- •Основные положения теории динамических расчётов деформируемых систем с конечным числом степеней свободы масс
- •1.1. Термины, понятия и определения
- •1.2. Основные символы и обозначения
- •1.3. Предпосылки и гипотезы динамического расчёта. Принципиальная расчётная модель деформируемой системы с сосредоточенными массами
- •1.4. Степени свободы масс
- •1.5. Уравнения динамики деформируемых систем с конечным числом степеней свободы масс
- •1.5.1. Уравнения для общего случая движения
- •1.5.1.1. Использование матрицы податливости системы
- •1.5.1.2. Уравнения движения с матрицей жёсткости системы
- •1.5.2. Систематизация и анализ вариантов уравнений динамики
- •1.5.3. О численном решении уравнений динамики систем с конечным числом степеней свободы масс
- •1.5.4. Свободное движение и собственные колебания
- •1.5.4.1. Уравнения свободного движения, их решение;
- •1.5.4.2. Характеристическое ( частотное ) уравнение;
- •Дополнительные сведения о собственных векторах j и y
- •1.5.4.4. Расчёт на собственные колебания
- •1.5.5. Вынужденное движение; установившиеся колебания от вибрационных воздействий
- •1.6. Обобщённые перемещения, группировка неизвестных и учет симметрии в динамических расчётах
- •1.7. О приближённом определении частот
- •2. Некоторые инженерные приложения динамики систем с конечным числом степеней свободы масс
- •2.1. Кинематическое возбуждение движения деформируемой системы. Понятие о расчёте на сейсмические воздействия
- •2.2. Понятие об аэроупругости и расчётах сооружений на ветровые нагрузки
- •2.3. Защита сооружений и конструкций от динамических воздействий
- •3. Примеры динамических расчётов статически неопределимых стержневых систем с сосредоточенными массами
- •Задача 3.1. Расчёт плоской стержневой системы на собственные и вынужденные колебания
- •3.1.1. Динамический расчёт рамы
1.2. Основные символы и обозначения
Изображение
на расчетной схеме
и
примечания m
m
,
Im
m – масса;
I
Точечная
Сосредоточенная
масса
неточечная масса ds ds
( в пространстве – Imx , Imy , Imz );
n
yk
(t)
( yk
)
механической системы;
y
yi
(t)
( yi
)
сосредоточенной массы, соот-
yi
+1
(t)
(
yi
+1
)
боды ( i = 1, 2, ..., n ), в произ-
Линейные
и угловые перемещения обозначаются
единообразно, различаясь индексами (
номерами
)
:
yi
(t),
yk
(t).
В
литературе встречаются и другие
обозначения, например
в
[
1
]
–
yi
(
либо
Zi
)
и
vi
вместо
yi
(t)
и
yi
соответст-венно.
yi – амплитуда перемещения yi (t);
J
Ji
(t)
Jk
(t)
Ji
+1
(t)
неточечной сосредоточенной
массы ) по направлению пере-
Ji
Jk
Ji
+1
времени t ;
Ji – амплитуда инерционного сило-
вого фактора Ji (t) ;
FDi (t), FDi – диссипативная сила ( сила неупругого сопротивления
движению по направлению yi (t) ) соответственно в произ-
вольный момент времени t и амплитудная – изображаются анало-
гично Ji (t) и Ji ;
– обобщённая ( приведённая ) характеристика масс, порожда-
ющих инерционный силовой фактор Ji (t):
– если
yi
(t)
– линейное перемещение (
Ji
(t)
–
сила
инерции
),
– если
yi
(t)
– угол поворота (
Ji
(t)
–
инерционный момент
);
ai =/m0 ( i = 1, 2, ..., n ) – относительные массы ( здесь m0 – пара-
метр массы, через который выражаются все массы системы );
a = diag [ a1 a2 ... ai ... an ] a1 a2 ... ai ... an диагональная матри-
ца относительных масс;
F
F(t)
q(t)
M(t)
намических воздействий в про-
(t)
( соответственно сила, момент,
F
q
M
нагрузки, смещение связи );
F
динамических воздействий;
– угловая частота собственных
Определение
«угловая» в на-званиях частот
и
F
обычно опускается для краткости.
В
случаях собственных и гар-монических
вынужденных колеба-ний технические и
угловые часто-ты
связаны
соотношениями
f
=
/(2)
и
fF
=
F
/(2).
F – угловая частота возмущающих
вибрационных ( гармонических )
воздействий и установившихся
вынужденных гармонических
колебаний при этих воздействи-
ях;
f , fF – технические частоты собствен-
ных и вынужденных колебаний;
0= или = C0 0= , а также 0== m0 2 или = = = – собственное значение ( собственное число )
в задаче о собственных колебаниях ( С0 – параметр жёстко-
Собственные
значения 0
и
и характеристичеcкие
числа0
и
используются в динамических рас-чётах
по
уравнениям,
в
которых упругие свойства системы
описы-ваются
матрицей
податливости.
В
расчётах по уравнениям, со-держащим
матрицу
жёсткости
системы, применяются характери-стики
0,
F
,
F
,
0,
F
и F
.
Возможно
также:
=
2
;
=
2
;
F
=;
F
=.
0F = или F= C0 0, F = ,
а также 0, F = = или
F = = = – характерис-
ческих вынужденных
колебаний;
– собственный вектор:
J = [ J1 J2 … Ji … Jn ]т – собственный вектор инерционных
силовых факторов;
y = [ y1 y2 … yi … yn ]т – собственный вектор перемещений,
где Ji = Ji /Jk ; yi = yi /yk ; Jk и yk – амплитуды величин, прини-
маемых в качестве ведущих ;
Sdyn (t) – силовой фактор от динамического воздействия в произ-
вольный момент времени t ( динамическое усилие, реакция
опоры, напряжение ); Sdyn – его амплитуда;
Smax , Smin – максимальное и минимальное расчетные значения
полного силового фактора S(t) = Sconst + Stemp + Sdyn(t),
где Sconst и Stemр – значения силового фактора S соответственно
от постоянных и всех временных квазистатических воздей-
ствий:
Smax = Sconst + Stemp, max + | Sdyn | ; Smin = Sconst + Stemp, min – | Sdyn | ;
S , y , – динамические коэффициенты по силовым факторам,
перемещениям и напряжениям.