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考研全科400分攻略
结构动力学
第16次开课
开课时间: 2025年03月13日 ~ 2025年07月20日
学时安排: 4小时每周
进行至第8周,共19周 已有 292 人参加
立即参加
课程详情
课程评价(134)
spContent=振动现象在我们日常生活中非常普遍,相信同学们对此并不陌生,在这简单现象的背后其实还隐藏着丰富的力学知识。在本课程的学习中,通过基本的力学原理建立模型和精妙的数学求解,我们将由浅入深地学习振动问题的分析方法,探索振动现象的本质。通过本课程的学习,同学们对振动现象将有更深入的认识。
振动现象在我们日常生活中非常普遍,相信同学们对此并不陌生,在这简单现象的背后其实还隐藏着丰富的力学知识。在本课程的学习中,通过基本的力学原理建立模型和精妙的数学求解,我们将由浅入深地学习振动问题的分析方法,探索振动现象的本质。通过本课程的学习,同学们对振动现象将有更深入的认识。
—— 课程团队
课程概述

 “结构动力学”是理工科高等院校涉及振动问题相关的重要专业课程,在力学、航空航天、土建、交通等大类专业中一般用“结构动力学”作为课程名称,力学类专业还有用“振动力学”的。在机械、能源动力等专业中一般称为“机械振动”。主要讲述结构振动问题建模、分析的理论方法,以及结构在各种典型动载荷作用下的振动规律。包含将工程结构建模为单自由度、多自由度、连续弹性体的解析分析方法,以及工程结构振动的近似分析方法等。这些知识是解决航空航天、机械、能源动力、土建、交通‍等工程中振动问题的核心理论与方法,通过本课的学习,能定量或定性地认识工程结构振动运动规律,解释振动现象,掌握振动控制的基本原理,能对工程结构进行动力学优化设计、故障分析与诊断。

授课目标

通过本课的学习,能对工程振动问题进行理论建模及分析,定量或定性地认识工程结构振动运动规律,解释振动现象,掌握振动控制的基本原理,能掌握工程结构动力学优化设计、故障分析与诊断、振动控制产品研发所必需的理论基础。

课程大纲

第零讲 结构动力学绪论

1. 基本概念和典型的工程振动问题 (8:32)

2. 结构振动问题的分析步骤、简单分类 (8:10)

本讲课件

第一讲 单自由度系统:模型建立和振动分析

1. 单自由度系统振动数学建模 (10:12)

2. 多个弹性元件的等效刚度——弹簧的串并联 (10:00)

3. 实际弹簧的等效质量、无阻尼自由振动 (11:36)

4. 有阻尼自由振动 (8:14)

5. 无阻尼简谐激振 (8:23)

本讲课件

第二讲 单自由度系统:有阻尼简谐激振、频响函数和各力做功

1. 有阻尼简谐激振 (8:08)

2. 稳态响应及频响函数 (11:01)

3. 稳态响应下各力做功及基础激励 (8:28)

本讲课件

第三讲 单自由度系统:周期激振、单位脉冲激振、单位阶跃激振和冲击响应谱

1. 周期激振 (7:18)

2. 单位脉冲激振 (6:00)

3. 单位阶跃激振 (3:46)

4. 冲击响应谱 (7:19)

本讲课件

第四讲 单自由度系统:任意激振和阻尼

1. 任意激振 (6:00)

2. 阻尼(I) (7:06)

3. 阻尼(II) (9:58)

4. 阻尼(III) (6:36)

本讲课件

单元测验(一):单自由度系统

第五讲 多自由度系统:力学建模以及数学建模

1. 力学建模、数学建模方法简介 (8:08)

2. 牛顿第二定律 (8:12)

3. 达朗贝尔原理 (4:57)

4. 基于第二类拉格朗日方程的数学建模 (16:21)

本讲课件

第六讲 多自由度系统:无阻尼自由振动直接求解

1. 两自由度系统无阻尼自由振动 (12:00)

2. n自由度系统无阻尼自由振动 (8:50)

本讲课件

第七讲 多自由度系统:无阻尼自由振动模态叠加法、有阻尼受迫振动直接求解

1. 振型正交性和线性无关性 (5:14)

