结构动力学运动方程讲稿.ppt

《结构动力学运动方程讲稿.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《结构动力学运动方程讲稿.ppt（29页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、关于结构动力学运动方程第一页，讲稿共二十九页哦运动方程的建立运动方程的建立 建立动力体系运动方程常用的三种方法是直接平衡法、虚位移原理方法和哈密尔顿原理方法；运动方程可用上述三种方法中的任一种建立。对于简单体系，最明了的方法是采用直接平衡法建立包括惯性力在内的作用于体系上的全部力的平衡关系，得出运动方程。对于更复杂的体系，直接建立矢量平衡关系可能是困难的，此时采用功和能等标量建立平衡关系更为方便；其中包括虚位移原理方法和哈密尔顿原理方法。上述三种方法的结果是完全相同的，采用何种方法取决于是否方便、个人的喜好以及动力体系的性质。第二页，讲稿共二十九页哦牛顿第二运动定律牛顿第二运动定律 第三页，讲

2、稿共二十九页哦直接平衡法直接平衡法 通过动力体系各质点的力矢量平衡关系建立运动方程的方法。质量所产生的惯性力与它的加速度成正比，但方向相反。这一概念称为达兰贝尔原理。借助该原理可以把运动方程表示为动力平衡方程。方程中的力包括多种作用于质量上的力，如抵抗位移的弹性恢复力、抵抗速度的粘滞阻尼力以及其它独立确定的外荷载。因此，运动方程的表达式仅仅是作用于质量上所有力（包含惯性力）的平衡表达式。在许多简单问题中，直接平衡法是建立运动方程的最直接而且方便的方法。第四页，讲稿共二十九页哦第五页，讲稿共二十九页哦虚位移原理虚位移原理 虚位移原理可表述为：如果一组力作用下的平衡体系承受一个虚位移（即体系约束所

3、允许的任何微小位移），则这些力所作的总功（虚功）等于零，虚功为零和体系平衡是等价的。因此，只要明了作用于体系质量上的全部力（包括按照达兰贝尔原理所定义的惯性力），然后引入对应每个自由度的虚位移，并使全部力作的功等于零，则可导出运动方程。虚功为标量，故可依代数方法相加，这是此法的主要优点。当结构体系相当复杂，且包含许多彼此联系的质量点或有限尺寸的质量块时，直接写出作用于体系上的所有力的平衡方程可能是困难的；尽管作用于体系的力可以容易地用位移自由度来表示，但它们的平衡关系则可能十分复杂。此时，利用虚位移原理建立运动方程更为方便。第六页，讲稿共二十九页哦第七页，讲稿共二十九页哦哈密尔顿原理哈密尔顿原

4、理 第八页，讲稿共二十九页哦第九页，讲稿共二十九页哦2.1 建立建立运动方程的基本步骤运动方程的基本步骤 作为本科学习，这里只讨论用达朗泊尔原理通过列平衡作为本科学习，这里只讨论用达朗泊尔原理通过列平衡作为本科学习，这里只讨论用达朗泊尔原理通过列平衡作为本科学习，这里只讨论用达朗泊尔原理通过列平衡方程得到运动方程的方程得到运动方程的方程得到运动方程的方程得到运动方程的“直接平衡法直接平衡法直接平衡法直接平衡法”。以下讨论中一律认。以下讨论中一律认。以下讨论中一律认。以下讨论中一律认为系统的阻尼是等效粘滞阻尼。为系统的阻尼是等效粘滞阻尼。为系统的阻尼是等效粘滞阻尼。为系统的阻尼是等效粘滞阻尼。直

5、接平衡法列方程的一般步骤为：直接平衡法列方程的一般步骤为：直接平衡法列方程的一般步骤为：直接平衡法列方程的一般步骤为：1)确定体系的自由度确定体系的自由度确定体系的自由度确定体系的自由度质量独立位移数；质量独立位移数；质量独立位移数；质量独立位移数；2)2)建立坐标系，确定未知位移（坐标正向为正）；建立坐标系，确定未知位移（坐标正向为正）；3)3)根据阻尼理论确定质量所受的阻尼力；根据阻尼理论确定质量所受的阻尼力；根据阻尼理论确定质量所受的阻尼力；根据阻尼理论确定质量所受的阻尼力；4)4)根据达朗泊尔原理在质量上假想作用有惯性力根据达朗泊尔原理在质量上假想作用有惯性力根据达朗泊尔原理在质量上假

