题目
多自由度体系的自振频率和振型取决于()。A. 结构的质量分布和刚度(或柔度)系数B. 干扰力的大小和方向C. 初始位移D. 初始速度
多自由度体系的自振频率和振型取决于()。
A. 结构的质量分布和刚度(或柔度)系数
B. 干扰力的大小和方向
C. 初始位移
D. 初始速度
题目解答
答案
A. 结构的质量分布和刚度(或柔度)系数
解析
本题考查多自由度体系自振频率和振型的影响因素。解题思路是明确自振频率和振型是结构本身固有的动力特性,然后分析各个选项与结构固有动力特性的关系。
- 选项A:
- 对于多自由度体系,其运动方程可以表示为$[M]\{\ddot{x}\}+[K]\{x\}=\{F(t)\}$,其中\\([M]\)是质量矩阵,反映了结构的质量分布情况;$[K]$是刚度矩阵,反映了结构的刚度特性。
- 当体系自由振动时,即$\{F(t)\}=\{0\}$,运动方程变为$[M]\{\ddot{x}\}+[K]\{x\}=\{0\}$。
- 设$\{x\}=\{X\}e^{i\omega t}$,代入运动方程可得$(-[K]+\omega^{2}[M])\{X\}=\{0\}$,这是一个特征值问题,求解该问题可以得到体系的自振频率$\omega$和对应的振型$\{X\}$。
- 由此可见,自振频率和振型只与质量矩阵$[M]$和刚度矩阵$[K]$有关,也就是取决于结构的质量分布和刚度(或柔度)系数,所以选项A正确。
- 选项B:干扰力的大小和方向是外部作用,它会影响体系在振动过程中的响应,但不会改变体系的自振频率和振型,自振频率和振型是结构本身的固有属性,与外部干扰力无关,所以选项B错误。
- 选项C:初始位移是体系振动的初始条件,它决定了体系振动的初始状态,但不会影响体系的自振频率和振型,自振频率和振型是由结构的物理特性决定的,与初始位移无关,所以选项C错误。
- 选项D:初始速度同样是体系振动的初始条件,它会影响体系振动的初始状态,但不会改变体系的自振频率和振型,自振频率和振型是结构本身的固有属性,与初始速度无关,所以选项D错误。