结构动力学问答题答案-武汉理工-研究生.doc

《构造动力学》思考题第1章1、对于任一振动系统，可划分为由鼓励、系统和响应三部分构成试结合生活或工程分别举例阐明：何为响应求解、环境辨认和系统辨认？响应求解：构造系统和荷载已知，求响应又称响应预估问题，是工程正问题的一种，一般在工程中是指构造系统已知，具体指构造的形状构件及离散元件等，环境辨认：重要是荷载的辨认，构造和响应已知，求荷载属于工程反问题的一种在工程中，如已知桥梁的构造和响应，根据这些来反推出桥梁所受到的荷载系统辨认：荷载和响应已知，求构造的参数或数学模型又称为参数辨认，是工程反问题的一种，在土木工程领域，房屋、桥梁和大坝等工程构造被视为“系统”，而“辨认”意味着由振动实验数据求得构造的动力特性（如频率、阻尼比和振型）如模态分析和模态实验技术等基本成型并得到广泛应用2、如何从物理意义上理解线性振动系统 解的可叠加性求补充！！！！！3、对的理解等效刚度的概念，并求解单自由度系统的固有频率复杂系统中存在多种弹性元件时，用等效弹性元件来替代本来所有的弹性元件，等效原则是等效元件刚度等于组合元件刚度，则等效元件的刚度称为等效刚度4、对的理解固有频率f和圆频率ω的物理意义。

固有频率f：物体做自由振动时，振动的频率与初始条件无关，而仅与系统的自身的参数有关(如质量、形状、材质等)，它是自由振动周期的倒数，表达单位时间内振动的次数圆频率ω： ω=2π/T=2πf即为单位时间内位移矢量在复平面内转动的弧度，又叫做角频率它只与系统自身的参数m，k有关，而与初始条件无关5、对的理解过阻尼、临界阻尼、欠阻尼的概念一种系统受初扰动后不再受外界鼓励，由于受到阻力导致能量损失而位移峰值渐减的振动称为阻尼振动系统的状态按照阻尼比ζ来划分把ζ=0的状况称为无阻尼，即周期运动;把0<ζ<1的状况称为欠阻尼，即系统所受的阻尼力较小，振幅在逐渐减小，最后才达到平衡位置;把ζ>1的状况称为过阻尼，如果阻尼再增大，系统需要较长的时间才干达到平衡;把ζ=1的状况称为临界阻尼，即阻尼的大小刚好使系统作非"周期"运动1过阻尼： （ ），特性根为两个负实数，微分方程的解是一条负指数衰减曲线，不会发生往复振动2临界阻尼：，特性方程的跟为两个相等的实数3欠阻尼：6、对的理解自由振动和逼迫振动的概念自由振动：没有激振力（动荷载）的作用，振动系统在初始扰动后，仅靠恢复力维持的振动逼迫振动：振动系统在外界干扰力或干扰位移作用下产生的振动7、一单自由度振动系统的幅－频曲线如图所示，根据频率大体可划分为三个区域，试阐明各频段内其物理含义。

1） 当频率比远不不小于1时，即（ω<<ωn），随着阻尼比的增大，曲线均趋于平缓，放大因子趋近于1，体系振动很慢，惯性力与阻尼力都很小，动荷载重要与弹性力平衡2） 当频率比远不小于1时，即（ω>>ωn），随着无论阻尼比大小如何，曲线放大因子均趋近于0，体系振动不久，振幅大小重要取决于系统惯性，动荷载重要与惯性力平衡3） 当频率比接近1时，即（ω≈ωn），振幅迅速增大，即产生共振现象，此时振幅大小与阻尼关系密切，阻尼越大，振幅越大 1.当时，放大系数接近1，基本上与阻尼比无关，表白稳态反映的幅值基本上与静位移相似，由系统刚度控制2.当时，稳态反映由阻尼控制，当接近1时，对阻尼比非常敏感，可为静位移的数倍，阐明动力反映的幅值比静位移大诸多3.当时，放大系数随频率比增大而趋于0，基本不受阻尼的影响，稳态反映的幅值由质量控制8、一单自由度振动系统，何谓位移共振、速度共振和加速度共振？试阐明其物理含义位移共振：当、和不变时，变化使构造的位移达到极大值的现象称为位移共振速度共振：当、和不变时，变化使构造的速度达到极大值的现象称为速度共振加速度共振：当、和不变时，变化使构造的加速度达到极大值的现象称为加速度共振9、一单自由度振动系统的位移传递率如图所示，试分析各频率段阻尼比对其响应的影响作用。