6、想作用有惯性力根据达朗泊尔原理在质量上假想作用有惯性力（注意：惯性力是实际的，但它不作用在质量上）；（注意：惯性力是实际的，但它不作用在质量上）；（注意：惯性力是实际的，但它不作用在质量上）；（注意：惯性力是实际的，但它不作用在质量上）；5)取质量为隔离体并作受力图；取质量为隔离体并作受力图；取质量为隔离体并作受力图；取质量为隔离体并作受力图；6)6)根据达朗泊尔原理列每一质量的瞬时动力平衡方程，根据达朗泊尔原理列每一质量的瞬时动力平衡方程，根据达朗泊尔原理列每一质量的瞬时动力平衡方程，根据达朗泊尔原理列每一质量的瞬时动力平衡方程，此方程就是运动（微分）方程。此方程就是运动（微分）方程。此方程

7、就是运动（微分）方程。此方程就是运动（微分）方程。列平衡方程称刚度法列平衡方程称刚度法第十页，讲稿共二十九页哦2.1 建立建立运动方程的基本步骤运动方程的基本步骤 作为本科学习，这里只讨论用达朗泊尔原理通过列平衡方作为本科学习，这里只讨论用达朗泊尔原理通过列平衡方作为本科学习，这里只讨论用达朗泊尔原理通过列平衡方作为本科学习，这里只讨论用达朗泊尔原理通过列平衡方程得到运动方程的程得到运动方程的程得到运动方程的程得到运动方程的“直接平衡法直接平衡法直接平衡法直接平衡法”。以下讨论中一律认为系统。以下讨论中一律认为系统。以下讨论中一律认为系统。以下讨论中一律认为系统的阻尼是等效粘滞阻尼。的阻尼是等

8、效粘滞阻尼。的阻尼是等效粘滞阻尼。的阻尼是等效粘滞阻尼。直接平衡法列方程的一般步骤为：直接平衡法列方程的一般步骤为：直接平衡法列方程的一般步骤为：直接平衡法列方程的一般步骤为：1)1)确定体系的自由度确定体系的自由度质量独立位移数；质量独立位移数；质量独立位移数；质量独立位移数；2)2)建立坐标系，确定未知位移（坐标正向为正）；建立坐标系，确定未知位移（坐标正向为正）；建立坐标系，确定未知位移（坐标正向为正）；建立坐标系，确定未知位移（坐标正向为正）；3)根据阻尼理论确定质量所受的阻尼力；根据阻尼理论确定质量所受的阻尼力；根据阻尼理论确定质量所受的阻尼力；根据阻尼理论确定质量所受的阻尼力；4)

9、4)根据达朗泊尔原理在质量上假想作用有惯性力（注意：根据达朗泊尔原理在质量上假想作用有惯性力（注意：根据达朗泊尔原理在质量上假想作用有惯性力（注意：根据达朗泊尔原理在质量上假想作用有惯性力（注意：惯性力是实际的，但它不作用在质量上）；惯性力是实际的，但它不作用在质量上）；惯性力是实际的，但它不作用在质量上）；惯性力是实际的，但它不作用在质量上）；列位移方程称柔度法列位移方程称柔度法 5)5)将动力外荷、惯性力、阻尼力作为将动力外荷、惯性力、阻尼力作为将动力外荷、惯性力、阻尼力作为将动力外荷、惯性力、阻尼力作为“外力外力外力外力”，按位移计，按位移计，按位移计，按位移计算公式求各质量沿自由度方向

