第一章 单自由度系统 1.1 总结求单自由度系统固有频率的方法和步骤。 单自由度系统固有频率求法有：牛顿第二定律法、动量距定理法、拉格朗日方程法和能量守恒定理法。 1、 牛顿第二定律法 适用范围：所有的单自由度系统的振动。 解题步骤：（1） 对系统进行受力分析,得到系统所受的合力； （2） 利用牛顿第二定律∑=F x m && ,得到系统的运动微分方程； （3） 求解该方程所对应的特征方程的特征根，得到该系统的固有频率。 2、 动量距定理法 适用范围：绕定轴转动的单自由度系统的振动。 解题步骤：（1） 对系统进行受力分析和动量距分析； （2） 利用动量距定理J ∑=M θ &&,得到系统的运动微分方程； （3） 求解该方程所对应的特征方程的特征根，得到该系统的固有频率。 3、 拉格朗日方程法： 适用范围：所有的单自由度系统的振动。 解题步骤：（1）设系统的广义坐标为θ，写出系统对于坐标θ的动能T 和势能U 的表达式；进一步写求出拉格朗日函数的表达式：L=T-U ； （2）由格朗日方程 θθ ??- ???L L dt )(&=0，得到系统的运动微分方程； （3） 求解该方程所对应的特征方程的特征根，得到该系统的固有频率。 4、 能量守恒定理法 适用范围：所有无阻尼的单自由度保守系统的振动。 解题步骤：（1）对系统进行运动分析、选广义坐标、写出在该坐标下系统的动能T 和势能U 的表达式；进一步写出机械能守恒定理的表达式 T+U=Const （2）将能量守恒定理T+U=Const 对时间求导得零,即 0) (=+dt U T d ，进一步得到系统的运动微分方程； （3） 求解该方程所对应的特征方程的特征根，得到该系统的固有频率。 1.2 叙述用衰减法求单自由度系统阻尼比的方法和步骤。 用衰减法求单自由度系统阻尼比的方法有两个：衰减曲线法和共振法。 方法一：衰减曲线法。 求解步骤：（1）利用试验测得单自由度系统的衰减振动曲线，并测得周期和相邻波峰和波谷的幅值i A 、1+i A 。 （2）由对数衰减率定义 )ln( 1 +=i i A A δ， 进一步推导有 2 12ζ πζδ-= ，
一、 课程设计题目 一）矩阵方程 1. 利用全选主元的高斯约当（Gauss-Joadan ）消去法求解如下方程组，并给出详细的程序注解和说明： ??? ?????? ? ????????=?????????????????????? ???????? ?? ???1536353424543214019753910862781071567554321x x x x x 2. 利用追赶法求解如下方程组，并给出详细的程序注解和说明。 ?? ? ?? ?? ?? ? ????????-=???????????????????????????????????862031234567891011121354321x x x x x 3. 利用全选主元的高斯约当（Gauss-Joadan ）消去法如下求解大型稀疏矩阵的大型方程 组，并给出详细注解及说明。 ???? ?? ??????? ?????????????----=????????????????????????????? ??? ?????????????????????4292728642-0 1 -0 1 00001-0402003-0001050006000102-00034-000200000 6-00060020001-0087654321x x x x x x x x 二） 结构力学 1. 试求解图示平面桁架各杆之轴力图，已知各材料性能及截面面积相同， 27.90,210cm A Gpa E ==。（注：在有限元分析中，桁架杆的模拟只能选择Ansys 的Link 单元）。 2. 试求解图示平面刚架内力图（轴力图、剪力图和弯矩图），已知各材料性能及截面面
《结构动力学》 课程论文
结构动力学在道路桥梁方面的应用 摘要：随着大跨径桥梁结构在工程中的应用日趋广泛，施工控制问题也越来越受重视。结构动力学在各方面都有极为重要的作用，其特性也被广泛应用于桥梁结构技术状态评估中。结构动力学在道路桥梁方面应用十分广泛，比如有限元模型、模态挠度法、桥梁结构（强度、稳定性等）、状态评估、结构模态、结构自由衰减响应及其在结构阻尼识别中的应用、结构无阻尼固有频率与有阻尼固有频率的关系及其应用等，尤其是结合桥梁的检测、桥梁荷载试验与状态评价。本文就其部分内容进行介绍。 关键词：结构动力学道路桥梁应用 如今，科学技术越发先进，结构动力特性越来越广泛地应用于桥梁结构抗震设计、桥梁结构故障诊断和桥梁结构健康状态监测等工程技术领域,由此应用而涉及到的一些动力学基本概念理解的问题应运而生。对于此类知识，我了解的甚少，上课期间，老师虽有讲过这相关内容，但无奈我学到的只是皮毛。我记忆最深的是老师给我们放的相关视频，有汶川地震的，有桥梁施工过程的，还有很多因强度或是稳定性收到破坏而倒塌的桥梁照片。老师还告诉了我们修建建筑物的原则：需做到小震不坏，中震可修，大震不倒。还有强剪弱弯，强柱弱梁，强结点强锚固。桥梁在静止不受外力扰动时是不会破坏的，大多时候在静止的荷载作用下也不会发生破坏，但当桥梁受到动力荷载时就很容易发生破坏了，所以我们在修建桥梁是必须事先计算好最佳强度等等需要考虑的量。下面简单介绍一下结构固有频率及其应用和弹性模量动态测试。 1.