CON603-DONG LUC HOC CONG TRINH-DYNAMICS OF STRUCTURES

MÔ TẢ MÔN HỌC Môn học trang bị cho học viên các kiến thức về lý thuyết động lực học để nắm được các khái niệm cơ bản, các phương pháp phân tích ứng xử của kết cấu chịu tải trọng động và

Trang 1

TRƯỜNG ĐẠI HỌC MỞ TP HỒ CHÍ MINH

KHOA ĐÀO TẠO SAU ĐẠI HỌC

ĐỀ CƯƠNG MÔN HỌC

1 THÔNG TIN VỀ MÔN HỌC

1.1 Tên môn học: Động lực học kết cấu (Dynamics of Structures)

Mã môn học:

1.2 Khoa: Đào tạo Sau đại học

1.3 Số tín chỉ: 03

2 MÔ TẢ MÔN HỌC

Môn học trang bị cho học viên các kiến thức về lý thuyết động lực học để nắm được các khái niệm cơ bản, các phương pháp phân tích ứng xử của kết cấu chịu tải trọng động và động đất Từ đó có đủ khả năng để thực hiện các đề tài nghiên cứu khoa học, Luận văn thạc sĩ theo hướng động lực học kết cấu hay thực tiễn

To provide the students with the Theory of Structural Dynamics ranging from concepts,

principles and methods for response analysis of structures due to dynamic loads and earthquake With the gained knowledge, they can perform their theses or practical applications

3 MỤC TIÊU MÔN HỌC

3.1 Mục tiêu chung

Học viên đạt các chuẩn đầu ra như sau:

1 Có khả năng lựa chọn sơ đồ tính cho các kết cấu công trình xây dựng thực tế và mô hình hóa các nguyên nhân tác dụng động

2 Có khả năng thiết lập được phương trình vi phân chuyển động

3 Phân tích được dao động tự do của hệ một bậc tự do

4 Phân tích ứng xử của hệ một bậc tự do chịu tải điều hòa

5 Tìm ứng xử của hệ một bậc tự do chịu tải trọng xung

6 Áp dụng phương pháp số giải phương trình chuyển động

7 Hiểu rõ cách mô hình hệ nhiều bậc tự do

8 Phân tích phản ứng động hệ nhiều bậc tự do

9 Có khái niệm về hệ liên tục

Trang 2

3.2 Mục tiêu cụ thể:

L.O.1 Có khả năng lựa chọn sơ đồ tính cho các kết cấu công trình xây dựng

thực tế và mô hình hóa các nguyên nhân tác dụng động

1.1, 1.2 2.1 L.O.1.1 – Phân biệt được tải trọng tĩnh và động

L.O.1.2 – Hiểu sự khác nhau giữa phân tích tĩnh và động

L.O.1.3 – Nắm vững khái niệm bậc tự do động lực học

1.1.5, 1.2.1, 1.2.4 1.1.1, 1.1.5 1.2.1, 1.2.4 2.1.2, 2.1.3 1.1.5, 1.2.1 L.O.2 Có khả năng thiết lập được phương trình vi phân chuyển động 1.1, 1.2

2.1 L.O.2.1 – Hiểu được các đặc tính vật lý của hệ như độ cứng, hệ số cản

L.O.2.2 – Dùng sự cân bằng động để lập phương trình

1.1.1, 1.2.4 1.2.1, 1.2.2 2.1.3

2.1, 3.2 L.O.3.1 – Giải được phương trình chuyển động

L.O.3.2 – Hiểu được các đặc trưng động lực học như tần số riêng, độ

cứng

L.O.3.3 – Phân biệt được tỷ số cản ảnh hưởng đến chuyển động

1.1.1, 1.2.1 1.2.4, 2.1.3 3.2.5 L.O.4 Phân tích ứng xử của hệ một bậc tự do chịu tải điều hòa 1.1, 1.2