2. 无阻尼自由振动模态叠加法 (8:30)

3. 模态叠加法补充 (12:06)

4. 两自由度有阻尼受迫振动直接求解 (8:28)

5. 动力吸振器的设计 (11:46)

6. 动力吸振器设计目标 (7:14)

本讲课件

第八讲 多自由度系统:有阻尼受迫振动模态叠加法、频响函数和脉冲响应函数以及刚体模态

1. 有阻尼受迫振动模态叠加法 (8:07)

2. 频响函数和脉冲响应函数 (8:31)

3. 刚体模态 (6:50)

本讲课件

单元测试(二):多自由度系统

第九讲 连续体结构:杆的纵向振动和圆轴的扭转振动

1. 直杆纵向振动建模 (8:46)

2. 直杆纵向振动特性分析 (9:40)

3. 直杆纵向自由振动响应分析 (5:50)

4 圆轴扭转振动 (6:26)

本讲课件

第十讲 连续体结构:梁的横向振动(上)

1. 梁横向振动微分方程与通解 (8:45)

2. 梁横向振动特性分析 (10:00)

3. 梁弯曲自由振动响应分析 (5:55)

4. 轴向力对梁振动的影响 (7:56)

本讲课件

第十一讲 连续体结构:梁的横向振动(下)

1. 剪切变形和转动惯量对梁振动的影响(一)(8:29)

2. 剪切变形和转动惯量对梁振动的影响(二)(8:54)

3. 振型函数的正交性和受迫振动 (14:04)

本讲课件

单元测试(三):连续体振动精确解法

第十二讲 连续体振动的近似解法:假设振动形态类方法

1. 瑞利法 (14:52)

2. 假设模态法 (14:37)

本讲课件

第十三讲 连续体振动的近似解法:空间离散类方法

1. 集中质量法 (9:33)

2. 有限元法 (18:07)

本讲课件

第十四讲 结构动力学分析的数值方法:多自由度结构动特性近似计算

1. 乔莱斯基分解和标准特征值问题的雅可比法 (16:42)

2. 标准特征值问题的瑞利法 (11:03)

3. 多自由度系统振动特性数值方法总结 (9:17)

本讲课件

第十五讲 结构动力学分析的数值方法:多自由度结构动响应数值计算方法

1.中心差分法和纽马克方法 (13:39)

2. 广义α方法 (11:47)

本讲课件

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预备知识
  1. 理论力学
  2. 材料力学
  3. 微积分、线性代数与常微分方程

证书要求

为积极响应国家低碳环保政策, 2021年秋季学期开始,中国大学MOOC平台将取消纸质版的认证证书,仅提供电子版的认证证书服务,证书申请方式和流程不变。

 

电子版认证证书支持查询验证,可通过扫描证书上的二维码进行有效性查询,或者访问 https://www.icourse163.org/verify,通过证书编号进行查询。学生可在“个人中心-证书-查看证书”页面自行下载、打印电子版认证证书。

 

完成课程教学内容学习和考核,成绩达到课程考核标准的学生(每门课程的考核标准不同,详见课程内的评分标准),具备申请认证证书资格,可在证书申请开放期间(以申请页面显示的时间为准),完成在线付费申请。

 

认证证书申请注意事项:

1. 根据国家相关法律法规要求,认证证书申请时要求进行实名认证,请保证所提交的实名认证信息真实完整有效。

2. 完成实名认证并支付后,系统将自动生成并发送电子版认证证书。电子版认证证书生成后不支持退费。


参考资料
  1. 于开平, 邹经湘. 结构动力学(第3版). 哈尔滨工业大学出版社, 2016年第二次印刷.
  2. 刘延柱, 陈文良, 陈立群. 振动力学.2[M]. 高等教育出版社, 2011.
  3. Rao S S. Mechanical Vibrations[M]. Prentice Hall. 2011.
  4. Anil K. Chopra. Dynamics of Structures: Theory and Applications to Earthquake Engineering[M]. Prentice Hall, 2005.
哈尔滨工业大学
4 位授课老师
于开平

于开平

教授

赵婕

赵婕

副教授

刘伟

刘伟

教授,博士生导师

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