1)<<1时，位移传递率A/B=1，体系质量的绝对位移与基本的位移相似，两者之间没有相对位移(2)=时，位移传递率A/B=1，此时与阻尼无关(3)≈1时，位移传递率A/B＞1，且有峰值，即失振现象(4)>时，位移传递率A/B<1，即质量的振动幅值不不小于基本运动的幅值，即随着频率比的增大，A/B减小，此时阻尼比越小越好，但是阻尼比过小会对通过共振区不利10、单自由度振动系统旋转矢量法求解的物理含义是什么振动系统的弹性力、阻尼力、激振力和惯性力都可以用矢量表达，根据动力平衡，它们的合力为0，这些力应构成一平衡力系，其力多边形应封闭11、推导杜哈梅（Duhamel）积分略12、 如何理解频率响应函数的物理意义频率响应函数表达单位正弦力引起的复反映，频率响应函数是以频率为自变量的函数，它描述了系统输入与输出在不同的频率取值时的相应关系，一般以复数形式表达13、阻尼、构造阻尼与等效阻尼的基本概念阻尼：泛指振动过程中的能量耗散构造阻尼：又叫滞后阻尼，它是来源于构造内部由于振动变形引起能量耗散带来的阻尼等效阻尼：将多种复杂的阻尼折算为等价的粘性阻尼，折算的措施是觉得其她阻尼与粘性阻尼在振动一周之内所耗散的能量相等。

14、结合第一章单自由系统的逼迫振动，试总结简谐力鼓励、周期函数力鼓励、脉冲力鼓励、阶跃力鼓励及任意力鼓励响应的求解措施 略15、试分析线性振动系统响应谱求解和时间历程响应求解的特点与区别响应谱求解：选择一种或多种系统参数使系统满足某些给定条件，使用响应谱来刻划不同构造参数在给定鼓励下的最大响应响应谱求解以任意一种参数为自变量，而时间历程求解以时间为自变量第2～3章1、 什么是构造的共振？如何理解其物理意义？当系统的外加鼓励引起的构造频率与振型与构造自身的固有频率和振型相吻合的时候，产生的构造振幅增大的现象，系统发生共振，共振过程中，外加鼓励的能量被系统吸取，系统的振幅逐渐增大2、周期信号展开成傅里叶（Fourier）级数如何理解其称为基频， 为倍频的含意周期信号可以由傅里叶级数分解为一系列的离散谱，其中频率最小的谐波的频率称为基频，基频以外的其她振动频率均为基频的整数倍，称为倍频3、数学上如何理解 ，当 时三角函数系中任何两个不同的两个函数的乘积在区间【-π，π】上的积分等于零4、如何精确理解多自由度系统固有频率的内涵。

多自由度系统的特性方程的根称为多自由度系统的固有频率5、构造的响应是各阶模态共同参与的成果试根据模态叠加原理写出其体现式，并扼要地阐明各项的物理意义为构造在外界鼓励下的响应；为模态参与因子，为各阶振型6、如何理解构造模态对位移响应的奉献与所相应模态应变能的关系；如何理解模态截断准则？构造的低阶模态对位移的响应的奉献要不小于高阶模态对位移的奉献，但高阶模态相应的模态变形能要远高于低阶模态相应的模态变形能抱负的状况下我们但愿得到一种构造的完整的模态集，实际应用中这即不也许也不必要事实上并非所有的模态对响应的奉献都是相似的对低频响应来说，高阶模态的影响较小对实际构造而言，我们感爱好的往往是它的前几阶或十几阶模态，更高的模态常常被舍弃这样尽管会导致一点误差，但频响函数的矩阵阶数会大大减小，使工作量大为减小这种解决措施称为模态截断7、如何理解构造的阻尼和各阶模态的阻尼构造的阻尼比是测不出来的，通过共振实验测到的是构造的各阶模态阻尼比8、构造余振波形辨认构造第1阶固有频率和阻尼比应注意哪些问题求补充！！！！！9、比例阻尼 的物理含义和实质假设构造阻尼[C]是质量矩阵[M]和刚度矩阵[K]的线性组合，称为比例阻尼或瑞利阻尼。