2.1, 3.2 L.O.4.1 – Mô tả biểu thức chi tiết của nghiệm

L.O.4.2 – Nhận dạng sự ảnh hưởng đến lời giải của các thông số đầu vào

L.O.4.3 – Hiểu biết được hiện tượng cộng hưởng

1.1.1, 1.2.1 1.2.4, 2.1.3 3.2.5

2.1, 3.2 L.O.5.1 – Lời giải giải tích

L.O.5.2 – Lời giải gần đúng với xung ngắn

1.1.1, 1.2.1

Trang 3

L.O.5.3 – Phổ phản ứng 1.2.4,

2.1.3 3.2.5

2.2 L.O.6.1 – Giới thiệu về cách tìm nghiệm số

L.O.6.2 – Nắm được đặc tính của phương pháp số

L.O.6.3 – Hiểu và triển khai được phương pháp Newmark

1.1.1,1.1.2 , 1.1.4,1.2.5 ,2.2.4

2.1 L.O.7.1 – Thiết lập được các ma trận tính chất của hệ nhiều bậc tự do

L.O.7.2 – Hiểu rõ dao động tự do không cản

L.O.7.3 – Nắm được ý nghĩa tần số và dạng dao động

1.1.1, 1.1.2 1.2.4,1.2.1 , 1.2.2,2.1.2

2.1, 3.2 L.O.8.1 – Hiểu được tính chất trực giao của các dạng dao động

L.O.8.2 – Triển khai được phương pháp chồng chất dạng dao động

L.O.8.3 – Nắm được bản chất của phương pháp và số dạng dao động

tham gia vào nghiệm

1.1.1,1.1.2 , 1.2.4, 2.1.3 3.2.5

2.1, L.O.9.1 – Nắm được phương pháp thiết lập phương trình chuyển động

L.O.9.2 – Có khái niệm về phương pháp độ cứng động lực học

1.1.1,1.1.2 , 1.2.4, 2.1.3

No

L.O.1 Able to choose the analytical models from the actual structures and

modelization of dynamic loadings

1.1, 1.2 2.1 L.O.1.1 – Distinguish actual and calculated models

L.O.1.2 – Understand the difference the static and dynamic analysis

L.O.1.3 – Understand the concept of DOF

1.1.5, 1.2.1, 1.2.4 1.1.1, 1.1.5 1.2.1,

Trang 4

1.2.4 2.1.2, 2.1.3 1.1.5, 1.2.1

2.1 L.O.2.1 – Understand the physical properties of the model as mass,

stiffness, damping

L.O.2.2 – Using the dynamic equilibrium to derive the equation of

motion

1.1.1, 1.2.4 1.2.1, 1.2.2 2.1.3

2.1, 3.2 L.O.3.1 – Solve of the Equation of Motion

L.O.3.2 – Understand the dynamic properties such as natural frequency,

period, and stiffness

L.O.3.3 – Identify the effect of damping ratio to motion

1.1.1, 1.2.1 1.2.4, 2.1.3

3.2.5 L.O.4 Analyse the dynamic responses of SDOF due to harmonic loadings 1.1, 1.2

2.1, 3.2 L.O.4.1 – Derive the express of solution

L.O.4.2 – Identify the effect of parameters as mass, stiffness and

damping to dynamic responses

L.O.4.3 – Understand the reasonal phenomenant

1.1.1, 1.2.1 1.2.4, 2.1.3 3.2.5 L.O.5 Find the dynamic responses of SDOF due to impulsive loadings 1.1, 1.2

