结构动力学及其工程应用
0859土木水利专业学位研究生核心课程指南
一、课程概述
本课程是土木水利类专业学位硕士研究生的一门专业核心课。本课程在本科期间所学的结构力学基础上，进一步研究杆系结构在动荷载作用下的受力分析，为进一步学习有关专业课、进行科学研究和工程实践奠定基础。通过本门课程学习，要求对结构动力学的研究对象和研究内容有深刻的认识，全面系统地掌握结构动力学的基本概念、基本理论、基本方法和实验技能，能够综合运用结构动力学的理论和方法解决实际工程中的抗震设计问题、隔震(振)和减振等问题。
二、先修课程
高等数学、理论力学、材料力学、结构力学。
三、课程目标
1.理解结构动力学的基本原理和方法；
2.建立结构的动力学模型和运动方程；
3.掌握单自由度体系和多自由度体系的动力分析原理和方法；
4.掌握结构振动测量和动力实验的基本技能；
5.应用结构动力学理论进行结构地震反应分析和抗震设计；
6.应用结构动力学理论进行实际工程的隔震(振)和减振设计。
四、适用对象
土木水利类专业学位硕士研究生
五、授课方式
课堂教学、辅导课、讨论课、实验课
六、课程内容
(一)课程内容
1.绪论：动荷载及分类；振动系统及分类；动力自由度的确定；结构的离散化；结构运动方程的建立。
2.单自由度体系的振动分析：无阻尼单自由度体系自由振动分析，频率和周期的计算；粘滞阻尼理论，阻尼比及确定；有阻尼单自由度体系自由振动分析；简谐荷载作用下单自由度体系的受迫振动分析，动力系数；一般动荷载作用下单自由度体系振动的受迫振动分析，杜哈梅积分；支座扰动影响；广义单自由度体系的振动分析。
3.多自由度体系的振动分析：多自由度体系的无阻尼自由振动，自振频率和振型的性质及计系；振动的正交性及其物理意义；广义质量、广义刚度；阻尼矩阵、正交阻尼矩阵的构造、振型阻尼比；多自由度体系的有阻尼自由振动分析；多自由度体系受迫振动分析的振型分解法。
4.无限自由度体系的振动分析：无限自由度体系的自由振动；用振型分解法计算无限自由度体系的简谐受迫振动；用有限元法作动力计算。
5.结构动力特性的实用计算方法：用迭代法求基频和基本振型；用迭代法求高阶自频及高阶振型；用瑞利法计算基频；用瑞利-里兹法计算最低几阶自频及振型。
6.结构地震反应分析：单自由度弹性体系的水平地震作用，地震反应谱；振型分解反应谱法；底部剪力法。
7.结构振动测量与实验：结构振动的测量，振动测量仪器：加速度计、位移计；自由振动实验；受迫振动实验；结构动力检测与损伤识别的基本概念。
8.结构隔震(振)与减振：隔震(振)原理，力的传递和隔振，基底振动的隔离(隔震)；结构振动控制的基本概念；结构被动减振技术：调谐质量阻尼器(TMD)，调液质量阻尼器(TLD)，耗能阻尼器；其他减振技术。
(二)重点
结构运动方程的建立；单自由度体系的自由振动分析，单自由度体系的简谐振动分析；多自由度体系的自由振动分析，自振频率和振型的计算，振型的正交性；多自由度体系受迫振动的振型分解法；结构动力特性的实用计算方法；结构地震反应分析。
(三)难点
结构运动方程的建立，单自由度体系的受迫振动分析；振型的正交性；振型分解法；结构动力特性的实用计算方法；地震反应谱；隔震(振)的基本原理。
七、考核要求
习题作业(30%)；课程报告(10%)；卷面考试(60%)。
八、编写成员名单
吕大刚（哈尔滨工业大学）、李正良（重庆大学）
