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运动方程的表达式和应用

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:地震作用下单质点体系的运动方程为式 是一个二阶常系数非齐次线性微分方程,其通解为式 右边第一项是体系自振运动方程的解,第二项是体系强迫振动运动方程的一个特解。可以将地震加速度时程曲线划分成微条,如图2.6 所示,微条的面积作为初始速度,用式 (2.9)计算各初速作用后在时间t 的反应,将所有初速作用后在时间t 的反应累加起来就是地震荷载作用在体系的反应。

运动方程的表达式和应用

地震作用下单质点体系的运动方程为

式 (2.23)是一个二阶常系数非齐次线性微分方程,其通解为

式 (2.24)右边第一项是体系自振运动方程的解,第二项是体系强迫振动运动方程的一个特解。将地震开始前体系的初始条件代入式(2.9),得自振运动项为零,因此只需求解强迫振动的特解η(t)即可。

由于地震加速度时程曲线u··g(t)是一条很复杂的曲线,很难用简单的函数表达,因此无法求得η(t)的解析解。可以将地震加速度时程曲线划分成微条,如图2.6 所示,微条的面积作为初始速度,用式 (2.9)计算各初速作用后在时间t 的反应,将所有初速作用后在时间t 的反应累加起来就是地震荷载作用在体系的反应。

图2.6 地震反应计算示意图(www.xing528.com)

图2.6 中阴影微条的横坐标为τ,纵坐标(τ),宽度为dτ,面积近似地等于(τ)dτ,这面积是在时刻τ作用在建筑物的速度增量,在每一瞬时建筑物都受一速度增量的作用。上述速度增量可当作建筑物在瞬时τ所获得的初速,按式(2.9)计算其在时间t 的反应(初位移δ0=0)

图2.6 所有微条的面积在不同的时间τ作为建筑物的初速,到时间t 发生的相对位移反应为

这个积分称为杜哈姆积分(Duhamel Integral)。

如果纵轴是图2.7 中的冲击力F(τ),则位移反应为

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