结构固有频率及其应用 随着对结构动力特性的深入研究,其被越来越广泛地应用于结构有限元模型修正、结构损伤识别、结构健康状态监测等研究领域.一般情况下,由于结构阻尼较小,因此在结构动力特性的计算分析中,往往不计及结构阻尼以得到结构的振型和无阻尼的固有频率fnj(j=1,2,∧∧);而在结构的动态特性的试验中,识别的却是结构有阻尼的固有频率fdj.理论上有[1,2]fdj 《高等燃烧学》习题集与解答 第一章绪论 1、什么叫燃烧？ 答：燃烧标准化学定义：燃烧是一种发光发热的剧烈的化学反应。燃烧的广义定义：燃烧是指任何发光发热的剧烈的化学反应，不一定要有氧气参加。 2、燃烧的本质是什么？它有哪些特征？举例说明这些特征。 答：燃烧的本质是一种氧化还原反应。它的特征是：放热、发光、发烟并伴有火焰。 3、如何正确理解燃烧的条件？根据燃烧条件，可以提出哪些防火和灭火方法？ 答：可燃物、助燃物和点火原始燃烧的三要素，要发生燃烧，可燃物和助燃物要有一定的数量和浓度，点火源要有一定的温度和足够的热量。根据燃烧的条件，可以提出一下防火和灭火的方法： 防火方法：a、控制可燃物；b、隔绝空气；c、清除点火源 灭火方法：a、隔离法；b、窒息法；c、冷却法；d、抑制法 4、我国目前能源与环境的现状怎样？电力市场的现状如何？如何看待燃烧科学的发展前景？ 答：我国目前能源环境现状： 一、能源丰富而人均消费量少 我国能源虽然丰富，但是分布不均匀，煤炭资源60%以上在华北，水力资源70%以上在西南，而工业和人口集中的南方八省一市能源缺乏。虽然在生产方面，自解放后，能源开发的增长速度也是比较快，但由于我国人口众多，且人口增长快，造成我国人均能源消费量水平低下，仅为每人每年0.9吨标准煤，而1 吨标准煤的能量大概可以把400吨水从常温加热至沸腾。 二、能源构成以煤为主，燃煤严重污染环境 从目前状况看，煤炭仍然在我国一次能源构成中占70%以上，成为我国主要的能源，煤炭在我国城市的能源构成中所占的比例是相当大的。 以煤为主的能源构成以及62％的燃煤在陈旧的设备和炉灶中沿用落后的技术被直接燃烧使用，成为我国大气污染严重的主要根源。据历年的资料估算，燃煤排放的主要大气污染物，如粉尘、二氧化硫、氮氧化物、一硫化碳等，对我国城市的大气污染的危害已十分突出：污染严重、尤其是降尘量大；污染冬天比夏天严重；我国南方烧的高硫煤产生了另一种污染——酸雨；能源的利用率低增加了煤的消耗量。 三、农村能源供应短缺 我国农村的能源消耗，主要包括两方面，即农民生活和农业生产的耗能。我国农村人口多， 一. 课程设计的目的 1. 通过实验及数据分析熟练掌握结构力学求解器的使用方法，了解求解器的主要 功能，了解数据输入和输出的基本操作过程，主要参数的意义和编辑方法。 2. 通过实践进一步了解结构在广义荷载作用下内力和位移的分布状态和变化规 律，从而指导我们探索和发现更合理的结构形式，为将来的学习和科研工作打 下坚实的基础 二. 课程设计的内容 (1).对图示两类桁架进行分析 在相同荷载作用下，比较各类桁架的受力特点； 讨论各种杆件(上弦杆,下弦杆,竖杆,斜杆)内力随 随高跨比变化的规律; 若增加杆件使其成为超静定桁架,内力有何变化。 (2).两种结构在静力等效荷载作用下，内力有哪些不同？ 平行弦桁架 1/2 1 1 1 1 1 1/2 三角桁1/2 1 1 1 1 1 1/2 (3)、用求解器自动求解功能求a=2和a=1.0时的各杆内力。比较两种情况内力分布，试用试算法调整a 的大小，确定使弯矩变号的临界点a 0,当a=a 0时结构是否处于无弯矩状态？ (4) 、图示为一个两跨连续梁，两跨有关参数相同（l =6m ，E =1.5*106kPa ，截面0.5*0.6m 2，线膨胀系数1.0*10-5）。第一跨底部温度升高60oC ，分析变形和内力图的特点。 (4) 、计算下支撑式五角形组合屋架的内力，并分析随跨高 比变化内力变化规律。当高度确定后内力随f 1，f 2的比例不同的变化规律（四个以上算例）。 1/4 11×(1/2) 1/4 1/2 1 1 1 1 1 1/2 a a a a 3 6m 6m 一. 课程设计的数据 1. 第(1)题数据 1) 平行弦桁架 a) 高跨比1:4（每小格比例2:3) 输出图形： 输出内力值： 内力计算 杆端内力值 ( 乘子 = 1) ----------------------------------------------------------------------------------------------- 3m 3m 3m 3m f 2 f 1 f =1.2m q =1kN/m 结构动力学振动理论在建筑结构 抗震中的应用研究 摘要:随着社会的不断发展，抗震功能在建筑结构设计中的要求日益提高。通过结构动力学振动理论的研究应用，抗震技术得到了很大发展。本文将运用单自由度无阻尼和有阻尼受迫振动的理论知识，通过对动力学中的结构动力特性、建筑结构设计中的抗震功能的分析，简要介绍装有粘弹性阻尼器的单自由度体系的应用实例。 关键词:建筑结构抗震结构动力学振动理论单自由度体系简谐荷载 一、综述 随着社会的不断向前发展，建筑结构形式日益多样化，结构设计中对于抗震功能的要求也越来越高。与此同时，各门学科的交叉发展使得建筑结构抗震技术的运用走上了一个新的阶段。 传统的结构抗震设计不仅仅使得结构的造价大大增加，而且由于地震的不确定性而往往难以达到预期效果。通过运用动力学的相关知识来分析隔震减震装置在地震作用下的反应可以发现，自振振动在结构的地震反应中经常占有主导地位，不能够忽略。