理论教育 常用的简化力学模型分析

常用的简化力学模型分析

时间:2023-06-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:动力学模型主要有以下几种:单质点体系振动模型。阻尼可根据试验确定。图2-2房屋多质点体系图2-3悬臂梁多质点体系图2-4简支梁多质点体系有限元模型。有限元模型在工程结构的动、静力分析中应用广泛。它能更加真实的把实际结构和构件用有限单元和单元节点来加以模拟,能较好地确定出结构和构件的变形状态和内力的特性,有限元在动力问题分析方面的基本理论和应用详见本书第3章。

常用的简化力学模型分析

力学模型主要有以下几种:

(1)单质点(单自由度)体系振动模型。这种体系振动模型是用一个质量体m 描述整个结构的质量体系,相应有一个维持该质量的支承刚度和一个阻尼力构成。单质点体系的力学图式可用图2-1描述。如果支撑体为柱或杆,且柱为矩形柱,则图2-1 (a)的刚度为抗弯刚度,K=EI。图2-1 (b)的刚度K=AE,图2-1 (c)的刚度K=AG,式中:E为弹模,A为杆截面积;I为惯性矩;G为剪切模量。阻尼由实验确定,也可由风险确定。

图2-1 单质点体系

(a)弯曲振动模型;(b)纵向振动模型;(c)横向剪切振动模型;(d)梁的弯曲振动模型

(2)多质点(有限个)体系振动模型。这种体系振动模型是用多个质点来代替原实际结构体系的质量体系和支撑体系。质点个数要由结构物的具体构造形式确定,同时还要视所分析目的和要求来确定。如一栋多层框架房屋(见图2-2),可等效为一个多质点体系振动模型,质量体系由在每层楼板处集结,各层刚度则为每层柱的抗剪切刚度之总和。阻尼可根据试验确定。类似如一个悬臂梁可分割成若干段,也可用多质点体系作为它的振动模型 (见图2-3),又如简支梁也可用多质点体系模拟它的振动变形特性 (见图2-4)。这种多质点体系振动模型可以模拟很多实际工程结构或构件的振动体系。

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图2-2 房屋多质点体系

图2-3 悬臂梁多质点体系

图2-4 简支梁多质点体系

(3)有限元模型。有限元模型在工程结构的动、静力分析中应用广泛。它能更加真实的把实际结构和构件用有限单元和单元节点来加以模拟,能较好地确定出结构和构件的变形状态和内力的特性,有限元在动力问题分析方面的基本理论和应用详见本书第3章。

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