10、的位移，其结果应该等于未知位算公式求各质量沿自由度方向的位移，其结果应该等于未知位算公式求各质量沿自由度方向的位移，其结果应该等于未知位算公式求各质量沿自由度方向的位移，其结果应该等于未知位移（满足协调），由此建立方程。移（满足协调），由此建立方程。移（满足协调），由此建立方程。移（满足协调），由此建立方程。第十一页，讲稿共二十九页哦2.2 运动方程运动方程建立建立举例举例2.2.1 2.2.1 单自由度体系运动方程单自由度体系运动方程单自由度体系运动方程单自由度体系运动方程例例例例-1)试建立图示结构的运动方程。试建立图示结构的运动方程。试建立图示结构的运动方程。试建立图示结构的运动方程。h

11、 h mm EIP P(t)解：由于横梁刚度无穷大，结构只能产生解：由于横梁刚度无穷大，结构只能产生水平位移。设水平位移。设x x坐标向右（右手系）。坐标向右（右手系）。又设横梁（质量又设横梁（质量又设横梁（质量又设横梁（质量m）位移为）位移为u u，以它为隔，以它为隔，以它为隔，以它为隔离体，受力如图所示。离体，受力如图所示。离体，受力如图所示。离体，受力如图所示。P P(t t)h 列列列列x方向全部力的平衡方程，即可得结构方向全部力的平衡方程，即可得结构的运动方程为的运动方程为 图中图中图中图中F Fs1s1和和Fs2可由图是有位移法（实际直可由图是有位移法（实际直可由图是有位移法（实际

12、直可由图是有位移法（实际直接可由形常数）得到接可由形常数）得到接可由形常数）得到接可由形常数）得到第十二页，讲稿共二十九页哦2.2 运动方程运动方程建立建立举例举例2.2.1 2.2.1 单自由度体系运动方程单自由度体系运动方程单自由度体系运动方程单自由度体系运动方程解：图示结构只能产生竖向位移，显然这是单自由度对称振解：图示结构只能产生竖向位移，显然这是单自由度对称振解：图示结构只能产生竖向位移，显然这是单自由度对称振解：图示结构只能产生竖向位移，显然这是单自由度对称振动。设质量竖向位移为动。设质量竖向位移为动。设质量竖向位移为动。设质量竖向位移为v v，向下为正。，向下为正。，向下为正。，

13、向下为正。将惯性力将惯性力将惯性力将惯性力f fI、阻尼力、阻尼力、阻尼力、阻尼力f fd d如图所示加于梁上，如图所示加于梁上，如图所示加于梁上，如图所示加于梁上，根据达朗泊尔原理和阻尼假定根据达朗泊尔原理和阻尼假定根据达朗泊尔原理和阻尼假定根据达朗泊尔原理和阻尼假定l l/2/2 l l/2/2 mm例例例例-2)-2)试建立图示抗弯刚度为试建立图示抗弯刚度为试建立图示抗弯刚度为试建立图示抗弯刚度为 EI 简支梁的运简支梁的运简支梁的运简支梁的运动方程。（不计轴向变形）动方程。（不计轴向变形）动方程。（不计轴向变形）动方程。（不计轴向变形）l l/2 l/2/2 f fI If fd dP

14、 P(t t)P P(t)由位移计算可知，单位荷载下简支梁跨中竖向位移为由位移计算可知，单位荷载下简支梁跨中竖向位移为由位移计算可知，单位荷载下简支梁跨中竖向位移为由位移计算可知，单位荷载下简支梁跨中竖向位移为因此在所示因此在所示“外力外力”下，质量的位移为下，质量的位移为第十三页，讲稿共二十九页哦2.2 运动方程运动方程建立建立举例举例2.2.1 单自由度体系运动方程单自由度体系运动方程例例-3)试建立图示结构的运动方程。试建立图示结构的运动方程。试建立图示结构的运动方程。试建立图示结构的运动方程。h h mm EIP P(t t)解：由于横梁刚度无穷大，结构只能产解：由于横梁刚度无穷大，结

