结构动力学基础（英文版）

 内容提要：《结构动力学基础》介绍了结构振动的基本概念与基本原理。本书共分为七章，具体内容为：结构动力学概述；系统运动方程的建立；单自由度系统动力响应分析；多自由度系统动力响应分析；连续系统（直梁）动力响应分析；固有频率与振型的近似分析方法；逐步积分法。每一章均包含了一些拓展型的实例与思考题，便于读者加深对基本理论的理解。

主要特点： 

本书所提供的结构动力学基本知识与一些原创性成果，可为有关的学生、研究人员以及工程师提供参考。

Contents

Chapter 1 Overview of Structural Dynamics 1

1.1 Objective of structural dynamic analysis 1

1.2 Characteristics of structural dynamics 2

1.3 Classification of vibrations 3

1.4 Vibration problems in engineering 5

1.5 Procedures of dynamic response analysis of structures 6

Problems 9

References 9

Chapter 2 Formulation of Equations of Motion of Systems 10

2.1 System constraints 10

2.2 Representation of system configuration 13

2.3 Real displacements， possible displacements and virtual displacements 16

2.4 Generalized force 19

2.5 Conservative force and potential energy 23

2.6 Direct equilibrium method 25

2.7 Principle of virtual displacements 26

2.8 Lagranges equation 29

2.9 Hamiltons principle 33

2.10 Principle of total potential energy with a stationary value in elastic system dynamics 

37

2.11 The ‘set-in-right-position’ rule for assembling system matrices and method of

computer implementation in Matlab 44

Problems 57

References 59

Chapter 3 Analysis of Dynamic Response of SDOF Systems 60

3.1 Analysis of free vibrations 60

3.2 Response of SDOF systems to harmonic loads 71

3.3 Vibration caused by base motion and vibration isolation81

3.4 Introduction to damping theory87

3.5 Evaluation of viscousdamping ratio 91

3.6 Response of SDOF systems to periodic loads 97

3.7 Response of SDOF systems to impulsive loads 99

3.8 Time domain analysis of dynamic response to arbitrary dynamic loads 111

3.9 Frequency domain analysis of dynamic response to arbitrary dynamic loads 113

Problems 118

References 120

Chapter 4 Analysis of Dynamic Response of MDOF Systems： Mode Superposition Method 121

4.1 Analysis of dynamic properties of MDOF systems 121

4.2 Coupling characteristics and uncoupling procedure of equations of MDOF systems

127

4.3 Analysis of free vibration response of undamped systems 132

4.4 Response of undamped systems to arbitrary dynamic loads 135

4.5 Response of damped systems to arbitrary dynamic loads 137

Problems 143

References 144

Chapter 5 Analysis of Dynamic Response of Continuous Systems： Straight beam 145

5.1 Differential equations of motion of undamped straight beam 146

5.2 Modal expansion of displacement and orthogonality of mode shapes of straight beam

147

5.3 Free vibration analysis of undamped straight beam 151

5.4 Forced vibration analysis of undamped straight beam 155

5.5 Forced vibration analysis of damped straight beam 158

Problems 161

References 162

Chapter 6 Approximate Evaluation of Natural Frequencies and Mode Shapes 163

6.1 Rayleigh energy method 163

6.2 Rayleigh-Ritz method 168

6.3 Matrix iteration method 172

6.4 Subspace iteration method 177

6.5 Reduction of degrees of freedom in dynamic analysis 183

Problems 187

References 188

Chapter 7 Step-by-step Integration Method 189

7.1 Basic idea of step-by-step integration method 189

7.2 Linear acceleration method191

7.3 Wilson-θ method 195

7.4 Newmark method 197

7.5 Stability and accuracy of stepbystep integration method 199

Problems 206

References 206