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出版者:北京航空航天大学出版社

作者:王育平

出品人:

页数:98

译者:

出版时间:2004-2-1

价格:9.00

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787810774079

丛书系列:

图书标签:

• 材料力学
• 力学实验
• 工程力学
• 实验教学
• 高等教育
• 理工科
• 大学教材
• 实验报告
• 应力应变
• 材料性能

好的，这是一份关于《材料力学实验》之外的、内容翔实、不含任何关于《材料力学实验》的书籍简介，重点聚焦于其他工程科学领域。 --- 工程结构动力学与振动控制：现代土木与机械工程的基石 作者： 王建国 (教授，结构工程博士) 出版社： 科学技术文献出版社 页数： 850页 装帧： 精装 定价： 188.00元 --- 书籍简介 本书深入剖析了工程结构在各种动态荷载作用下的响应机理、分析方法及其主动与被动控制技术。在全球化和城市化进程加速的背景下，现代工程结构面临着日益严峻的地震、风荷载、交通荷载以及新型冲击载荷的挑战。传统的基于静力学分析的设计理念已无法满足对结构安全性和使用性能的更高要求。《工程结构动力学与振动控制》旨在为土木、机械、航空航天等领域的工程师、研究人员和高年级本科生提供一个全面、系统且具有前瞻性的理论与实践指南。 全书共分为四大核心部分，构建了一个从基础理论到前沿应用的完整知识体系。 第一部分：结构动力学基础理论 (Fundamental Theories of Structural Dynamics) 本部分奠定了理解结构动力响应的数学和物理基础。我们首先回顾了单自由度（SDOF）和多自由度（MDOF）系统的基本振动特性，详细推导了欧拉-伯努利梁和欧拉-欧拉梁在不同边界条件下的自由振动模态分析，并引入了复变函数和模态叠加法在求解瞬态响应中的应用。 重点内容包括： 1. 离散化与有限元基础： 结构动力学分析的起点——如何将连续体离散化，并建立系统的质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵的推导过程，特别是对非对称系统的处理方法。 2. 阻尼模型的深入探讨： 区别于简单的粘性阻尼，本书详细讨论了基于能量耗散的结构阻尼（如材料阻尼、摩擦阻尼）以及黏弹性材料在动态分析中的本构关系。 3. 随机振动理论入门： 鉴于实际工程荷载（如风、地震波）的随机性，本章引入了功率谱密度函数（PSD）和能见度理论，为非确定性分析打下基础。 第二部分：外部激励与响应分析 (External Excitations and Response Analysis) 结构动力学问题的核心在于如何准确描述外部激励并求解系统的瞬态和稳态响应。本部分侧重于实际工程中最常见的两种激励——地震动和风荷载。 1. 地震工程学中的输入： 详细分析了不同场地类别下地震波的特征、基输入方法，以及非线性场地的等效线性化处理。着重介绍了反应谱法在规范设计中的应用及局限性。 2. 风致振动分析： 对于高层建筑和桥梁结构，风力是主要的动力荷载。本章引入了边界层理论、涡激振动（VIV）现象，并结合风洞试验数据，探讨了柔性结构的气动弹性稳定性（如颤振）。 3. 冲击与爆炸荷载： 针对国防和特种工程需求，解析了超高速冲击的应力波传播机制，并介绍了采用赫兹接触模型和Johnson-Cook材料模型进行非线性有限元模拟的方法。 第三部分：振动控制系统与被动控制 (Vibration Control Systems and Passive Control) 在确定结构可能发生的有害振动后，第三部分转向如何主动抑制或减弱这些振动，确保结构的使用性能和安全。 1. 控制理论基础： 简要回顾了经典控制理论（如李雅普诺夫稳定性判据）在结构稳定性评估中的应用，为后续的控制器设计做铺垫。 2. 被动控制技术详解： 详细介绍了当前应用最广泛的被动减隔震技术： 隔震系统： 铅芯橡胶支座（LRB）、高阻尼橡胶支座（HDRB）的非线性力学模型、设计参数的确定及耗能机制。 阻尼器技术： 粘滞流体阻尼器、金属屈服型阻尼器（Metallic Yield Dampers）的性能指标（如峰值剪力削弱比）和安装位置优化策略。 3. 模态控制理论： 针对特定振动模态进行抑制的局部控制策略，如在节点处附加调谐质量阻尼器（TMD）和液体调谐质量阻尼器（LTMD）的设计、优化频率及安装高度对控制效率的影响。 第四部分：主动与半主动控制策略 (Active and Semi-Active Control Strategies) 本部分面向未来结构健康监测（SHM）与智能结构的发展方向，探讨了需要外部能源驱动的控制方法。 1. 最优控制理论： 采用LQR（线性二次调节器）理论设计最优反馈控制器，用于实时调整结构响应。分析了状态观测器（如卡尔曼滤波）在估计结构内部状态（如损伤位置）中的作用。 2. 半主动控制系统： 相比于主动控制的高能耗，半主动控制（如基于磁流变阻尼器MR Dampers）仅需少量功率即可实现智能调控。本书深入探讨了MR流体的本构模型、电磁场下的特性变化，以及如何根据实时监测数据（加速度或位移）动态改变阻尼系数，实现最优的振动抑制。 3. 案例分析与应用： 收录了近年来在大型桥梁、超高层建筑以及核电站安全壳结构中实施振动控制的多个工程案例，详细对比了控制前后的响应差异，为实际工程设计提供宝贵参考。 目标读者 本书内容严谨、图表丰富，尤其适合： 土木工程、结构工程、机械工程专业的研究生和博士生。 从事桥梁、高层建筑、轨道交通系统动响应分析和减隔震设计的工程师。 结构动力学、控制理论领域的研究人员。 --- 本书特色： 本书不仅涵盖了经典的理论推导，更紧密结合了当前国际工程规范（如Eurocode 8, ASCE 7）和最新的研究成果。所有的理论推导均配有清晰的算例，并推荐了相应的商业软件（如ANSYS Mechanical, ABAQUS）进行数值验证，确保了理论指导实践的可行性和准确性。

