结构动力学相关概念介绍（一）

整个结构动力学围绕着广义动力学方程展开，如下：

动力学问题求解问题类型一般包括：瞬态+冲击+碰撞等；

动力学问题的求解方法：显式+隐式等；

结构动力学计算时考虑惯性力必须打开时间积分；

理想状态下可以不考虑阻尼进行计算，实际情况需要考虑阻尼；阻尼常见形式以瑞利阻尼的形式进行添加：

或者通过恒定阻尼系数进行添加，一般阻尼量级分为小阻尼（<1）、显著阻尼（1~5）、非常显著阻尼（5~10）、大阻尼（>10）；

每一种物理现象都要按照一定类型的动力学分析来解决。在工程应用中，经常使用的动力学分析类型，包括以下几种：

01 模态分析：

是研究结构动力特性的一种方法，一般应用在工程振动领域。其中，模态是指机械结构的固有振动特性，每一个模态都有特定的固有频率、阴尼比和模态振型。其典型分析包括机器、建筑物、飞行器、船舶、汽车等。

02 谐响应分析：

用于确定结构对稳态简谐载荷的响应，如对旋转机械的轴承和支撑结构施加稳定的交变载荷，这些作用力随着转速的不同引起不同的偏转和应力。

03 响应谱分析：

用于分析结构对地震等频谱载荷的响应，如在地震多发区的房屋框架和桥梁设计中应使其能够承受地震载荷。

04 随机振动分析：

用来分析部件结构对随机振动的响应，如太空飞船和飞行器部件必须能够承受持续一段时间的变频载荷。

05 瞬态动力学分析：

用于分析结构对随时间变化的载荷的响应。例如，设计汽车保险杠可以承受低速撞击；设计网球拍框架，保证其承受网球的冲击并且允许发生轻微的弯曲。

所有的动力学分析从根本上都可以采用时程分析法。时程分析法是最直接，也是最完整的，理论上它可以考虑系统中各种非线性因素的影响，对系统和激励一般没有特殊要求。但是在工程中，随机振动分析往往采用基于频域（谱）的分析方法，时程分析法作为谱分析方法的补充。

主要原因有：

1、时程分析每次分析只能基于一个样本分析，结果也只能代表整个空间的一部分；如果需要得到相对完整的结果，需要对大量样本进行计算，并进行统计分析；

2、时程分析需要花费的计算资源较大，耗费时间长，并且后处理相对复杂；

3、时程分析过程还需要处理很多问题，如分析步长的设置、结构的刚体漂移等，特别是随机振动问题，还有一些非常难处理的东西。

但基于谱分析的方法也有一些局限性：

1、只能处理线性问题；

2、得到的结果是概率意义下的，并且丢失了相位信息；

3、结构中点与点之间的相对位移无法获取。