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出版者:哈尔滨工业大学出版社

作者:邹经湘

出品人:

页数:311

译者:

出版时间:2009-4

价格:24.00元

装帧:

isbn号码:9787560311531

丛书系列:

图书标签:

• 动力学
• 力学
• 结构动力学
• 动力学
• 结构工程
• 振动
• 地震工程
• 有限元
• 模态分析
• 数值方法
• 工程力学
• 结构分析

《结构动力学》 本书深入探讨了各种结构系统在动态载荷作用下的响应。我们将从基本原理出发，循序渐进地解析结构在时间域和频率域内的行为。 核心内容概述： 第一部分：动力学系统基础 单自由度系统 (SDOF)： 运动方程： 详细推导单自由度系统的运动方程，包括质量、阻尼和刚度矩阵的意义与构建。 自由振动： 分析无阻尼和有阻尼自由振动的特性，包括固有频率、阻尼比、衰减振幅以及欠阻尼、临界阻尼和过阻尼的响应模式。 受迫振动： 研究周期性、非周期性和随机性载荷作用下的响应。重点分析稳态响应、瞬态响应以及共振现象。 响应频谱： 介绍用于评估结构在不同频率载荷下响应的工具，以及如何利用响应谱进行设计。 能量法： 从能量守恒的角度理解系统的动力学行为，包括瑞利法等能量方法在近似计算固有频率中的应用。 多自由度系统 (MDOF)： 质量、阻尼和刚度矩阵： 扩展单自由度系统的概念，建立多自由度系统的整体动力学方程，理解这些矩阵在描述整个系统行为中的作用。 固有频率和振型： 讲解如何通过求解特征值问题来确定系统的固有频率和相应的振型，以及振型在描述振动形态中的重要性。 振动解耦： 介绍在特定条件下（如对称结构、无交叉耦合阻尼）如何将多自由度系统解耦为一系列独立的单自由度系统，简化分析过程。 模态分析： 详细阐述模态分析方法，包括如何通过模态叠加法来计算结构在任意载荷下的响应，以及模态在理解结构整体动力特性中的作用。 瑞利商： 介绍瑞利商的概念及其在估计高阶固有频率时的优势。 阻尼模型： 讨论不同阻尼模型的适用性，如经典阻尼（Rayleigh damping）和非经典阻尼，以及它们对响应计算的影响。 第二部分：连续结构的动力学分析 梁、板和壳的振动： 连续介质的动力学方程： 推导梁、板、壳等连续体结构的偏微分方程，考虑材料性质、几何形状和边界条件的影响。 解析解法： 针对简单边界条件和载荷，介绍使用分离变量法等解析方法求解梁、板、壳的固有频率和振型。 有限元方法 (FEM) 的应用： 详细介绍有限元方法在连续结构动力学分析中的核心思想和步骤。 单元离散： 如何将连续结构离散为有限个单元。 单元动力学方程： 推导单元质量、阻尼和刚度矩阵。 整体方程组装： 如何将单元矩阵组装成全局系统的动力学方程。 边界条件施加： 如何在有限元模型中准确施加各种约束和荷载。 求解与后处理： 讲解求解特征值问题、计算响应以及解释计算结果的方法。 常用单元类型： 介绍梁单元、杆单元、实体单元等在动力学分析中的典型应用。 第三部分：动力学载荷与响应分析 地震工程中的动力学： 地震波的传播与效应： 介绍地震波的类型、传播机制以及对地表的影响。 地震动记录与反应谱： 分析实际地震动记录的特点，并重点讲解反应谱（加速度反应谱、速度反应谱、位移反应谱）的构建与应用，以及如何利用反应谱评估结构抗震性能。 等效侧力法： 介绍一种简化的静力分析方法，用于模拟地震作用下的动力响应。 动力弹塑性分析： 探讨在强震作用下，结构可能进入弹塑性阶段时的响应分析方法，以及能量耗散的重要性。 风动力学： 风的统计特性： 分析风速的阵风效应、湍流特性以及周期性风荷载。 风振响应： 讲解结构在风作用下产生的动力响应，包括平均风响应和风致振动响应（如颤振、涡激振动）。 风洞试验与数值模拟： 介绍风洞试验在模拟风荷载和测量结构响应中的作用，以及计算流体动力学 (CFD) 在风动力学分析中的应用。 其他动力学载荷： 机械振动： 分析发动机、机械设备等产生的周期性或随机性振动对结构的影响。 爆炸冲击： 讲解短时、高强度冲击载荷下的结构响应，包括超压、冲击波的传播与衰减。 碰撞动力学： 研究车辆碰撞、物体撞击等场景下的结构变形与能量吸收。 第四部分：动力学分析的高级主题 随机振动： 随机过程理论： 引入随机过程、功率谱密度 (PSD) 等概念，用于描述非确定性载荷。 随机振动的响应分析： 学习如何计算系统在随机载荷作用下的均值、方差以及其他统计特性。 振动控制： 被动控制： 介绍阻尼器（粘滞阻尼器、摩擦阻尼器、金属屈服阻尼器）和隔震装置（铅芯橡胶隔震支座、盆式橡胶支座）的工作原理及其在降低结构振动中的应用。 主动控制： 讲解基于反馈控制原理的主动质量阻尼器 (AMD)、调谐质量阻尼器 (TMD) 等控制系统的设计与实现。 半主动控制： 探讨半主动控制策略，结合了被动和主动控制的优点。 模态试验与模型修正： 模态试验技术： 介绍频域和时域模态试验方法，如冲击法、随机响应法，以及传感器（加速度计、位移传感器）和激励器（激振器）的使用。 试验数据处理： 讲解如何从试验数据中提取模态参数（固有频率、阻尼比、振型）。 模型修正： 比较试验结果与数值模拟结果，并根据试验数据对有限元模型进行修正，提高模型的准确性。 本书特色： 理论与实践相结合： 既有严谨的理论推导，也包含实际工程应用的案例分析。 循序渐进的教学方法： 从单自由度系统到复杂连续体，由浅入深，易于理解。 丰富的图表与算例： 通过大量图表直观展示动力学现象，算例解析帮助读者掌握计算方法。 关注现代工程挑战： 涵盖地震、风等常见动力学载荷，并介绍先进的振动控制技术。 通过学习本书，读者将能够深刻理解结构在动态载荷下的行为机理，掌握分析和评估结构动力响应的方法，并为结构的安全设计和减震加固提供坚实的理论基础和工程指导。

