Введение
Поведение конструкции, подверженной динамической нагрузке (действия с высоким ускорением) Структурная динамика - это тип структурного анализа, который охватывает поведение конструкции, подверженной динамической нагрузке (действия с высоким ускорением). Динамические нагрузки включают людей, ветер, волны, движение, землетрясения и взрывы. Любая конструкция может подвергаться динамической нагрузке. Динамический анализ может быть использован для поиска динамических перемещений, истории времени и модального анализа. Структурный анализ в основном связан с выяснением поведения физической структуры при воздействии силы. Это действие может быть в форме нагрузки из-за веса таких вещей, как люди, мебель, ветер, снег и т. Д. или какой-то другой вид возбуждения, например, землетрясение, сотрясение земли из-за взрыва вблизи и т. д. По сути, все эти нагрузки динамичны, включая собственный вес конструкции, потому что в какой-то момент времени этих нагрузок не было. Динамический и статический анализ различаются на основе того, имеет ли применяемое действие достаточное ускорение по сравнению с естественной частотой конструкции. Если нагрузка применяется достаточно медленно, то можно игнорировать инерционные силы (первый закон Ньютона о движении) и упростить анализ как статический анализ. Статическая нагрузка - это та, которая изменяется очень медленно. Динамическая нагрузка - это та, которая меняется со временем довольно быстро по сравнению с естественной частотой структуры. Если он меняется медленно, то реакция структуры может быть определена статическим анализом, но если она меняется быстро (относительно способности структуры реагировать), реакция должна быть определена с помощью динамического анализа. Динамический анализ для простых структур может быть выполнен вручную, но для сложных структур анализ конечных элементов может быть использован для расчета форм и частот режима.
Structural dynamics is a type of structural analysis which covers the behavior of a structure subjected to dynamic (actions having high acceleration) loading. Dynamic loads include people, wind, waves, traffic, earthquakes, and blasts. Any structure can be subjected to dynamic loading. Dynamic analysis can be used to find dynamic displacements, time history, and modal analysis. Structural analysis is mainly concerned with finding out the behavior of a physical structure when subjected to force. This action can be in the form of load due to the weight of things such as people, furniture, wind, snow, etc. or some other kind of excitation such as an earthquake, shaking of the ground due to a blast nearby, etc. In essence all these loads are dynamic, including the self weight of the structure because at some point in time these loads were not there. The distinction is made between the dynamic and the static analysis on the basis of whether the applied action has enough acceleration in comparison to the structure's natural frequency. If a load is applied sufficiently slowly, the inertia forces (Newton's first law of motion) can be ignored and the analysis can be simplified as static analysis. A static load is one which varies very slowly. A dynamic load is one which changes with time fairly quickly in comparison to the structure's natural frequency. If it changes slowly, the structure's response may be determined with static analysis, but if it varies quickly (relative to the structure's ability to respond), the response must be determined with a dynamic analysis. Dynamic analysis for simple structures can be carried out manually, but for complex structures finite element analysis can be used to calculate the mode shapes and frequencies.
Перемещения
Динамическая нагрузка может иметь значительно больший эффект, чем статическая нагрузка той же величины из-за невозможности конструкции быстро реагировать на нагрузку (посредством отклонения). Увеличение эффекта динамической нагрузки дается коэффициентом динамического усиления (DAF) или коэффициентом динамической нагрузки (DLF): где u - отклонение конструкции вследствие нагрузки. Графики динамических факторов усиления против недименционального времени подъема (tr/T) существуют для стандартных функций нагрузки (для объяснения времени подъема см. анализ истории времени ниже). Таким образом, из графика можно прочитать DAF для данной нагрузки, статическое отклонение можно легко рассчитать для простых конструкций и найти динамическое отклонение.
where u is the deflection of the structure due to the applied load. Graphs of dynamic amplification factors vs non dimensional rise time (tr/T) exist for standard loading functions (for an explanation of rise time, see time history analysis below). Hence the DAF for a given loading can be read from the graph, the static deflection can be easily calculated for simple structures and the dynamic deflection found.
Анализ истории времени
История будет давать ответ структуры с течением времени во время и после применения нагрузки. Чтобы найти историю реакции структуры, нужно решить уравнение движения структуры.
Коэффициент участия в модальном секторе
Для реальных систем часто присутствует масса, участвующая в функции принуждения (например, масса земли при землетрясении) и масса, участвующая в эффектах инерции (масса самой структуры, Meq). Коэффициент участия в модельном процессе Γ представляет собой сравнение этих двух масс. Для системы с одной степенью свободы Γ = 1.