率和采样时间，保证信号的完整性。2信号处理利用信号处理技术，如滤波、积分和微分等，去除噪声，提取有效信息。3数据分析对采集到的数据进行分析，计算结构的固有频率、振型和阻尼比等动力特性参数。

模态参数识别方法1频域法介绍常见的频域模态参数识别方法，如峰值拾取法、圆拟合法和多参考点法等。2时域法介绍常见的时域模态参数识别方法，如EigensystemRealization