2.1, 3.2 L.O.5.1 – Analytical Solution

L.O.5.2 – Approximate Solution with Impulsive Loading

L.O.5.3 – Response Spectra

1.1.1, 1.2.1 1.2.4, 2.1.3 3.2.5

2.2 L.O.6.1 – Introduce of time integration methods

L.O.6.2 – Know the properties of methods

L.O.6.3 – Understand the Newmark method

1.1.1,1.1.2 , 1.1.4,1.2.5 ,2.2.4

Trang 5

L.O.7 Model the MDOF Systems 1.1, 1.2

2.1 L.O.7.1 – Establish the matrice properties of MDOF Systems

L.O.7.2 – Analyse of free vibration

L.O.7.3 – Understand the natural frequencies and mode shapes

1.1.1, 1.1.2 1.2.4,1.2.1 , 1.2.2,2.1.2

2.1, 3.2 L.O.8.1 – Understand the orthogonality of mode shapes

L.O.8.2 – Derive the mode superposition method

L.O.8.3 – Understand the number of mode shapes to response

1.1.1,1.1.2 , 1.2.4, 2.1.3 3.2.5

2.1, L.O.9.1 – Derive the equation of motion

L.O.9.2 – Concept of Dynamic Stiffness Matrix

1.1.1,1.1.2 , 1.2.4, 2.1.3

4 NỘI DUNG MÔN HỌC

Nội dung môn học gồm 4 chương Một số khái niệm mở đầu, giả thiết và phương pháp luận giải quyết bài toán được trình bày trong chương 1 Các chương 2, 3 cung cấp lý thuyết tổng quát để phân tích ứng xử của hệ kết cấu có một và nhiều bậc tự do cả tuyến tính và phi tuyến gồm có mô hình toán của hệ, thiết lập phương trình chuyển động, phân tích tần số tự nhiên, dạng dao động, và ứng xử khi hệ chịu tác dụng của tải trọng động và động đất Các phương pháp để giải phương trình chuyển động cũng được trình bày Chương 4 cung cấp cơ sở lý thuyết để phân tích hệ liên tục gồm phương trình tần số, dao động uốn và dọc trục của thanh, phương pháp độ cứng động lực học.

This subject matter is organized into 4 chapters Chapter 1 begins with a review of the foundamental concepts and assumptions Chapters 2, 3 provide the theory of analysis of single and multi degrees of freedom systems (linear and nonlinear behaviour) including the analytical model, differential equations of motion, natural frequencies, mode shapes, analytical and numerical solutions Direct time integration methods for equation of motion are also presented Chapter 4 discusses the distributed systems with bending vibration of beams, longitudinal

vibration of bars, dynamic stiffness matrix method

Trang 6

Tuần /

Chương

Nội dung Chuẩn đầu ra

chi tiết

Hoạt động dạy và học

Hoạt động đánh giá

1, 2, 3/

1

Giới thiệu về môn

học

- Thông tin

Thầy/Cô

-Các vấn đề liên

quan đến môn học

-Nội dung môn học

-Tài liệu tham khảo

-Hướng d n cách

học, chi tiết cách

đánh giá môn học

Chương 1: MỞ

ĐẦU

-Giới thiệu các

khái niệm, nguyên

lý cơ bản

- Các phương pháp

rời rạc hóa

-Nguyên lý

D’Alambert

-Nguyên lý công

khả dĩ

-Hệ suy rộng, toạ

độ suy rộng

 Thầy/Cô:

Trình bày về ý nghĩa môn học, nội dung môn học, tài liệu tham khảo, hướng d n cách học, chi tiết cách đánh giá môn học

 Sinh viên:

Thảo luận về các loại tải trọng, phạm vi áp dụng từ đó thấy được ý nghĩa của môn học

L.O.1.1 – Phân biệt được tải trọng tĩnh và động

L.O.1.2 – Hiểu sự khác nhau giữa phân tích tĩnh và động L.O.1.3 – Nắm vững khái niệm bậc tự do động lực học L.O.1.3 – Nắm vững khái niệm rời rạc hóa hệ kết cấu, kỹ năng toán học theo khai triển chuỗi

 Thầy/Cô:

-Trình bày nội dung bài giảng -Thí dụ minh họa trên lớp và

về nhà cho sinh viên

- Phạm vi môn học

 Sinh viên:

-Thảo luận kết quả -Tìm thêm ví dụ minh họa -Đọc thêm tài liệu tham khảo

4 /2 Chương 2: HỆ

MỘT BẬC TỰ DO

-Mô hình hệ một

bậc tự do

-Thiết lập phương

trình chuyển động

L.O.2.1 – Hiểu được các đặc tính vật lý của hệ như độ cứng, hệ số cản

L.O.2.2 – Dùng sự cân bằng động để lập phương trình

 Thầy/Cô:

- Trình bày nội dung bài giảng -Thí dụ minh họa trên lớp và

về nhà cho sinh viên -Một số mô hình từ kết cấu thật thành hệ một bậc tự do

 Sinh viên:

- Làm thí dụ trên lớp và thảo luận kết quả

- Nhận bài tập về nhà

Bài tập về nhà: Xác định tần số GHW #1

5, 6/2 Chương 2: HỆ

MỘT BẬC TỰ DO

-Dao động tự do

không cản

-Dao động tự do có

cản

-Xác định hệ số

cản

L.O.3.1 – Giải được phương trình chuyển động

L.O.3.2 – Hiểu được các đặc trưng động lực học như tần số riêng, độ cứng

L.O.3.3 – Phân biệt được tỷ số cản ảnh hưởng đến chuyển động, cách xác định tỷ số cản