15、构只能产生水平位移。设质量生水平位移。设质量mm位移为位移为位移为位移为u，向右为向右为正。根据达朗泊尔原理和假设的阻尼力正。根据达朗泊尔原理和假设的阻尼力理论，加惯性力和阻尼力后受力如图。理论，加惯性力和阻尼力后受力如图。P P(t t)h h 由超静定位移计算可得（如图示意）由超静定位移计算可得（如图示意）由超静定位移计算可得（如图示意）由超静定位移计算可得（如图示意）h h 1 1 因此，外力下位移为因此，外力下位移为因此，外力下位移为因此，外力下位移为显然，整理显然，整理显然，整理显然，整理後结果和例後结果和例後结果和例後结果和例-1 1）相同，）相同，）相同，）相同，k=k=-1-1

16、第十四页，讲稿共二十九页哦2.2 运动方程运动方程建立建立举例举例2.2.1 2.2.1 单自由度体系运动方程单自由度体系运动方程解：图示结构只能产生竖向位移，显然这是单自由度对解：图示结构只能产生竖向位移，显然这是单自由度对称振动。设质量竖向位移为称振动。设质量竖向位移为v v，向下为正。，向下为正。，向下为正。，向下为正。l l/2/2 l/2/2 m例例例例-4)-4)试建立图示抗弯刚度为试建立图示抗弯刚度为试建立图示抗弯刚度为试建立图示抗弯刚度为 EI EI 简支梁的运简支梁的运动方程。（不计轴向变形）动方程。（不计轴向变形）P P(t t)因此由所示因此由所示“外力外力”平衡可得平衡

17、可得1 1R RP(t)RRfI+fd 利用对称性由（形常数）可得质量点处所利用对称性由（形常数）可得质量点处所利用对称性由（形常数）可得质量点处所利用对称性由（形常数）可得质量点处所加支杆单位位移时的加支杆单位位移时的加支杆单位位移时的加支杆单位位移时的R（=？）。以？）。以？）。以？）。以mm为隔离为隔离为隔离为隔离体，加上惯性力体，加上惯性力体，加上惯性力体，加上惯性力f fI、阻尼力、阻尼力、阻尼力、阻尼力fd如图所示，根据如图所示，根据如图所示，根据如图所示，根据达朗泊尔原理和阻尼假定达朗泊尔原理和阻尼假定达朗泊尔原理和阻尼假定达朗泊尔原理和阻尼假定显然显然显然显然,整理後结果和例整

18、理後结果和例整理後结果和例整理後结果和例-2)-2)相相相相同，同，同，同，k=k=-1-1第十五页，讲稿共二十九页哦2.2 运动方程运动方程建立建立举例举例2.2.1 2.2.1 单自由度体系运动方程单自由度体系运动方程解：将惯性力解：将惯性力f fI、阻尼力、阻尼力f fd如图所示加于梁上，根据达朗泊如图所示加于梁上，根据达朗泊如图所示加于梁上，根据达朗泊如图所示加于梁上，根据达朗泊尔原理和阻尼假定尔原理和阻尼假定尔原理和阻尼假定尔原理和阻尼假定仅在仅在仅在仅在P P(t t)作用下作用下作用下作用下mm的位移由位移计算得的位移由位移计算得的位移由位移计算得的位移由位移计算得l l/2/2

19、 l l/2/2 m例例例例-5)-5)若例若例-2)-2)简支梁动荷载作用在简支梁动荷载作用在简支梁动荷载作用在简支梁动荷载作用在3 3l/l/4 4处处处处,试试试试建立其运动方程建立其运动方程建立其运动方程建立其运动方程l l/2/2 l l/2 f fI If fdP P(t t)P P(t t)由位移计算可知，单位荷载下简支梁跨中竖向位移为由位移计算可知，单位荷载下简支梁跨中竖向位移为由位移计算可知，单位荷载下简支梁跨中竖向位移为由位移计算可知，单位荷载下简支梁跨中竖向位移为作业：作业：P -1的的物理意义物理意义是什麽？是什麽？因此在所示因此在所示因此在所示因此在所示“外力外力外力

