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出版者:第1版 (2005年4月1日)

作者:张会臣

出品人:

页数:234

译者:

出版时间:2005-4

价格:35.0

装帧:平装

isbn号码:9787502567316

丛书系列:

图书标签:

• 纳米润滑
• 润滑理论
• 纳米技术
• 表面工程
• 摩擦学
• 流体力学
• 分子动力学
• MEMS
• 微纳器件
• 材料科学

好的，这是一份关于《宏观机械系统振动控制理论与工程实践》的图书简介： --- 宏观机械系统振动控制理论与工程实践 导论：复杂系统动力学的挑战与振动控制的必要性 在现代工程领域，从大型桥梁、高层建筑到高速列车、航空航发动，机械和结构系统的尺寸、复杂度以及运行速度都在不断提升。这些宏观尺度的复杂系统在服役过程中，不可避免地会受到外部激励（如风载、地震、运行不平衡等）或内部因素（如材料非线性和几何非线性）的影响，从而产生有害的振动。如果不加以有效控制，这些振动不仅会显著降低系统的使用寿命、影响工作精度，更可能导致灾难性的结构失效。 《宏观机械系统振动控制理论与工程实践》是一本深入剖析宏观尺度工程结构振动现象、控制机理及其工程应用的专著。本书旨在构建一个从基础理论到前沿技术应用的完整知识体系，为工程师、研究人员和高年级学生提供一套系统、实用的振动控制解决方案。全书紧密围绕如何设计、分析和实施有效的控制策略来抑制或隔离宏观机械系统中的有害振动展开论述。 第一部分：宏观振动系统的建模与分析基础 本部分奠定了理解复杂机械系统振动特性的理论基础。重点在于如何将实际工程系统抽象为数学模型，并对其动力学行为进行精确预测。 1. 宏观结构动力学与有限元基础 系统地回顾了经典梁、板、壳单元的动力学建模方法，重点探讨了在考虑几何非线性和材料非线性时，如何建立高自由度、大型结构（如大型机械臂、风力发电机塔筒）的精确运动微分方程。书中详细阐述了多体系统动力学（MBS）在复杂机械装置中的应用，强调了接触、约束和摩擦对宏观振动特性的影响。 2. 随机振动与时变系统分析 针对现实工程中普遍存在的随机载荷（如湍流风场、地面不规则运动），本书深入讲解了随机振动理论在线性与非线性系统中的应用，包括功率谱密度分析、谱分析法和蒙特卡洛模拟在预测系统响应中的作用。此外，对于那些参数随时间变化的系统（如大型起重机在变载荷下的工作状态），书中提供了先进的时变系统分析方法，如模态叠加法在非定常问题中的修正应用。 3. 模态识别与系统辨识 在建立精确模型之前，对现有结构的动力学特性进行识别至关重要。本部分详细介绍了先进的实验模态分析（EMA）技术，包括频响函数测量、先进数据处理技术（如频域分解法FDD、随机子空间辨识SSR）在大型、开放式结构上识别结构固有频率、阻尼和振型的方法。同时，讨论了如何将辨识结果反馈到有限元模型中进行修正与校准，以提升模型的预测精度。 第二部分：经典与主动振动控制理论 本部分聚焦于振动控制的核心理论框架，从传统的被动控制到现代的主动控制技术，提供了全面的理论推导和设计指南。 4. 被动控制：隔离、耗能与调谐技术 深入探讨了被动控制策略的机理与应用。重点包括： 隔振技术： 讨论了不同类型隔振器（如弹簧、橡胶垫、空气弹簧）在不同频率范围内的隔离效率计算，特别是针对低频和宽频带振动隔离的挑战与优化设计。 