Dominics 发表于 2019-12-10 10:51

单自由度体系受迫振动

这期主要带给大家在单自由度体系的自由振动。简单的说就是运动方程后面不再是0,加了一个荷载项,那么运动方程也就变成了非齐次方程了。方程如下:
二阶常系数非齐次微分方程。通解由补解和特解组成:
补解Uc(t)由体系的自由振动反应确定:
对于受迫振动体系,补解中的常数的A、B 应由微分方程的通解(补解+特解)而不能仅由补解确定!

    荷载p(t)不同,微分方程的特解Up(t)的形式是不同的。

   假设p(t)是简谐荷载,荷载的变化趋势如下。
简谐荷载作用下结构体系的运动方程:
对于无阻尼体系,该动力方程的解为:

1号框表示将荷载p0 静止地放在体系上所产生的位移;

2号框表示动力放大系数,表示简谐荷载的动力放大效应;

3号框表示按荷载作用频率振动的反应分量:稳态反应;

4号框表示按体系自振频率振动的反应分量:瞬态反应。

用图表示如下:
动力放大系数:
从图中可以看到,当b=1时,动力放大系数会变的无限大,位移特别大,这就是所说的共振效应。结构建筑物发生共振是特别危险的,所以如何避免共振在设计中就很重要。

    谐振荷载作用下单自由度体系的稳态反应解为:
   第一项按自振频率Wd 振动,由初始条件确定的自由振动反应。由于阻尼,这一项很快会衰减为零,即瞬态反应;第二项按荷载频率振动,即稳态反应;有些场合,如冲击荷载、地震等,应分析瞬态反应;一般情况下,瞬态反应对结构强迫振动分析的意义不大,这里主要讨论稳态反应的特性。

   反应的振幅与所引起的静位移的比值称为动力放大系数:
当发生共振时,


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