那么运用动力学理论分析，找到结构反应的最大控制量，通过改进材料的性能参数，就能够使用最合适的材料来制造隔震减震装置，提高装置的使用效能，这样就有希望把被动控制技术推向一个新高度。 二、单自由度无阻尼受迫振动 当体系上作用的外荷载为简谐荷载，同时忽略体系的阻尼，单自由度体系的运动方程为： 式中：p0为简谐荷载的幅值；为简谐荷载的圆频率。 体系的初始条件为： 该方程的解为： 解的第一部分为结构的自振频率振动的部分，即伴生自由频率的振幅，记为： 其中，为自振频率的振幅： 解的第二部分为激振频率振动的部分，即稳态动部分，记为： 其中，为自振频率的振幅： 解的第二部分为激振频率振动的部分，即稳态动部分，记为： 其中：为激振频率振幅： 比较两部分振动的振幅得到： 由上面的式子可以看出，结构自振的振幅与稳态振动部分的振幅的比值是成反比例的。当1 θ≥时，按自振频率部分的振幅大于按荷载频率的部分的振幅，尤其是当1 θ>时，自振部分在结构反应中将占相当重要的部分。 三、单自由度有阻尼受迫振动 在简谐荷载作用下，单自由度体系的运动方程和初始条件为： 该方程解为： 一、单选题（2分/个） 1、不属于常用防止脱火的措施的为：D A喉口加装收缩段，但喉口直径不变B加稳焰器C使用冷却装置D利用钝体 2、下列关系不正确的是：B A液体燃烧的过程包括雾化、受热蒸发、扩散混合、着火燃烧B油滴燃烧属于预混燃烧 C提高燃烧室的温度水平有利于强化油雾燃烧 D异相燃烧是指不同相的物质之间发生的 3、碳的（）反应是自我促进的，而（）反应是自我抑制。A A氧化/气化 B气化/氧化 C还原/氧化D氧化/还原 4、已知燃料成分，下列量可以确定的是：D A着火温度B理论发热温度C理论燃烧温度D实际燃烧温度 5、影响碳球燃尽速度的主要因素是：D A碳球表面二氧化碳浓度B碳球燃尽时间C碳球直径D碳球表面氧气浓度分 6、涡轮增压装置对汽车发动机的作用不包括：D A能提高汽车发动机内的燃料气体的化学反应速度 B能减少汽车发动机内燃料气体的燃烧 C提高汽车发动机的功率 D能提高汽车发动机内燃料气体理论发热温度 7、能用来描述动量、热量和质量相似的准则数是：C A普朗特数，雷诺数，努塞尔特数和舍伍德数 B普朗特数，施密特数，努塞尔特数和 C普朗特数，施密特数，努塞尔特数和舍伍德数 D普朗特数，施密特数，努塞尔特数和雷诺数 8、依靠传热与传质进行火焰传播的是：C A爆震B爆炸C正常传播D爆燃 9、对于影响自燃着火温度的描述，不正确的是：D A散热系数减少有利于着火B燃料活性强易着火 C系统初始温度升高容易着火D产热散热相等有利于着火 10、静止空气中球形碳粒燃烧，当温度为900℃时：B A只存在二次反应B一次反应，二次反应并存C只存在一次反应D以上都不对 二、辨析题（判断正误，错误的说明理由，5分/个） 1、复杂反应所形成的最终产物由几步反应所完成，故可用质量作用定律直接按反应方程判断反应物浓度关系。 答：错。复杂反应，所形成的最终产物是由几步反应所完成的，故化学反应方程式并非表示整个化学反应的真实过程，故无法用质量作用定律直接按反应方程判断反应速度与反应物浓度关系 2、家用煤球炉在800多摄氏度能稳定燃烧，而大型煤粉炉要在1300℃以上才能稳定燃烧，因此，由细小煤粉反应活性好的理论可以得知：因此家用煤球炉比大型煤粉炉更实用。 答：停留时间是影响燃烧热工况的很重要的一个因素。停留时间越长，燃烧热工况越好。家用煤球炉中，煤的停留时间可以达到几个小时，而大型煤粉炉中，煤粉颗粒在炉膛内却只能停留2到5秒，因此家用煤球炉在较低温度下即可以维持燃烧稳定，而大型煤粉炉却需要较高炉膛温度来维持燃烧稳定。 华北水利水电学院 课程设计 任务书及计划书 2012——2013学年 第一学期 环节名称：结构力学与钢结构课程设计学生专业班级：2009059——2009063 指导老师：高勇伟王利英 院系：机械学院 教研室：工程机械 课程设计任务书 教研室 课程设计计划书 注：指导老师在课程设计期间每天指导时间不少于2小时。 教学院长、教学主任：_________________ 教研室主任：__________________填表人：____________________填表时间：2012 年12月20日 结构力学与钢结构课程设计 钢吊车梁设计分组及设计参数 2、吊车采用大连重工起重集团有限公司2003年DSQD系列产品。 华北水利水电学院 课程设计 指导书 2012——2013学年 第一学期 环节名称：结构力学与钢结构课程设计学生专业班级：2009059——2009063 指导老师：高勇伟王利英 院系：机械学院 教研室：工程机械 结构力学与钢结构课程设计指导书 钢吊车梁设计概述 一、吊车梁所承受的载荷 吊车在吊车梁上运动产生三个方向的动力荷载：竖向荷载和沿吊车梁纵向的水平荷载。如图1所示。 图1 吊车梁承受荷载 纵向水平荷载是指吊车刹车力，其沿轨道方向由吊车梁传给柱间支撑，计算吊车梁截面时不予考虑。吊车梁的竖向荷载标准值应采用吊车最大轮压或最小轮压。 吊车沿轨道运行、起吊、卸载、以及工件翻转时将引起吊车梁振动。特别是当吊车越过轨道接头处的空隙时还将发生撞击。因此在计算吊车梁及其连接强度时吊车竖向荷载应诚意动力系数。对悬挂吊车（包裹电动葫芦）及工作级别A1--A5的软钩吊车，动力系数可取1.05：对工作级别A6--A8的软钩吊车、硬钩吊车和其他种吊车，动力系数可取1.1。 