耗能装置： 详细分析了粘滞阻尼器、金属屈服阻尼器以及黏弹性材料在吸收振动能量中的作用，并给出了优化阻尼器放置位置和尺寸的工程准则。 调谐质量阻尼器（TMD）： 阐述了TMD的基本原理、最优参数设计方法，以及在多模态控制、非线性系统中的应用扩展，包括调谐液体阻尼器（TLD）在建筑结构中的应用。 5. 主动控制理论：传感器、执行器与控制算法 主动控制是现代振动控制的关键。本部分系统介绍了其三大支柱： 执行器技术： 详细比较了电磁式、液压式、压电式执行器在宏观系统中的适用性、功率需求和带宽限制。特别强调了大型结构所需的大推力、长行程执行器的选型原则。 传感器与反馈： 讨论了加速度计、位移传感器以及非接触式测量技术（如激光多普勒测速仪LDV）在构建有效反馈回路中的作用，强调了传感器布局的优化问题。 经典控制算法： 全面推导了状态反馈控制（如极点配置）、最优控制（LQR/LQG）在抑制系统振动中的性能和鲁棒性。针对复杂工程系统，书中还探讨了滑模控制（SMC）在处理不确定性和外部扰动时的优势。 第三部分：前沿与智能振动控制策略 面向未来复杂工程挑战，本部分引入了现代控制理论和智能技术在振动控制中的最新进展。 6. 智能与自适应控制 着重于控制策略如何根据系统状态或环境变化进行实时调整。详细介绍了自适应控制（如基于LMS算法的自适应陷波器）在抑制变频振动源（如旋转机械不平衡度变化）中的应用。此外，系统介绍了基于神经网络和模糊逻辑的智能控制方法，及其在处理高维、非线性系统中的潜力。 7. 基于能量的方法与结构健康监测的集成 探讨了从能量角度理解和控制振动的先进理念。重点阐述了如何通过主动注入能量来抵消有害振动（如基于功率流分析的主动噪声和振动控制ANC/Vibration Cancellation）。 更重要的是，本书强调了振动控制与结构健康监测（SHM）的深度融合。介绍了如何利用SHM系统获取的实时损伤信息，动态调整控制参数，实现“损伤感知-自适应控制”的闭环系统，从而提高结构的安全裕度和控制效率。 第四部分：工程应用与案例分析 理论最终需要回归实践。本部分提供了多个大型工程系统中的实际应用案例，以展示理论的有效性和工程实现的难点。 8. 大型结构与土木工程中的应用 深入分析了高层建筑和桥梁在抗风、抗震中的振动控制策略。详细介绍了大型调谐质量阻尼器（TMD）和粘滞阻尼器在实际超高层建筑（如台北101大厦的阻尼球系统）中的设计、安装与长期运行监测数据。对于长大跨度桥梁，重点讨论了空气动力学稳定性与振动控制的协同设计。 9. 交通运输与机械装备中的应用 针对高速列车、航空发动机叶片等高速运行的机械系统，探讨了主动悬挂系统、主动阻尼技术在提高乘坐舒适性、减少部件疲劳损伤中的关键作用。结合具体工程实例，分析了执行器饱和、控制延迟等实际工程限制对控制性能的影响，并提出了实用的补偿措施。 结语 《宏观机械系统振动控制理论与工程实践》不仅是一本理论教科书，更是一本面向实际问题的工具书。它系统地整合了从基础动力学到先进智能控制的知识链条，为工程师们提供了一张清晰的路线图，以应对当代复杂宏观机械系统中日益严峻的振动挑战。本书强调理论与工程实践的紧密结合，旨在培养新一代具备强大系统分析和创新控制能力的高端工程人才。

