具体描述
好的，这是一份关于一本名为《结构动力学与振动控制》的图书简介： 《结构动力学与振动控制》 内容详述 本书深入探讨了土木、机械、航空航天等工程领域中结构动力学与振动控制的核心理论、分析方法与工程应用。全书结构严谨，内容涵盖了从基础理论到前沿技术，旨在为读者构建一个全面且深入的知识体系。 第一部分：结构动力学基础理论 本书首先系统地介绍了结构动力学分析的基本概念与数学工具。这包括结构自由度、质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵的构建，以及单自由度系统和多自由度系统的振动特性分析。 在单自由度系统中，我们详细阐述了自由振动、有阻尼自由振动以及受迫振动的响应分析。通过对各种激励形式（如简谐激励、瞬态激励和任意激励）的响应求解，读者将掌握评估结构基本动态行为的方法。 多自由度系统是本书的重点之一。我们详细介绍了模态分析理论，包括特征值问题的求解、特征向量的物理意义以及模态坐标的转换。通过模态叠加法，读者将学会如何将复杂的系统响应分解为若干个独立的模态响应之和，这是进行后续振动控制和动态响应预测的基础。对于连续体结构，如梁、板和壳，本书也给出了离散化方法，如有限元法（FEM）在动力学分析中的应用，并讨论了高维系统的处理策略。 此外，随机振动理论作为工程实际中常见的激励形式，被单独列为一个章节进行深入探讨。我们介绍了随机过程的数学描述，包括功率谱密度函数（PSD）和自相关函数，并推导了随机激励下结构的稳态响应和峰值响应的计算方法。 第二部分：振动控制技术 在建立了坚实的动力学分析基础后，本书将焦点转向主动、被动及半主动的振动控制技术。 被动控制部分，重点介绍结构自身刚度和阻尼的优化设计。这包括设置合适的结构阻尼器（如粘滞阻尼器、摩擦阻尼器）和调谐质量阻尼器（TMD）。TMD的设计与优化是本章的难点，我们提供了详细的理论推导和工程设计步骤，用以有效抑制特定频率范围内的结构共振响应。 主动控制部分，是全书的技术前沿之一。我们介绍了基于反馈控制原理的结构控制方法。这包括状态空间法在结构动力学中的应用，例如LQR（线性二次型调节器）控制器的设计。读者将了解如何通过安装执行器（如电磁力作动器、液压作动器）实时地对结构施加反作用力，以达到减振、抑振的目的。控制系统的稳定性分析和鲁棒性设计也是本章关注的重点。 半主动控制，作为介于被动与主动之间的高效控制策略，占据了重要篇幅。我们重点介绍了磁流变（MR）阻尼器和智能材料（如压电材料）在结构控制中的应用。半主动控制的优势在于其能源效率高，控制策略（如Skyhook、Groundhook）的设计和优化是本章的核心内容。 第三部分：应用与案例分析 为增强理论与实践的联系，本书在最后一部分提供了多个工程领域的应用案例。 在土木工程中，我们探讨了高层建筑和桥梁在风荷载、地震荷载下的动力响应分析与减隔震技术。特别是隔震支座（如铅芯橡胶支座、叠层橡胶支座）的设计原理及其对结构整体动力特性的影响，进行了详尽的论述。 在机械与航空航天工程中，我们分析了旋转机械的不平衡激励、叶片颤振问题，以及航天器在发射和在轨运行中的振动问题。针对这些特定场景，我们介绍了主动或被动控制措施的有效性评估。 此外，本书还包含了振动测试与系统辨识的实践方法。从传感器（加速度计、应变片）的布置、信号采集到模态参数的识别（频域法、时域法），为读者提供了从实际数据中提取结构动力学信息的完整流程。 目标读者与特点 本书适合高等院校土木、机械、结构工程、航空航天工程专业的高年级本科生、研究生，以及从事结构设计、振动分析、控制系统研发的工程师和研究人员阅读。 本书的特点在于： 1. 理论深度与工程广度兼顾： 既有严格的数学推导，也紧密结合实际工程问题。 2. 内容体系完整： 从动力学建模到主动/被动控制策略，形成了一个完整的知识链条。 3. 图表丰富： 大量使用流程图、概念图和计算实例，便于理解复杂概念。 通过学习本书，读者将能够独立完成复杂结构的动力学建模、动态响应预测，并设计出有效的振动控制方案，以确保结构的安全性和舒适性。
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