10、什么是正则坐标？什么是静力耦合？什么是动力耦合？在正则坐标变换{y}=[Y]{η}中，{η}称为正则坐标，刚度矩阵不为对角矩阵，质量矩阵为对角矩阵，称为静力耦合，质量矩阵不为对角矩阵而刚度矩阵为对角矩阵称为动力耦合11、主振型正交的物理内涵是什么？主振型正交的物理意义是各阶模态的能量不能在模态之间互相转化12、对于一线性振动系统，进行模态坐标变换的实质是什么？将振动微分方程解耦，使其变成n个独立的线性微分方程组13、动力减振器减振的实质是什么？附加系统产生一种与激振力等大反向的力14、试总结多自由度系统运动微分方程建立的常用措施达朗贝尔原理，拉格朗日措施，动力平衡法，虚功法，变分法15、试总结多自由度系统求解响应重要分为哪几步进行a．建立多自由度系统的振动微分方程b．求出固有频率，主振型，并验证主振型的正交性，得到模态矩阵c．求出正则坐标，运用模态叠加原理求出几何坐标16、列举几种你所知晓的有关向量正交的例子多自由体系主振型的正交性，主振型有关质量矩阵，刚度矩阵，阻尼矩阵正交第4章1、在对一振动系统运用里兹法(Ritz)、伽辽金(Galerkin)法或有限元法近似求解时，对其振型函数分别有什么规定？瑞利-里兹法的振型函数满足位移边界条件；伽辽金法满足位移边界条件和应力的边界条件；有限元法需要选定以杆端位移为参数，以单元内任一点的位置坐标为自变量，以杆端位移为参数来表达单元内部任意一点位移。

2、 对于一振动系统，可有多种措施近似求出其固有频率，如瑞利法(Rayleigh)，里兹法(Ritz)、伽辽金(Galerkin)法或有限元法等试问：在众多的近似解与精确值比较时，近似解比精确值是大些、小些、还是不能拟定？为什么？近似解比精确解大，由最小势能原理，在所有满足位移边界条件的位移中，真实存在的那一组使总势能取极小值3、 主振型正交性的物理内涵是什么？见第2,3章4、 对的理解构造的振动与波动①研究对象不同——振动，是单个质点在平衡位置附近的往复运动；波动，是介质中大量质点依次的集体振动． ②力的来源不同——产生振动的答复力，可以由作用在物体上的多种性质的力提供；而引起波动的力，则总是联系介质中各质点的弹力． ③运动性质不同——各质点的振动，是变加速运动；而波动是匀速直线运动，传播距离与时间成正比．5、试分析两弹性体碰撞时，与哪些因素有关碰撞过程中的形变和运动状态，以及碰撞体的受力与碰撞体的碰撞速度、碰撞体的构造和材料性质有关6、隧道锚杆长度测试的基本原理由锚杆端部发射的声频应力波经杆体向锚杆内传播, 当遇到存在波阻抗差别的界面(如空洞、锚杆与砂浆等界面) , 将发生反射、透射或散射。

在实际工程中透射波不易测得, 但反射波可在其传至锚杆顶端时, 通过固定在锚杆顶部的传感器(加速度型或速度型) 测得, 由于反射波携带锚固系统内的信息, 将其放大、滤波和数据解决, 辨认来自不同部位的反射信息根据这些反射信息, 结合其她工程资料, 可判断锚固系统不同部位的锚固质量7、动测法辨认拉索内力时应注意什么问题求补充！！！！！第10章1、 什么是可测量、什么是可观量？现实中可以直接测量得到的量称为可测量，可观量是无法直接测量但是可以间接计算得出的量2、 为什么振动信号采集时要满足采样定理？采样定理阐明采样频率与信号频谱之间的关系，是持续信号离散化的基本根据，采样定理解决的问题是拟定合理的采样间隔以及合理的采样长度，保证采样所得到的数字信号能真实地代表本来的持续信号衡量采样速度高下的指标是采样频率，一般来说采样频率越高，采样点越密，所获得的数字信号越逼近原信号3、 试扼要阐明常用的几种鼓励形式及其优缺陷a按照鼓励量为力或者。