 Thầy/Cô:

về nhà cho sinh viên -Phân tích đồ họa chuyển động

 Sinh viên:

Nhận bài tập về nhà

Bài tập về nhà: Xác định hệ số cản

GHW #2

Trang 7

7, 8/2 Chương 2: HỆ

MỘT BẬC TỰ DO

-Phản ứng tải trọng

điều hòa

-Hiện tượng cộng

hưởng

- Hệ chị tải trọng

chu kì, phân tích

chuỗi, tần số trội

L.O.4.1 – Mô tả biểu thức chi tiết của nghiệm

L.O.4.2 – Nhận dạng sự ảnh hưởng đến lời giải của các thông số đầu vào

L.O.4.3 – Hiểu biết được hiện tượng cộng hưởng

 Thầy/Cô:

 Sinh viên:

Bài tập về nhà: Tìm nghiệm chuyển vị, vẽ gần cộng hưởng GHW #3 (Bài tập lớn)

9/2 Chương 2: HỆ

MỘT BẬC TỰ DO

-Tải trọng xung

-Nghiệm gần đúng

-Phổ phản ứng

L.O.5.1 – Lời giải giải tích L.O.5.2 – Lời giải gần đúng với xung ngắn

L.O.5.3 – Phổ phản ứng

 Thầy/Cô:

 Sinh viên:

Bài tập về nhà: Lời giải hệ chịu xung

GHW #4

10/2 Chương 2: HỆ

MỘT BẬC TỰ DO

-Phương pháp số

-Phương pháp

Newmark

- Gia tốc nền động

đất

L.O.6.1 – Giới thiệu về cách tìm nghiệm số

L.O.6.2 – Nắm được đặc tính của phương pháp số

L.O.6.3 – Hiểu và triển khai được phương pháp Newmark

 Thầy/Cô:

 Sinh viên:

Bài tập về nhà Lập trình phương pháp Newmark GHW #5 (Bài tập lớn)

11/3 Chương 3: HỆ

NHIỀU BẬC TỰ

DO

-Thiết lập phương

trình chuyển động

-Xác định các ma

trận tính chất của

kết cấu

-Phương pháp

giảm bậc tự do

-Dao động tự do

-Dạng dao động

L.O.7.1 – Thiết lập được các

ma trận tính chất của hệ nhiều bậc tự do

L.O.7.2 – Hiểu rõ dao động tự

do không cản L.O.7.3 – Nắm được ý nghĩa tần số và dạng dao động

 Thầy/Cô:

 Sinh viên:

Bài tập về nhà GHW #6

Trang 8

12/3 Chương 3: HỆ

NHIỀU BẬC TỰ

DO

-Phân tích phản

ứng động

-Phương pháp

chồng chất dạng

L.O.8.1 – Hiểu được tính chất trực giao của các dạng dao động

L.O.8.2 – Triển khai được phương pháp chồng chất dạng dao động

L.O.8.3 – Nắm được bản chất của phương pháp và số dạng dao động tham gia vào nghiệm

 Thầy/Cô:

 Sinh viên:

Bài tập về nhà GHW #7 (Bài tập lớn)

13/4 Chương 4: HỆ VÔ

HẠN BẬC TỰ DO

- Khái niệm

-Phương trình tần

số

-Dao động uốn,

dọc trục

-Phương Pháp độ

cứng động lực học

L.O.9.1 – Nắm được phương pháp thiết lập phương trình chuyển động

L.O.9.2 – Có khái niệm về phương pháp độ cứng động lực học

 Thầy/Cô:

 Sinh viên:

- Nghe khái niệm, chuyên đề

và thảo luận kết quả

Week /

Chapter

Content Desired outcomes Activities

for teaching and learning

Activities for assessment

1, 2, 3/

1

Introduction

- Lecturer

informations

-Related issues

-Course outline

-References

-Learning and

assessment

methods

Chapter 1

Introduction

INTRODUCTIO

N

-Basic Concepts

-Features of

Dynamic Problems

-D’Alambert

Principle

-Virtual Work

Principle

-Hamilton

Principle

-Lagrange

Equation

 Lecturers:

 Present the significance of the subject, aims, syllabus, learning methods and

assessment

 Students:

 Discuss various kinds of load, applicable scope, understand how important

the subject is

L.O.1.1 – Distinguish actual and calculated models L.O.1.2 – Understand the difference the static and dynamic analysis L.O.1.3 – Understand the concept of DOF