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说实话，我对市面上大部分的实验指导书都有点审美疲劳，它们大多充斥着标准化的流程描述，读起来枯燥乏味，缺乏灵魂。然而，《材料力学实验》却展现出一种令人耳目一新的学术风范。它的语言风格带着一种沉稳的学者气质，但绝不故作高深。比如，在介绍疲劳测试的原理时，作者没有简单地引用教科书上的疲劳极限定义，而是引述了几个跨越半个世纪的经典实验发现，并通过对比不同材料在不同载荷条件下的失效模式，构建了一个生动的历史脉络。这种叙事手法极大地激发了我对材料长期服役性能的兴趣。书中对测试设备维护和安全规范的强调也做得非常到位，许多细节，比如液压加载装置的排油口处理、电测设备接地线的标准要求等，都是我在传统安全手册中很少能看到的，足以见得编著者在实际操作层面投入了大量心血。最让我印象深刻的是，书中穿插了几个“进阶挑战”部分，它们不作为必做实验，而是针对那些希望深入研究特定现象（比如蠕变过程中的非线性粘弹性行为）的同学设置的开放性课题，这无疑拓宽了本书的应用边界，使其不仅适用于基础课程，也对研究生阶段的科研预研有所助益。这本书的深度和广度，远超出了我原本对一本基础实验教材的预期。

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这本书的结构设计非常人性化，完全站在学生的角度来规划学习路径。它不是那种把所有内容堆砌在一起的“大部头”，而是逻辑层次分明。每一章的开始，都会有一个简短的“实验目标与背景回顾”，用非常精炼的语言提醒读者这次实验要解决的核心问题，避免了我们一头扎进繁琐步骤而忘记初衷。随后是标准的“实验原理”、“仪器与材料”、“操作步骤”等模块，处理得干净利落。但真正体现其匠心的是每一章末尾的“结果讨论与报告撰写指导”。这部分内容极少在其他教材中被如此重视。它不仅仅是告诉你“你要写什么”，而是教你“如何写出有说服力的报告”。它明确指出了哪些是必须报告的原始数据、哪些是必须展示的计算推导，以及如何用清晰的图表来支撑你的结论，甚至连报告封面的规范都做了详细说明。对于习惯于应试教育的学生来说，这种对“规范化输出”的强调，无疑是宝贵的财富，它培养的不仅是实验技能，更是一种符合工业标准的专业文档撰写能力。