吊车的横向水平荷载由小车横行引起，其标准值赢取横行小车重量与额定起重之和的下列百分数，并乘以重力加速度： （1）软钩吊车：当额定起重量不大于10吨时，应取12%；当额定起重量为16--50吨时，应取10%；当额定起重量不小于75吨时，应取8%。 结构力学论文 ————————————————————————————————作者: ————————————————————————————————日期: 成绩 土木工程与建筑学院 结构力学论文 (201６—2017 学年度第一学期) 课程名称：结构力学 论文题目: 浅谈位移法 任课教师： 姓名: 班级： 学号： 2０17 年 1 月 1 日 浅谈位移法 摘要位移法是超静定结构分析的基本方法之一，也称变位法或刚度法,通常以结点位移作为基本未知数。位移法有两种计算方式，一种是应用基本结构列出典型方程进行计算,另一种是直接应用转角位移方程建立原结构上某结点或截面的静力平衡方程进行计算。 关键词基本原理典型方程超静定结构 一、简介 位移法以广义位移（线位移和角位移)为未知量，求解固体力学问题的一种方法。位移法的思想是法国的Ｃ.-L.-M.-H.纳维于１82６年提出的。 位移法是解决超静定结构最基本的计算方法,计算时与结构超静定次数关系不大,相较于力法及力矩分配法,其计算过程更加简单，计算结果更加精确,应用的范围也更加广泛，可以应用于有侧移刚架结构的计算。此外，对于结构较为特殊的体系,应用位移法可以很方便地得出弯矩图的形状,位移法不仅适用于超静定结构内力计算，也适用于静定结构内力计算，所以学习和掌握位移法是非常有必要的。 二、计算种类 1.典型方程法 位移法可按两种思路求解结点位移和杆端弯矩:典型方程法和平衡方程法。下面给出典型方程法的解题思路和解题步骤。 1.1位移法典型方程的建立： 欲用位移法求解图a所示结构,先选图b为基本体系。然后,使基本体系发生与原结构相同的结点位移,受相同的荷载，又因原结构中无附加约束，故基本体系的附加约束中的约束反力（矩)必须为零，即:R1=0，R2=０。 而Rｉ是基本体系在结点位移Ｚ1，Z2和荷载共同作用下产生的第i个附加约束中的反力（矩）,按叠加原理Rｉ也等于各个因素分别作用时（如图c,d,e所示）产生的第i个附加约束中的反力(矩)之和。于是得到位移法典型方程： 《高等钢结构原理》第3章塑性设计 第4章抗震性能 作业 目录 1第3.1b题 (1) 1.1剪力对受弯截面的极限抗弯承载力的影响 (1) 1.2钢材应力-应变曲线强化对受弯截面的极限抗弯承载力的影响 (5) 2第3.2c题 (7) 3第3.3c题 (9) 3.1各种塑性铰、塑性区方法的概念、假设和使用情况 (9) 3.1.1典型弹塑性铰法 (9) 3.1.2等效荷载塑性铰法 (9) 3.1.3精化塑性铰法 (10) 3.1.4伪塑性区法 (10) 3.1.5改进塑性铰法 (11) 3.1.6典型塑性铰区法 (11) 3.1.7准塑性铰区法 (12) 3.2各种塑性铰、塑性区方法的研究和应用进展 (12) 4第3.4a题 (15) 4.1模型的建模 (15) 4.1.1截面选取 (15) 4.1.2模型建立 (16) 4.2结果与分析 (17) 4.2.1应力与变形云图 (17) 4.2.2无量纲位移和弯矩图 (21) 4.2.3无量纲极限弯矩对比图 (21) 4.3结论和收获 (22) 5第3.5a题 (23) 5.1模型建立 (23) 5.1.1建模-2层单跨平面框架 (23) 5.1.2建模-4层单跨平面框架 (24) 5.2有限元计算结果 (25) 5.2.1结果-2层单跨平面框架 (26) 5.2.2结果-4层单跨平面框架 (28) 5.2.3综合结果对比 (30) 5.3分析 (31) 6第4.1b题 (32) 6.1滞回曲线的理解 (32) 6.2算例分析 (33) 7第4.2a题 (35) 7.1钢支撑的滞回曲线特点 (35) 7.2钢支撑的滞回曲线模拟要点 (36) 7.3钢支撑滞回曲线模拟 (37) 8第4.3a题 (38) 8.1屈曲约束支撑的构成与原理 (38) 8.2屈曲约束支撑研究与设计现状 (40) 8.2.1试验与理论研究 (40) 8.2.2设计现状和工程应用 (41) 9第4.4b题 (43) 9.1目前的抗震设计的局限性 (44) 9.2基于性能的结构抗震设计的优点 (45) 9.3基本思想和基本步骤 (45) 9.3.1基本思想 (45) 9.3.2基本步骤 (45) 9.4性能目标 (45) 9.4.1地震水平 (46) 9.4.2性能水平 (46) 9.4.3性能目标的确定 (46) 9.5设计方法 (46) 9.5.1承载力设计方法 (46) 9.5.2基于位移的设计方法 (46) 9.5.3能量设计方法 (47) 9.6目前存在的困难 (47) 9.7国内外研究进展 (48) 10参考文献 (49) 振动力学课程设计报告 课设题目： 单位： 专业/班级： 姓名： 指导教师： 2011年12月22日 一、前言 1、课题目的或意义 振动力学课程设计是以培养我们综合运用所学知识解决实际问题为目的，通过实践，实现了从理论到实践再到理论的飞跃。增强了认识问题，分析问题，解决问题的能力。带着理论知识真正用到实践中，在实践中巩固理论并发现不足，从而更好的提高专业素养。为认识社会，了解社会，步入社会打下了良好的基础。 