20、外力”下，质量的位移为下，质量的位移为下，质量的位移为下，质量的位移为第十六页，讲稿共二十九页哦2.2 运动方程运动方程建立建立举例举例2.2.1 单自由度体系运动方程单自由度体系运动方程单自由度体系运动方程单自由度体系运动方程解：设质量水平位移为解：设质量水平位移为解：设质量水平位移为解：设质量水平位移为u u，向右为正。，向右为正。，向右为正。，向右为正。例例例例-6)-6)试建立图示质量、弹簧、阻尼器抽象化试建立图示质量、弹簧、阻尼器抽象化试建立图示质量、弹簧、阻尼器抽象化试建立图示质量、弹簧、阻尼器抽象化模型的运动方程。模型的运动方程。模型的运动方程。模型的运动方程。因此由所示因此由所

21、示“外力外力”平衡可得平衡可得mmk k 以以以以m为隔离体，加上惯性力为隔离体，加上惯性力为隔离体，加上惯性力为隔离体，加上惯性力f fI I、阻尼力、阻尼力、阻尼力、阻尼力f fd d如如图所示，此外还有弹簧的弹性恢复力图所示，此外还有弹簧的弹性恢复力f fe e。根据达朗泊尔原理和阻尼假定根据达朗泊尔原理和阻尼假定根据达朗泊尔原理和阻尼假定根据达朗泊尔原理和阻尼假定c cmmP(t)(t)P(t)fIfefd 由这些例子显然可见，不管什麽单自由度结构，运动由这些例子显然可见，不管什麽单自由度结构，运动方程的最终形式都是一样的。方程的最终形式都是一样的。第十七页，讲稿共二十九页哦2.2 运

22、动方程运动方程建立建立举例举例单自由度体系运动方程建立小结单自由度体系运动方程建立小结单自由度体系运动方程建立小结单自由度体系运动方程建立小结 任何单自由度结构，运动方程都可写为任何单自由度结构，运动方程都可写为式中：式中：式中：式中：m质量；质量；质量；质量；c c阻尼系数；阻尼系数；阻尼系数；阻尼系数；k k刚度系数；刚度系数；刚度系数；刚度系数；P Peqeq为等效动荷载。为等效动荷载。为等效动荷载。为等效动荷载。当动荷载直接作用在质量上时，当动荷载直接作用在质量上时，P Peqeq为动荷载的合力为动荷载的合力为动荷载的合力为动荷载的合力在运动方向的投影；在运动方向的投影；在运动方向的投

23、影；在运动方向的投影；当动荷载不作用在质量上时，当动荷载不作用在质量上时，当动荷载不作用在质量上时，当动荷载不作用在质量上时，P Peqeq为动荷载作用下限制为动荷载作用下限制为动荷载作用下限制为动荷载作用下限制沿自由度运动的支座反力。沿自由度运动的支座反力。沿自由度运动的支座反力。沿自由度运动的支座反力。用刚度法还是用柔度法建立方程，看具体问题是求刚度用刚度法还是用柔度法建立方程，看具体问题是求刚度用刚度法还是用柔度法建立方程，看具体问题是求刚度用刚度法还是用柔度法建立方程，看具体问题是求刚度系数方便、还是求柔度系数方便来定。系数方便、还是求柔度系数方便来定。系数方便、还是求柔度系数方便来定

24、。系数方便、还是求柔度系数方便来定。没有等效动荷为自由振动，没第二项为无阻尼振动没有等效动荷为自由振动，没第二项为无阻尼振动没有等效动荷为自由振动，没第二项为无阻尼振动没有等效动荷为自由振动，没第二项为无阻尼振动第十八页，讲稿共二十九页哦2.2 运动方程运动方程建立建立举例举例2.2.2 2.2.2 两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程解：结构为两自由度体系。设水平、竖向位移解：结构为两自由度体系。设水平、竖向位移解：结构为两自由度体系。设水平、竖向位移解：结构为两自由度体系。设水平、竖向位移为为为为u u、v，分别向右、向下为正。，分别向右、向下为

