动载荷的来源多种多样，例如对于建筑物有人群的移动、风载荷、地震作用；对于汽车有路面不平整性，以及空气流体产生的气动载荷等；对于航空航天器则有气动载荷，以及自身改变运动姿态、速度等产生的惯性载荷；对于船舶要考虑水力载荷与波浪载荷。结构对于动载荷的响应一般指位移、速度、加速度、应力、内力等。当动载荷相对于结构的固有频率变化足够快时，因运动而产生的达朗贝尔惯性力和阻尼力不再能够忽略，其力学行为不再能够用静力学行为近似，就必须按结构动力学的方法进行分析。这就是它与主要进行静力分析的结构力学、弹性力学和材料力学的区别。它和弹性动力学采用同样的运动方程，其差别可类比于结构力学与弹性力学的差别。它与刚体动力学的主要区别则在于要考虑结构的变形和由此产生的弹性恢复力。

在外加动载荷作用下，结构会产生振动，它的任一部分在外载荷、弹性恢复力、惯性力和阻尼力的共同作用下处于达朗贝尔原理意义下的动平衡状态。通过位移及其导数来表示这种关系就得到结构动力学的运动方程。运动方程的建立、求解和分析是结构动力学的基本内容。一些简单结构，例如杆、梁、板等的动力学分析可以借助一些分析工具，但对于复杂结构必须通过实验或数值分析求得结构的动力学响应，其中以有限元法为核心的计算力学软件是最受欢迎的数值分析工具。

早在18世纪后半叶，瑞士的D.伯努利首先研究了棱柱杆侧向振动的微分方程。瑞士的L.欧拉求解了这个方程并建立了计算棱柱杆侧向振动固有频率的公式。1877～1878年，英国的瑞利发表了两卷本《声学理论》，书中具体地讨论了诸如杆、梁、轴、板等弹性体的振动理论，并提出了著名的瑞利方法。1908年，瑞士的W.里兹提出了一个求解振动变分问题的近似方法，后来被称作瑞利‒里兹法。这个方法实际上将瑞利方法从单一的位移近似假设扩展到多个位移基向量的组合的位移近似假设，在结构动力学等很多学科中发挥了巨大的作用。1928年，S.P.铁木辛柯发表了《工程中的振动问题》一书，总结了弹性体振动理论及其在工程中应用的情况。21世纪以来，由于工程实践的需要和科学探索的兴趣，人们进行了大量的实验和理论研究工作，使这门学科在实践和理论分析上都获得了高度的发展，并逐步扩展到材料非弹性的结构动力学。

结构动力学的学科内容包括实验基础和理论方法两个方面。

18～19世纪，大量的实验研究不仅为理论分析奠定了基础，而且成为当时解决实际工程问题的主要手段。例如，19世纪对桥梁和路轨在移动载荷作用下的响应所做的实验，曾对铁路运输工程的发展做出重要贡献。即使在理论分析已较为完善的今天，实验仍然不可缺少。20世纪60年代，美国在研制土星V运载火箭时就不惜耗费50万美元，制作一个1/10的动力相似模型，以测定其动力特性。至于材料和结构阻尼特性的确定、振动环境预测等工作，则主要依靠实验手段。

结构动力学实验主要包括如下内容：①材料力学性能的测定，包括测定动态应力‒应变曲线、冲击载荷作用下的极限强度、重复载荷作用下的疲劳强度、材料或结构的阻尼特性等。②结构动力相似模型的研究，包括各种情况下的动力相似条件、相似模型的设计和制作等。③结构自由振动参量的测定，对结构或其相似模型施加一定方式的激励，如频率可调的简谐力、冲击力或随机力，然后根据响应确定结构的固有频率、振动形态（振型）以及振型阻尼系数等参量。④振动环境实验，在现场或在能模拟振动环境的实验台上对结构或其相似模型进行振动实验，用以确定结构的工作可靠性或使用寿命。⑤其他专业性实验。

结构的质量是一连续的空间函数，因此结构的运动方程是一个含有空间坐标和时间的偏微分方程，只是对某些简单结构，这些方程才有可能直接求解。对于绝大多数实际结构，在工程分析中主要采用数值方法：首先把结构离散化成为一个具有有限自由度的数学模型，在确定载荷后，导出模型的运动方程，然后选用合适的方法求解。

将结构离散化主要是以最小势能原理为基础的位移方法，常用的有三种。①集聚质量法。把结构的分布质量集聚于一系列离散的质点或块，而把结构本身看作仅具有弹性性能的无质量系统。由于仅是这些质点或块才产生惯性力，故离散系统的运动方程只以这些质点的位移或块的位移和转动作为自由度。对于大部分质量集中在若干离散点上的结构，这种方法特别有效。②瑞利‒里兹法。假定结构在振动时的位形可用一系列事先规定的容许位移函数之线性组合来表示，于是离散系统的运动方程就以广义位移坐标作为未知量。对于质量分布比较均匀，形状规则且边界条件易于处理的结构，这种方法很有效。③有限元法。首先把结构划分成适当数量的子区域（称为单元）组成的有限元网格，每个单元的位移离散化为通过插值形函数依赖于单元节点的位移，从而建立以节点位移为未知量的运动方程。有限元法是目前最灵活有效的离散化方法，它提供了既方便又可靠的数值分析模型，基于有限元方法已有不少专用的或通用计算力学软件可供结构动力学分析之用。