通过对GZ电磁振动给料机的振动分析与减振设计，了解机械振动的原理，巩固所学振动力学基本知识，通过分析问题，建立振动模型，在通过软件计算，培养了我们独立分析问题和运用所学理论知识解决问题的能力。 2、课题背景： 随着科学技术发展的日新月异，电磁振动给料机已经成为当今工程应用中空前活跃的领域，在生活中可以说是使用的广泛，因此掌握电磁振动给料机技术是很有必要的和重要的。 GZ系列电磁振动给料机广泛应用于矿山、冶金、煤炭、建材、轻工、化工、电力、机械、粮食等各行各业中，用于把块状、颗粒状及粉状物料从贮料仓或漏斗中均匀连续或定量地给到受料装置中去。特别适用于自动配料、定量包装、给料精度要求高的场合。例如，向带式输送机、斗式提升机，筛分设备等给料；向破碎机、粉碎机等喂料，以及用于自动配料，定量包装等，并可用于自动控制的流程中，实现生产流程的自动化。 GZ电磁振动给料机的工作原理： GZ电磁振动给料机的给料过程是利用电磁振动器驱动给料槽沿倾斜方向做直线往复运动来实现的,当给料机振动的速度垂直分量大于策略加速度时,槽中的物料将被抛起,并按照抛物线的轨迹向前进行跳跃运动,抛起和下落在1/50秒完成,料槽每振动一次槽中的物料被抛起向前跳跃一次,这样槽体以每分钟3000次的频率往复振动,物料相应地被连续抛起向前移动以达到给料目的。 GZ系列电磁振动给料机主要用途: 第一章 单自由度系统 1、1 总结求单自由度系统固有频率的方法与步骤。 单自由度系统固有频率求法有:牛顿第二定律法、动量距定理法、拉格朗日方程法与能量守恒定理法。 1、 牛顿第二定律法 适用范围:所有的单自由度系统的振动。 解题步骤:(1) 对系统进行受力分析,得到系统所受的合力; (2) 利用牛顿第二定律∑=F x m && ,得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 2、 动量距定理法 适用范围:绕定轴转动的单自由度系统的振动。 解题步骤:(1) 对系统进行受力分析与动量距分析; (2) 利用动量距定理J ∑=M θ &&,得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 3、 拉格朗日方程法: 适用范围:所有的单自由度系统的振动。 解题步骤:(1)设系统的广义坐标为θ,写出系统对于坐标θ的动能T 与势能U 的表达式;进一步写求出拉格朗日函数的表达式:L=T-U ; (2)由格朗日方程 θθ ??- ???L L dt )(&=0,得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 4、 能量守恒定理法 适用范围:所有无阻尼的单自由度保守系统的振动。 解题步骤:(1)对系统进行运动分析、选广义坐标、写出在该坐标下系统的动能T 与势能U 的表达式;进一步写出机械能守恒定理的表达式 T+U=Const (2)将能量守恒定理T+U=Const 对时间求导得零,即 0) (=+dt U T d ,进一步得到系统的运动微分方程; (3) 求解该方程所对应的特征方程的特征根,得到该系统的固有频率。 1、2 叙述用衰减法求单自由度系统阻尼比的方法与步骤。 用衰减法求单自由度系统阻尼比的方法有两个:衰减曲线法与共振法。 方法一:衰减曲线法。 求解步骤:(1)利用试验测得单自由度系统的衰减振动曲线,并测得周期与相邻波峰与波谷的幅值i A 、1+i A 。 (2)由对数衰减率定义 )ln( 1 +=i i A A δ, 进一步推导有 2 12ζ πζδ-= , 结构力学课程设计报告 系别：（） 专业：（） 班级：（） 姓名：（） 指导教师：（） 一、绪言 1、课程设计目的或意义： 1、通过实验及数据分析熟练掌握结构力学求解器的使用方法，了解求解器的主要功能，了解数据输入和输出的基本操作过程，主要参数的意义和编辑方法。 2、通过实践进一步了解结构在广义荷载作用下内力和位移的分布状态和变化规律，从而指导我们探索和发现更合理的结构形式，为将来的学习和科研工作打下坚实的基础 2、结构的工程应用背景简介： 此次设计的结构是桥梁结构，在生活中桥梁在交通运输中起着重要的作用，比如架在江湖、峡谷之间的桥梁起着连接两地的纽带作用。桥梁之上可以过行人、汽车、火车。极大的缩短了两地之间的距离，方便又快捷。 3、课程设计的主要内容： 一：了解明确课程设计的目的，查找工程实际中的桥梁结构 二：参考实际结构设计自己的桥梁结构。 三：估计轴力，初步选择桥梁的钢材。 四：做出内力图。 五：校核，再择钢材。 六：总结优化。 二、结构设计与荷载简化 1、结构简介 此结构形状主要由三角形组成的的下承式组合结构 2、结构参数： 本次设计的桥梁结构跨度为四十米，高二十米。结构中杆件间主要以铰接连接。根据桥梁及承载要求，材料为Q235刚，极限压应力为300MPa,E=210GPa 选择20b号工字型刚，截面面积为46.5平方厘米 3、荷载简化与分析： 设计的结构为火车通道，主要承受火车的质量。将火车看作质量分布均匀的，所受均布荷载为50KN/m 三、结构内力和变形分析 1、结构计算简图 2、内力分析 结构轴力图 结构剪力图 1 11 浅议“动力有限元法” 摘要：有限元法是目前应用最为广泛的一种离散化数值方法，其基本思想就是人为地将连续体结构分为有限个单元,规定每个单元所共有的一组变形形式，称之为单元位移模式或插值函数。