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阅读这本书的过程，就像是走在一条铺满了专业术语和复杂模型的迷宫里。我对其中关于“范德华力”和“润滑膜的分子动力学模拟”那几章的期望值很高，毕竟这是当前纳米润滑研究中最热门的方向之一。然而，书中对这些概念的介绍显得有些过于学术化和抽象，缺乏足够的工程实例来佐证理论的实际意义。比如，当讨论到如何利用理论预测实际设备中润滑剂的寿命时，书中的模型似乎更侧重于证明理论的完备性，而不是展现其在解决实际工程难题上的有效性。我总感觉作者仿佛是沉浸在纯理论的世界中，而忘记了润滑技术归根结底是要服务于机械系统的可靠性和效率的。如果能在阐述复杂理论之后，紧接着附上几个来自实际应用场景的案例分析，哪怕只是简短的定性描述，都会让这本书的价值倍增，让读者更清晰地看到这些理论究竟“管用”在哪里。

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我对书中关于“接触力学在纳米润滑中的应用”这一部分的讨论感到有些失望。我期待能看到更多关于原子力显微镜（AFM）等实验手段如何验证或修正这些接触模型的内容。书中描述的接触模型大多基于理想化的几何形状和均质材料假设，这在宏观尺度或许可以接受，但在纳米尺度下，材料的非均匀性和环境因素的影响是不可忽视的。我希望能看到作者对这些“非理想情况”进行更深入的探讨，比如引入更多的随机性因素或非线性效应的分析。当前的内容给读者的印象是，理论已经非常完美，只需要代入参数即可。这种对实验验证和不确定性分析的相对忽略，使得整本书在“应用”这个词上显得有些单薄。毕竟，任何理论的价值最终都要通过与实验的对照才能得以彰显，特别是在这样一个对精度要求极高的领域。

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这本号称“硬核”的教材，从目录上看就给人一种高深莫测的感觉，光是“理论基础”和“前沿探索”这几个章节的标题就足够让人望而却步了。我本来是想找一本能帮我快速理解纳米尺度下材料表面相互作用规律的入门读物，结果翻开第一页，映入眼帘的竟然是一长串复杂的偏微分方程和张量分析，瞬间感觉自己回到了大学高数课堂。书中对流体力学和固体力学基础的阐述非常深入，几乎是把教科书里的经典内容原封不动地搬了过来，然后才开始尝试过渡到纳米尺度。这种“先搭骨架再谈细节”的处理方式，对于那些已经有扎实物理或工程背景的读者来说或许是福音，但对我这种更偏向应用层面的研究者来说，就像是刚学会走路就要尝试跑马拉松，实在有些吃力。我尤其希望书中能多一些直观的图示和模型简化过程的解释，而不是仅仅堆砌数学推导，这样才能更好地把握物理图像。

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这本书的写作风格，用一个词来形容就是“严谨到有些刻板”。每一个概念的引入都经过了漫长的铺垫，每一个公式的推导都力求无懈可击，这无疑保证了其学术上的准确性，但也牺牲了阅读的流畅性和趣味性。我尝试从中寻找一些关于“表面粗糙度对超薄润滑膜稳定性影响”的实用性讨论，但发现这部分内容被分散在好几个章节的脚注或作为课后习题出现，需要花费大量的精力去碎片化地整合信息。说实话，这本书更像是为博士生准备的参考手册，而不是为希望快速掌握某一特定应用技术的工程师准备的指南。如果能有一个清晰的主线，将那些高度专业化的内容以更集中的方式呈现，并对不同层次的读者提供不同的阅读路径（比如标注出哪些是核心理论，哪些是进阶拓展），相信能让更多不同背景的专业人士从中受益，而不是让初学者在密集的公式和术语中迷失方向。

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这本书的排版和图表质量，老实说，不太符合当代教材的审美标准。很多关键的示意图显得分辨率较低，有些甚至像是上世纪八九十年代的工程制图风格，线条模糊，不易区分细节。特别是涉及到流体流动和界面结构的示意图，如果能采用更现代、更清晰的彩色渲染图或三维剖面图来展示，将极大地帮助读者理解那些抽象的物理过程，例如分子间的相互作用堆积方式或者剪切区的速度梯度变化。我花了相当长的时间去揣摩某些黑白线条图的含义，这无疑分散了对核心理论理解的注意力。对于一本深度如此之高的专业书籍而言，清晰直观的视觉辅助是构建知识体系的基石，当前的状态，多少有些拖了后腿，让原本晦涩难懂的内容雪上加霜。

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