如果载荷的变化周期在结构最长自由振动周期的五六倍以上，把它按照静载荷处理也不会带来多少误差。若载荷的变化周期接近于结构的自由振动周期，则即使载荷很小，结构也会因共振而产生很大的响应，这就必须用结构动力学的方法加以分析。动载荷按其随时间的变化规律可以分为：①周期性载荷，可借助傅里叶分析分解成一系列简谐分量之和。②冲击载荷，其特点是载荷的大小在极短的时间内有很大的变化。冲击波或爆炸是冲击载荷的典型来源。③随机载荷，其时间历程不能用确定的时间函数而只能用统计信息描述。对于随机载荷，需要根据大量的统计资料制定出相应的载荷功率谱，位移响应等只能求得统计信息而不是确定的时间历程，因而须针对性地用专门分析才能求出动力响应的统计信息，例如概率意义下的最大可能位移、最大可能应力等。在结构动力学分析中，动载荷的确定是一项重要而十分困难的工作。21世纪以来发展的载荷识别是一项新技术，它根据结构在实际工作情况下测得的响应资料反推结构所受到的载荷资料。

可用三种等价但形式不同的方法建立。①利用达朗贝尔原理引进惯性力，根据作用在体系或其微元体上全部力的平衡条件直接写出运动方程；②以广义位移坐标为未知量写出系统的动能、势能、阻尼耗散函数及广义力表达式，再根据哈密顿原理或与其等价的拉格朗日方程导出以广义坐标表示的运动方程；③根据作用在系统上全部外力在虚位移上所作虚功总和与结构内力在虚应变上所作虚功相等的条件，即根据虚位移原理导出以广义坐标表示的运动方程。对于复杂系统，应用最广的是第二种方法。通常，结构的运动方程是一个二阶常微分方程组，写成矩阵形式为：

式中、、分别为广义位移、广义速度、广义加速度矢量，都是时间的函数；分别为对应于广义位移矢量的结构质量矩阵、阻尼矩阵、刚度矩阵，则是广义力矢量。

真实结构的耗能机制异常复杂，它主要来自结构材料分子间内摩擦；结构排开周边流体介质所引起的惯性损失；结构各构件之间的外摩擦引起的阻尼，例如各种减震器、古建筑的榫卯等。

运动方程主要用振型叠加法或逐步积分法求解，对于随机载荷也多采用振型叠加法。①振型叠加法。先求出结构作自由振动时的固有频率和振型，然后利用求得的振型作为广义位移函数再对运动方程做一次坐标变换，进而求出多个相对简单方程的解。②直接积分法。又称逐步积分法，可用于直接求解耦合的运动方程，而且对阻尼矩阵的性质不需要附加任何限制，但实际计算中为了保持隐式方程的易解性，阻尼矩阵通常采用瑞利阻尼与广义位移阻尼的组合方式，逐步积分也适用于使振型叠加法失效的非线性结构系统的动力分析，因此是一种普遍适用的方法。该法的核心是把时间划分为一系列合适的区段，按照初始条件确定初始时刻的广义位移和广义速度，然后通过数值积分求出在这一区段结束时刻的和其他量，并以它们作为下一时段的初始值，如此一步一步求解下去，就能得到最终的结果。③随机振动分析的功率谱密度法。工程中的随机振动问题一般有基础运动随机激励（如地震）和外部力载荷随机激励（如空气脉动压力下的飞行器随机振动分析），二者主要表现为广义力的形式有所差别。一般情况下，载荷以功率谱密度的方式给出，随机振动分析以傅里叶变换为基础利用振型分解法开展频率响应分析，获取各振型的频响函数，再进行相关处理获取响应的功率谱密度，最后进行组合叠加，以获得结构动力学响应的平均量，以及概率意义下的最大量。

结构动力学经过二百多年已经发展成为一门比较成熟的学科。但是，结构动力学仍在探索新的问题。

传统的结构动力学主要以不考虑阻尼或只考虑比例阻尼系统的振型的纯模态理论为基础，21世纪以来，在考虑任意阻尼的复模态理论研究方面已取得一定的进展。深入开展复模态理论的研究将进一步推动结构动力学的理论分析方法和实验技术的发展。

研究结构动力学的最终目的是要控制振动，防止因振动而造成的损害，而利用其有利的特性。传统的做法是根据结构动力响应的分析结果，在必要时对结构采取相应的修改措施，这是一种被动的振动控制方式。航空界在20世纪60年代开始发展主动控制技术，即根据振动传感器所获得的结构振动信息，通过控制系统加以分析并操纵若干小型操纵面，以达到降低飞机对大气湍流的响应水平或推迟颤振发生的目的，这是一种主动的振动控制方式。振动控制由被动发展到主动，是结构动力学中一个值得注意的动向。

结构动力学中的传统做法是分析已有结构的动力特征，其逆问题——设计一个结构使其具有预定的动力特性越来越引起了人们的重视。

吸收其他学科的新技术，改善现有的方法和技术以提高它们的效率和精度，并开展跨学科的研究工作。