该方法在工程中有着广泛的应用，比如：桥梁，建筑上部和建筑基础等。 关键词：有限元；动力；位移 Abstract: Finite element method is currently the most widely used as a discrete numerical method. Its basic idea is going to artificially continuum structure which is divided into a finite number of units. Each unit provids common to a group of deformed form, which is known as an unit displacement mode or interpolation function. This method works with a wide range of applications. Example: bridges, buildings and construction base and so on. Key words: Finite element; Force;Displacement 1 动力有限元法基本过程 有限元法是目前应用最为广泛的一种离散化数值方法，其基本思想就是人为地将连续体结构分为有限个单元,规定每个单元所共有的一组变形形式，称之为单元位移模式或插值函数[1]。动力学的有限元法同静力学问题, 是把物体离散为有限个单元体, 考虑单元的惯性力和阻尼力等动力因素的特性。在运动物体单位体积上作用的体力可以用下式表达: {}{}δδδνδρt t a -=22a - } Ps { P} { (1-1) 式中 {Ps}——静力; {δ}——位移; {}δρ22 a t a ——惯性力; {}δδδνt ——阻尼力。 用有限单元法求解动力问题的位移模式: {}e δ ] [N f} {= (1-2) 式中 [N]——形函数矩阵; {}e δ——单元节点位移矩阵。 同济大学建筑工程系研究生课程 《高等钢结构与组合结构原理》断裂与疲劳部分 任课教师：童乐为（2班） 一、概念论述题： 1.焊接钢结构的缺点及其原因 答： 1)焊接钢结构，如焊接方法不正确，焊接过程易产生热裂纹、冷裂纹、层 状撕裂、未熔合及未焊透、气孔和夹渣六种缺陷。缺陷将成为焊接钢结 构断裂的起源； 2)焊接对钢构件局部加热后冷却，不均匀的温度使焊接钢结构内部存在残 余应力和残余变形（焊缝处钢材受拉，远离焊缝处受压），和其他因素结 合在一起，可能导致开裂，使构件部分截面提前进入塑性，降低受压构 件的稳定临界承载力； 3)焊接钢结构连接具有较大刚性。当出现三条相互垂直的焊缝时，材料的 塑性变形很难发展，钢材三向受拉，容易发生脆断； 4)焊接使结构形成连续的整体，焊接钢结构易开裂，且一旦裂缝开展，可 能一断到底（止裂性能差），不像栓接和铆接能在接缝处裂缝终止； 5)焊接钢结构容易产生热影响区，是焊接连接的薄弱部位，当输入的热量 不大冷却速率很快时，出现钢材强度提高、塑性韧性降低的脆硬现象； 6)由于高强度钢材对缺陷敏感，用高强钢材做结构，构建中存储的应变能 高，断裂的危险性更大。 7)工地焊接，焊接质量难于保证，离散性大，且耽误工期。从发展预制装 配建筑角度讲，钢结构适合工厂焊接，现场栓接。 2.裂纹类型和裂纹尖端附近的应力场特点 答： 断裂力学将裂纹分为三种基本类型，即张开型裂纹（I型）；滑开型裂纹（II 型）；撕开型裂纹（III型） 1)张开型（最常见，最危险）：拉力与裂纹平面垂直，如图1（a）； 2)滑开型：受平行于裂纹面、同时垂直于裂纹前缘的剪应力作用，使裂纹 上下二面产生相对滑移，如图1（b）; 3)撕开型：受平行于裂纹面、同时平行于裂纹前缘的剪应力作用，使裂纹 上下二面错开，如图1（c）； 科学技术学院 课程设计报告 2012----2013学年第二学期 学生姓名： 学号： 专业班级： 时间： 17周（6.17-6.21） 理工学科部 一、课程设计目的 1. 通过实验及数据分析熟练掌握结构力学求解器的使用方法，了解求解器的主要功能，了解数据输入和输出的基本操作过程，主要参数的意义和编辑方法。 2.通过实践进一步了解结构在广义荷载作用下内力和位移的分布状态和变化规律，从而指导我们探索和发现更合理的结构形式，为将来的学习和科研工作打下坚实的基础。 二、课程设计内容 （一）对三类桁架进行受力分析 1、平行弦桁架分析 变量定义,h=1,l=6 变量定义,c=1/6,h=c*l 结点,1,0,0 结点,2,1/6l,0 结点,3,2/6l,0 结点,4,3/6l,0 结点,5,4/6l,0 结点,6,5/6l,0 结点,7,6/6l,0 结点,8,6/6l,h 结点,9,5/6l,h 结点,10,4/6l,h 结点,11,3/6l,h 结点,12,2/6l,h 结点,13,1/6l,h 结点,14,0/6l,h 单元,1,2,1,1,0,1,1,0 单元,2,3,1,1,0,1,1,0 单元,3,4,1,1,0,1,1,0 单元,4,5,1,1,0,1,1,0 单元,5,6,1,1,0,1,1,0 单元,6,7,1,1,0,1,1,0 单元,7,8,1,1,0,1,1,0 单元,8,9,1,1,0,1,1,0 单元,9,10,1,1,0,1,1,0 