 Lecturers:

- Present the content

- Give class assignments and homework to students

 Students:

- Discuss and do class assignments

- Receive homework

- Find the realized problems

Trang 9

-Generalised

Coordinates and

Systems

4 /2 Chapter 2 SDOF

Systems

- Model of SDOF

Systems

- Equation of

Motion

- Support

Excitation

- Gravitational

Forces

- Generalised

SDOF Systems

L.O.2.1 – Understand the physical properties of the model as mass, stiffness, damping

L.O.2.2 – Using the dynamic equilibrium to derive the equation of motion

 Lecturers:

 Present the content

 Guide students to solve

exercises

 Students:

 Discuss and do tasks in

class

 Do homework

 Prepare to study the next

lesson

Homework #1: Determine the circular frequency of the systems

5, 6/2 Chapter 2 SDOF

Systems

Free Vibration

Response

- Solution of

Equation of Motion

- Undamped Free

Vibration

- Damped Free

Vibration

- Logarithmic

Decrement

L.O.3.1 – Solve of the Equation of Motion L.O.3.2 – Understand the dynamic properties such as natural frequency, period, and stiffness

L.O.3.3 – Identify the effect of damping ratio to motion

 Lecturers:

exercises

 Students:

class

 Do homework

lesson

Homework #2: Find the solution of Equation of Motion Determine the damping ratio Response of damped free vibration

7, 8/2 Chapter 2 SDOF

Systems

Forced Vibration

Response

- Harmonic

Loading

- Periodic Loading

- Impulsive

Loading

L.O.4.1 – Derive the express

of solution L.O.4.2 – Identify the effect of parameters as mass, stiffness and damping to dynamic responses

L.O.4.3 – Understand the reasonal phenomenance

 Lecturers:

exercises

 Students:

class

 Do homework

lesson

Homework #3: Find and Plot the solution of Equation of Motion of systems under Harmonic, Periodic Loading

Trang 10

9/2 Chapter 2 SDOF

Systems

Forced Vibration

Response

- Impulsive

Loading

- Approximate

Solution

- Response Spectra

- Arbitrary load

L.O.5.1 – Analytical Solution L.O.5.2 – Approximate Solution with Impulsive Loading

L.O.5.3 – Response Spectra

 Lecturers:

exercises

 Students:

class

 Do homework, Prepare to

study the next lesson

Homework #4: Find and Plot the solution of Equation of Motion of systems under Impulsive Loading

10/2 Chapter 2 SDOF

Systems

Forced Vibration

Response

- Numerical

Evaluation of

Solution

- Interpolation of

Loadings

- Newmark method

- Ground

Acceleration

L.O.6.1 – Introduce of time integration methods L.O.6.2 – Know the properties

of methods L.O.6.3 – Understand the Newmark method

 Lecturers:

exercises

 Students:

class

 Do homework

lesson

Homework #5: Find and Plot the solution of Equation of Motion of systems under Ground Acceleration

By Newmark method

11/3 Chapter 3 MDOF

SYSTEMS

- Equation of

Motion

- Structural

Property Matrix

- Reduction of

Degrees of

Freedom

- Undamped Free

Vibration

L.O.7.1 – Establish the matrice properties of MDOF Systems

L.O.7.2 – Analyse of free vibration

L.O.7.3 – Understand the natural frequencies and mode shapes

 Lecturers:

exercises

 Students:

class

 Do homework, Prepare to

study the next lesson

Homework #6: Find the natural frequencies and mode shapes of MDOF

12/3

Chapter 3 MDOF

SYSTEMS

- Orthogonality of

Mode Shapes

- Critical Load

(Stability

Problems)

Response - Mode

Superposition

Method

L.O.8.1 – Understand the orthogonality of mode shapes L.O.8.2 – Derive the mode superposition method L.O.8.3 – Understand the number of mode shapes to response

 Lecturers:

exercises

 Students:

class

 Do homework

lesson

Homework #6: Find the solution of MDOF systems

by Mode Superposition Method

13/4 Chapter 4:

Distributed

Systems

- Longitudinal

Vibration of Bars

Stiffness Matrix

Method

L.O.9.1 – Derive the equation

of motion L.O.9.2 – Concept of Dynamic Stiffness Matrix

 Lecturers:

exercises

 Students:

class

Định dạng
Số trang	11
Dung lượng	479,25 KB