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这本书的文字叙述风格简直是一场智力上的马拉松。作者似乎对“简洁”有着一种近乎偏执的追求，每一个句子都像经过了精密的数学推导，信息密度极高。如果你期望看到那种循循善诱、铺垫冗长的讲解，那你很可能会在第一章就感到吃力。它更像是与一位博学但略显清高的教授在对话，他直接抛出核心概念和公式，然后期待读者自己去填补中间的逻辑跳跃。对于已经有一定基础的工程师来说，这无疑是一部高效的参考手册，能够迅速定位并验证复杂的理论模型。然而，对于门外汉或者希望从零开始建立完整认知体系的人来说，可能需要额外的耐心，或者需要搭配一些更入门的辅助材料。我花了大量时间在理解那些看似理所当然的推导步骤上，很多时候需要自己停下来，在草稿纸上反推验证，才能真正消化吸收作者抛出的论点。这种学习过程虽然辛苦，但带来的那种“豁然开朗”的成就感，也是别处难以体会的。

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这本书的封面设计得非常朴实，黑底白字，没有任何花哨的图案，透着一股严谨的气息。我拿到手的时候，首先被它的分量所震撼，感觉捧着的是一块沉甸甸的知识基石。内页的纸张质量不错，印刷清晰，字体大小适中，阅读起来眼睛不会太累。装帧结实，一看就知道是能经受住反复翻阅的“老伙计”。不过，我个人觉得，对于初学者来说，这样的设计可能略显单调，如果能在章节开头或关键概念处增加一些示意图或者历史背景的小插曲，或许能让阅读体验更富趣味性。整体而言，这本书的物理形态传递出一种“干货满满，拒绝花架子”的信号，非常符合一本专业教材应有的气质。初次翻阅时，目录结构清晰，章节划分逻辑性强，让人能迅速对全书内容有一个宏观的了解，这点我非常欣赏。

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书中提供的例题和习题部分，是这本书的“试金石”。我尝试做了几个中等难度的习题，发现它们的设计目的不仅仅是检验你是否记住了公式，更重要的是考察你对问题本质的理解和建模能力。有些习题看起来很简单，但要正确地建立初始条件和边界约束，需要对实际工程背景有深刻的洞察力。作者似乎有意避开了那些标准教科书上反复出现、略显陈旧的案例，转而设计了一些更贴近现代工程挑战的场景。但我也必须指出，部分高阶习题的解析缺失或者过于简略，这对于自学者构成了不小的挑战。如果能提供更详尽的解题思路引导，或者至少给出最终结果，对于自我评估和纠错会大有裨益。总而言之，这套习题集是检验学习成果的绝佳工具，但同时也要求学习者具备独立解决问题的强大能力。

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从阅读体验的角度来看，这本书的整体排版和符号规范性达到了极高的水准，这对于阅读严肃的工程文献来说至关重要。每一个希腊字母、每一个上下标的运用都严格遵循了国际惯例，这极大地减少了因符号歧义而造成的阅读障碍。作者对于专业术语的定义也异常严谨，通常在第一次出现时就会给出清晰、无可辩驳的解释。不过，我观察到，在处理一些动态响应的图示时，图形的质量略显粗糙，特别是涉及到复杂的模态振型可视化时，有些线条的平滑度和清晰度可以进一步提升。如果能采用更高分辨率的图形，并辅以更细致的注解说明，对于那些依赖视觉辅助来理解空间运动规律的读者来说，无疑是雪中送炭。总的来说，这本书在确保内容深度和准确性的同时，也体现了对专业阅读规范的尊重，是一部值得反复研读的严肃著作。

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章节间的衔接处理得极其精妙，这才是真正体现出作者功力的地方。它不是简单地将不同的力学原理堆砌在一起，而是构建了一个层层递进的知识体系。比如，从基础的单自由度系统分析过渡到多自由度系统，再到后期的非线性振动和随机振动，每一步的引入都显得水到渠成，仿佛这条逻辑链条早就存在于自然之中，只是等待作者来清晰地描绘出来。这种流畅性使得读者在学习新概念时，不会有强烈的割裂感，而是感觉自己正沿着一条设计好的轨道，稳步深入到问题的核心。我特别欣赏作者在引入新数学工具时，总是能紧密结合其在物理模型中的实际应用，避免了为了数学而数学的弊端。这种理论与实践的紧密结合，让那些原本抽象的偏微分方程和矩阵运算，瞬间鲜活了起来，不再是冷冰冰的符号集合。

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