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我拿到这本《材料力学实验》的时候，恰逢我们课程改革，需要引入更多的现代测试技术。原本还担心这本书的更新速度跟不上技术迭代，结果完全是杞人忧天。这本书在传统力学实验的基础上，巧妙地融入了大量的现代传感器技术和数据采集系统（DAQ）的应用实例。例如，关于光纤光栅传感器在结构应力监测中的应用章节，图文并茂地展示了如何将这些高精度传感器集成到试样上进行实时、分布式的数据获取，这在以往的实验中是难以想象的“高大上”内容。更难能可贵的是，作者并没有将这些高新技术停留在概念层面，而是提供了详细的软硬件选型指南和初步的信号处理流程。书中附带的光盘或在线资源（如果提供的话，我指的是那种真正实用的资源包）似乎包含了基础的MATLAB或Python脚本示例，帮助我们快速上手数据清洗和可视化。这极大地提升了实验的“含金量”，让我们不再仅仅是记录百分比变形量，而是开始进行复杂的信号处理和模型验证。它成功地架起了一座桥梁，连接了传统的宏观力学测试与现代的无损检测和智能监测前沿。

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这本《材料力学实验》的横空出世，简直是为我们这些还在为理论与实践脱节而头疼的工科生量身定做的一剂良方。我记得刚拿到书的时候，光是封面那硬朗的排版和那张似乎能触摸到金属纹理的插图，就让人对接下来的内容充满了期待。翻开内页，首先映入眼帘的是那清晰到令人发指的实验步骤图解，完全不是那种晦涩难懂的机械制图，而是更贴近我们实际操作的视角。尤其是关于应力应变曲线测定那一部分，作者似乎深谙我们初学者的困惑点，从加载速率的控制到读数误差的估算，每一个细节都掰开了揉碎了讲，配合上大量的真实数据表格和曲线拟合的案例分析，让人感觉自己不是在看一本教科书，而是在一位经验丰富的老教授手把手的指导下进行操作。书中对实验误差的分析尤为独到，不同于其他教材只是笼统地提一句“注意系统误差”，它详细列举了仪器精度、环境温度波动、试样制备不均匀性可能带来的具体影响，甚至还给出了如何通过统计方法来量化这些不确定性的实用技巧。我感觉，这本书的价值远不止于教你“怎么做实验”，更在于培养你一种严谨的、批判性的科学思维，让你在面对测试结果时，能够深入探究其背后的物理本质和潜在缺陷，这种能力在未来的工程设计中是无可替代的。

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我个人对《材料力学实验》中对“失效分析”这一主题的侧重表示由衷的赞赏。许多实验书籍在试样断裂的那一刻就戛然而止，仿佛实验的任务就此完成。但这本书却认为，真正的学习始于材料的失效。书中专门辟出章节，详细讲解了如何利用断口形貌来反推试样所经历的应力状态和环境因素。从韧性断口的光滑区域到脆性断口的晶体解理面，作者配上了高分辨率的微观图片，并用通俗易懂的语言解释了这些微观特征背后的力学意义。这种从宏观测试数据到微观形貌的闭环分析，极大地增强了实验的教育意义。它不再是一个简单的“测出屈服强度”的任务，而是一次完整的材料生命周期评估的缩影。通过学习，我们被引导去思考：为什么这个试样在这个特定的加载模式下会以这种方式失效？这背后的微观机制是什么？这种将测试、分析与材料科学深度融合的叙事方式，让整本书的阅读体验充满了探索的乐趣，远超出了传统实验指导手册的范畴。

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