25、正。，分别向右、向下为正。，分别向右、向下为正。例例-7)试建立图示结构的运动方程。各杆长试建立图示结构的运动方程。各杆长试建立图示结构的运动方程。各杆长试建立图示结构的运动方程。各杆长度为度为度为度为l，抗弯刚度为，抗弯刚度为，抗弯刚度为，抗弯刚度为EI EI。式中式中式中式中c cij ij 为为为为j j方向单位速度引起的方向单位速度引起的方向单位速度引起的方向单位速度引起的i i方向的阻尼方向的阻尼方向的阻尼方向的阻尼力。力。力。力。mm 根据达朗泊尔原理和阻尼假定根据达朗泊尔原理和阻尼假定Px(t)11fIx+fdxfIy+fdy+Py(t)P Px(t t)Py(t)为用柔度法建方

26、程，沿位移正向加单位力为用柔度法建方程，沿位移正向加单位力为用柔度法建方程，沿位移正向加单位力为用柔度法建方程，沿位移正向加单位力的单位弯矩图如图所示。的单位弯矩图如图所示。的单位弯矩图如图所示。的单位弯矩图如图所示。第十九页，讲稿共二十九页哦mmPx(t)11fIx+fdxfIy+fdy+Py(t)P Px x(t)Py(t)2.2 运动方程运动方程建立建立举例举例2.2.2 2.2.2 两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程 由图示单位弯矩图由图示单位弯矩图由图示单位弯矩图由图示单位弯矩图 可求得可求得可求得可求得因此，在所示因此，在所示因此，在所

27、示因此，在所示“外力外力外力外力”下下下下u、v v分别为分别为分别为分别为第二十页，讲稿共二十九页哦2.2 运动方程运动方程建立建立举例举例2.2.2 2.2.2 两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程 以矩阵方程表示，整理後可得以矩阵方程表示，整理後可得以矩阵方程表示，整理後可得以矩阵方程表示，整理後可得记作记作记作记作 d d 称位移阵称位移阵称位移阵称位移阵记作记作记作记作 P P 称荷载阵称荷载阵称荷载阵称荷载阵记作记作记作记作 f f 称柔度阵称柔度阵称柔度阵称柔度阵记作记作记作记作 MM 称质量阵称质量阵称质量阵称质量阵记加速度、速度矩阵

28、分别为记加速度、速度矩阵分别为和和则上式可写为则上式可写为记作记作记作记作 C C 称阻尼阵称阻尼阵称阻尼阵称阻尼阵第二十一页，讲稿共二十九页哦2.2 运动方程运动方程建立建立举例举例2.2.2 2.2.2 两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程解：为用刚度法建方程，沿位移正向加限制位解：为用刚度法建方程，沿位移正向加限制位解：为用刚度法建方程，沿位移正向加限制位解：为用刚度法建方程，沿位移正向加限制位移的支座如图所示。移的支座如图所示。移的支座如图所示。移的支座如图所示。例例例例-8)-8)试用刚度法建立结构的运动方程。试用刚度法建立结构的运动方程。

29、图中图中图中图中 由位移法或弯矩分配法可做出支座单位位由位移法或弯矩分配法可做出支座单位位由位移法或弯矩分配法可做出支座单位位由位移法或弯矩分配法可做出支座单位位移的弯矩图如图示。移的弯矩图如图示。移的弯矩图如图示。移的弯矩图如图示。mPx(t)Py(t)1 11MM1MM2 2MM3 3MM4 4第二十二页，讲稿共二十九页哦2.2 运动方程运动方程建立建立举例举例2.2.2 2.2.2 两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程mPx(t)Py(t)图中图中图中图中1 11 1k k1111k21k12k k22MM1M2 2MM3 3M4 4由此可求得图示反力由此可求得图示反力由此可求得图示

30、反力由此可求得图示反力(刚度刚度)系数系数k kij第二十三页，讲稿共二十九页哦 取质量为隔离体，加惯性力取质量为隔离体，加惯性力取质量为隔离体，加惯性力取质量为隔离体，加惯性力f fIx、f fIy，阻尼，阻尼，阻尼，阻尼力力力力f fdx、f fdy和弹性恢复力和弹性恢复力和弹性恢复力和弹性恢复力f fexex、fey。2.2 运动方程运动方程建立建立举例举例2.2.2 2.2.2 两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程fIxfdxfexPxfIyfeyfdyPy 由达朗泊尔原理、阻尼理论和上述结果可由达朗泊尔原理、阻尼理论和上述结果可由达朗泊尔原