单元,10,11,1,1,0,1,1,0 单元,11,12,1,1,0,1,1,0 单元,12,13,1,1,0,1,1,0单元,13,14,1,1,0,1,1,0 单元,14,1,1,1,0,1,1,0 单元,14,2,1,1,0,1,1,0 单元,2,13,1,1,0,1,1,0 单元,13,3,1,1,0,1,1,0 单元,3,12,1,1,0,1,1,0单元,12,4,1,1,0,1,1,0 单元,4,11,1,1,0,1,1,0 单元,4,10,1,1,0,1,1,0 单元,10,5,1,1,0,1,1,0 单元,5,9,1,1,0,1,1,0 单元,9,6,1,1,0,1,1,0 单元,6,8,1,1,0,1,1,0结点支承,1,3,0,0,0结点支承,7,1,0,0结点荷载,14,1,0.5,-90结点荷载,13,1,1,-90结点荷载,12,1,1,-90结点荷载,11, 1,1,-90结点荷载,10,1,1,-90结点荷载,9,1,1,-90结点荷载,8,1,0.5,-90 问题一：许可载荷试验分析 在本学期材料力学的学习过程中，有幸继续在叶敏老师的班上学习，本学期中叶老师延续去年理论力学课通过设计试验来锻炼学生动手操作能力的教学方式，设计了“许可载荷试验”这样一个项目。 题目即用A4纸制作成如图形状 的，测试其许可载荷。并通过裁剪制 作出符合要求的纸形。 在制作过程中，为了使数据更有 规律性，同时制作起来更方便，我们 选取中间为正圆弧，并且两侧对称。 根据圣维南定理，可以推测中间 受力基本均匀，且中间最窄，应力最大，最先断。试验也得以验证。 数据分析，我认为误差20克是很难达到的。分析如下： 1.中间裁剪误差： 中间受力均匀，可假设中间的应力σ=m*g/S，S为中间的截面 面积，许可应力为固定值，S与宽度d成正比，所以所能承受 的质量m与d成正比。根据数据对应关系，d=2cm时，m至少 为4kg（实际值大概在7至8kg），根据正比关系，每毫米的 误差在200克以上，也就是说裁剪时误差超过一毫米，则误 差就会超过200克，相对于要扣除50分。而实际学生使用的 制图工具精确度为1毫米，所以可见，误差难以控制。 2.平行度误差 根据线性分析，所测质量为1Kg 时，纸条中间宽度在3毫米左右 （根据纸质不同），而两次受力 区域宽度为6cm，是中线宽度的 20倍。 及受力不是竖直方向，对于三毫 米的宽度，是非常容易出现撕裂 的现象，两侧不是同时断，即应力不均，使m偏小。纸质为 纤维，更容易出现内部结构变动，从而不满足材料力学连续 性、各项同性等的假设。 综上，容易出现误差的地方也是试验中必须控制的因素。为保证试验进行正常，需使两侧对称，尽量裁剪精细，同时两侧受力务必平行，否则影响会非常大。 高等钢结构理论“节点分析”综合习题 2013 （题号后方括弧内为相对难度系数） 作业提交时间：2013.12.27 作业提交场所: 书面作业：土木新楼A711室(刘静雯) 或电子作业：yiyichen_tj@https://www.doczj.com/doc/de17345481.html, (以回复为准) 作业规格：书面作业第一页首行或电子作业文档名：学号+姓名+题号.扩展名 01[1.0] 梁柱节点如图01示。设梁柱钢材均为Q345，h b×b b×t fb×t wb =500×250×20×12（h表示截面全高，下标b表示beam，f表示flange，w表示web），h c×b c×t fc×t wc = 400×350×22×14（下标c表示column）。不考虑梁端剪力对连接的影响。问： （1）设图示连接中柱身未设加劲肋的情况。假定翼缘采用一级对接焊缝、腹板采用焊脚尺寸h f=14mm的双面角焊缝。则保证该连接不失效，梁端作用的弯矩设计值最大为多少？（2）设在梁上下翼缘对应位置柱子有横向加劲肋的情况。加劲肋厚度为20mm，宽度为120mm。倘梁端弯矩达到其截面全塑形弯矩，计算该节点承载能力是否满足强度要求。（3）如腹板改为摩擦型高强度螺栓连接（图02b），试选择螺栓级别、直径、排列等。设梁端弯矩达到其在边缘屈服弯矩值。 图01a 图01b 02[0.9]梁柱节点如图02示。设钢材均为Q345，h b×b b×t fb×t wb =500×250×20×12（h表示截面全高，下标b表示beam，f表示flange，w表示web），h c×b c×t fc×t wc = 400×350×22×14（下标c表示column），梁上下翼缘分别通过钢盖板连接于柱，上下钢盖板尺寸为h×b×t=270×200×14，问： （1）倘三面围焊焊缝全长满焊，并假定柱子翼缘能充分抵抗局部变形，试计算在梁端弯矩作用下该连接的弹性刚度。 （2）在不改变柱梁截面和连接形式的条件下，如要使该刚度值降低一半，可采用哪些办法？（3）从弯矩传递和剪力传递方面入手，讨论该连接构造的缺点。 图02 03[1.0] 梁柱节点如图03示。梁上下翼缘通过T形件与柱子相连，连接方式采用高强度螺栓。（1）梁端与柱子间的相对转动，由哪些部件的变形引起？ （2）当梁端承受剪力与弯矩时，计算T形件的强度要考虑哪些因素？ （3）设梁柱钢材为Q235，梁截面h b×b b×t fb×t wb =500×200×20×12（h表示截面全高，下标f表示flange，w表示web），长8m，承受均布荷载；柱截面h c×b c×t fc×t wc = 400×350×22×14（下标c表示column）。设梁端弯矩达到其边缘屈服弯矩的0.7倍，且端弯矩为跨中弯矩的1.5倍。设计T形件的截面尺寸和相关细节（可假定宽度与梁相同）。并设计高强度螺栓的规格、大小、数量（假定螺栓采用摩擦型连接，抗滑移系数自定）。 （4）定性讨论若要求端弯矩为跨中弯矩的1.8倍或1.0倍，T形件的设计分别会有何变化。 图03 04[0.9] 对图04的梁柱节点连接刚度进行讨论。已知梁截面h b×b b×t fb×t wb =500×250×16×10（h表示截面全高，下标f表示flange，w表示web），梁跨8m；柱截面h c×b c×t fc×t wc = 400×300×20×12，柱高3.2m。节点取自多层框架，结构有侧移。假定T形件翼缘（与柱相连）250×22mm，腹板（与梁相连）350×16mm，翼缘与腹板的宽度（垂直纸面方向）均为240mm。10.9级高强度螺栓规格为M24，螺栓中距均为80mm，边距不小于50mm。（1）假定螺栓无滑移，试计算节点的抗弯刚度。 浙江大学全日制硕士专业学位研究生培养方案 能源系动力工程领域（代码：430107） 一、培养目标： 本学科主动适应创新型国家建设，主动迎接国际性竞争，满足国家经济建设和社会发展中面临的多样性、全方位、高水平的人才需求，培养德、智、体全面发展的动力工程学科应用型、复合式高层次工程技术和工程管理人才。本学科培养的硕士研究生应达到以下要求：拥护党的基本路线和方针政策，热爱祖国，遵纪守法，具有良好的职业道德和敬业精神，具有科学严谨的求真务实的学习态度和工作作风，身心健康。掌握动力工程领域坚实的基础理论、较宽厚的专业知识以及先进方法和手段，受到良好的科学研究和工程技术训练，熟练掌握一门外国语，具有熟练的计算机应用技能，具有独立从事动力工程领域中的工程设计、工程实施、工程研究、工程开发、工程管理等能力。 二、学制：2年 三、主要研究方向： 五、培养环节要求 1、专业实践要求： 在学期间保证半年(应届一年)实践教学，并撰写实践总结报告。 2、读书报告要求： 读书报告要求：在学期间做读书报告或seminar 4次，其中至少公开在学科的学术论坛做读书报告1次。完成累计4次计2学分。 3、开题报告要求： 学位论文选题应来源于工程实际或具有明确的工程技术背景,可以是新技术、新工艺、新设备、新材料、新产品的研制与开发。开题报告要求对论文选题意义、主要研究内容和研究方案等作出论证，经导师（组）审定通过后，开始撰写学位论文。在入学后第一学年末完成。 4、专业外语要求： 5、发表论文要求： 学位论文形式可以多种多样，可采用调研报告、应用基础研究、规划设计、产品开发、案例分析、项目管理等形式。内容可以是：工程设计与研究、技术研究或技术改造方法研究、工程软件或软件开发、工程管理等 六、其他（需要说明的问题，可不填） 桩基础课程设计题目：某机械加工车间桩基设计指导教师： 班级： 姓名： 学号： 建筑工程学院 2010年7月21日 某机械加工车间桩基设计 一、设计资料 1、某机械粗加工车间上部结构（柱子300×400mm2)传至基础顶面的最大荷载为：轴力F k=4500KN，弯矩M k=200KN.m，剪力H k=35KN。 2、工程地质勘察报告引致课程指导书 3、土层名称及厚度如下图所示，地下水位为-0.50m 附表: 土的物理力学性质指标表 二、设计过程 1、确定桩形、截面 根据结构类型和层数，荷载情况、地质条件和施工能力等，选择预制桩，其截面尺寸为400?400mm2。 2、选择桩长 暂取桩顶伸入承台的长度为50mm，承台埋深1.5m，承台高度1.0m，钢筋保护层厚度70mm 则承台有效高度为：h0=1.0-0.070=0.93m 桩中间段长：h1=15-1.50 =13.5m 桩端进入持力层厚度：4.875d=4.875?400=1950mm 桩长为：h=0.05+13.5+0.5+1.95=16.00m 3、初步设定承台的地面标高，承台底面面积，选择桩和承台的混凝土强度等级 初定承台标高为：-1.5m，假定承台底面面积为8m2 为便于施工，桩和承台的混凝土强度等级均取C30 4、确定单桩承载力 KN l q u A q R i sis p p ps .27402.45)3704.919.35.012.5 2.6019.21.00.4(2040.414502a =?+?+?+?+??+?=+=∑ 5、确定桩数 根 根，暂取88.57.2 740)1764500(2.1)(2.1176.012.44105.12.4420a k =+?=+≥=???-???=-=R G F n KN Ah Ad G k w w G K γγ 6、桩的平面布置 初选承台尺寸 桩距：取桩距S=1200m, 承台长边：a=2×(0.6+0.4+0.4+0.3+0.3)=4m 承台短边: b=2×(0.4+0.3+0.3)=2m 7、单桩承载力验算 取承台及其上土的平均重度γG =20KN/m 3 桩顶平均竖向力： KN R KN n G F Q a k k k 2.74084.558 1764500=<=+= +=22max max min 2.142.1).0135200(84.55)(???+±=+±=∑i K K k x x h H M Q Q高等燃烧学复习题参考答案集
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