31、理、阻尼理论和上述结果可由达朗泊尔原理、阻尼理论和上述结果可得得得得 列平衡方程并以矩阵方程表示，则得运动方程如下列平衡方程并以矩阵方程表示，则得运动方程如下列平衡方程并以矩阵方程表示，则得运动方程如下列平衡方程并以矩阵方程表示，则得运动方程如下记作记作记作记作 k k 称刚度阵称刚度阵称刚度阵称刚度阵由两例系数结果可证由两例系数结果可证k=f-1第二十四页，讲稿共二十九页哦2.2 运动方程运动方程建立建立举例举例2.2.2 2.2.2 两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程解：为用刚度法建方程，沿位移正向使限解：为用刚度法建方程，沿位移正向使限制位移

32、的支座产生图示单位位移。制位移的支座产生图示单位位移。例例例例-9)-9)试用刚度法建立图示剪切型结构的运试用刚度法建立图示剪切型结构的运动方程。动方程。k k1 1和和k k2 2为层侧移刚度。为层侧移刚度。为层侧移刚度。为层侧移刚度。由层刚度定义可得由层刚度定义可得由层刚度定义可得由层刚度定义可得1 1h1h2k1k2h1h2k1k21k k1111k k2121k k2222k1212h2h1k1k2m1m2P2(t)P1(t)P1(t)fe1fd1fI1P2(t)fe2fI2fd2加惯性力、阻尼力後以楼层为隔离体加惯性力、阻尼力後以楼层为隔离体加惯性力、阻尼力後以楼层为隔离体加惯性力、

33、阻尼力後以楼层为隔离体第二十五页，讲稿共二十九页哦P1(t)fe1fd1fI1P2(t)fe2fI2fd22.2 运动方程运动方程建立建立举例举例2.2.2 2.2.2 两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程 图中各项和前面例子相仿，分别为图中各项和前面例子相仿，分别为图中各项和前面例子相仿，分别为图中各项和前面例子相仿，分别为 列平衡方程并以矩阵方程表示，则得运动方程如下列平衡方程并以矩阵方程表示，则得运动方程如下列平衡方程并以矩阵方程表示，则得运动方程如下列平衡方程并以矩阵方程表示，则得运动方程如下记作记作记作记作 k k 称刚度阵称刚度阵称刚度阵

34、称刚度阵第二十六页，讲稿共二十九页哦2.2 运动方程运动方程建立建立举例举例2.2.2 2.2.2 两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程解：本例除荷载作用位置外，其他和例解：本例除荷载作用位置外，其他和例解：本例除荷载作用位置外，其他和例解：本例除荷载作用位置外，其他和例-7-7完全完全相同。因此，惯性力、阻尼力、柔度系数相同。因此，惯性力、阻尼力、柔度系数等直接可以利用等直接可以利用例例例例-10)-10)试建立图示结构的运动方程。各杆长试建立图示结构的运动方程。各杆长试建立图示结构的运动方程。各杆长试建立图示结构的运动方程。各杆长度为度为度为度为l l、刚度为、刚度为、刚度为、刚度为EI EI。荷载在杆中间。荷载在杆中间。荷载在杆中间。荷载在杆中间。mP (t t)P P (t)11fIx+fdxfIy+fdy第二十七页，讲稿共二十九页哦2.2 运动方程运动方程建立建立举例举例2.2.2 2.2.2 两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程两自由度体系运动方程 由图示荷载和单位弯矩图由图示荷载和单位弯矩图 可求得可求得因此，在所示因此，在所示“外力外力”下下u、v v分别为分别为mP(t)11fIy+fdyfIx+fdxP(t)P(t)第二十八页，讲稿共二十九页哦2022/9/28感感谢谢大大家家观观看看第二十九页，讲稿共二十九页哦