机械结构模糊优化设计方法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:机械工业出版社

作者:陈举华

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2001-12-13

价格:16.0

装帧:平装

isbn号码:9787111095330

丛书系列:

图书标签:

• 机械设计
• 模糊优化
• 结构优化
• 优化算法
• 工程应用
• 可靠性设计
• 智能设计
• 计算机辅助设计
• 机械工程
• 优化方法

结构动力学与振动控制：现代工程的基石 书籍简介 在当代复杂工程系统的设计与运行中，结构如何在高频激励、随机载荷乃至非线性环境下的可靠性与稳定性，是工程师们必须直面的核心挑战。本书《结构动力学与振动控制：现代工程的基石》旨在全面、深入地探讨结构系统在动态荷载作用下的响应规律，并系统阐述现代工程控制理论在提升结构性能、保障服役安全方面的应用。 本书的叙事逻辑从基础理论的严谨构建，过渡到复杂工程问题的建模与求解，最终聚焦于先进的振动抑制与控制技术。我们避免了对单一优化算法或特定领域（如模糊逻辑、拓扑优化）的深入剖析，而是将重点放在了基于物理建模、系统识别和经典/现代控制理论的通用框架上。 --- 第一部分：结构动力学基础理论与建模（基础与分析） 本部分旨在为读者打下坚实的理论基础，使之能够精确描述任何工程结构在动态作用下的物理行为。 第一章：单自由度系统（SDOF）的响应分析 本章详述了最基本的动力学模型——单自由度系统的建立、自由振动、有阻尼自由振动及强迫振动响应。重点在于状态空间表示的引入，为后续多自由度系统（MDOF）的建立做准备。我们将深入分析临界阻尼比、固有频率与阻尼比对瞬态和稳态响应特性的影响，并讨论如何利用数值积分方法（如龙格-库塔法）求解非线性系统的响应。 第二章：多自由度系统的振动分析 本章是动力学分析的核心。我们从系统的拉格朗日方程或牛顿第二定律出发，推导MDOF系统的运动微分方程。重点内容包括：正交性原理在模态分析中的应用，如何通过特征值问题确定系统的固有频率和振型，以及模态叠加法在求解外部激励下系统响应中的精确应用。此外，将详细讨论质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵的物理意义与构造方法，并对比例阻尼与非比例阻尼的差异进行详尽对比。 第三章：连续体的动力学建模 针对梁、板、壳等弹性连续体结构，本章阐述如何将无限自由度系统离散化。主要内容包括有限元方法（FEM）在模态分析中的应用框架，单元刚度和质量矩阵的推导过程，以及如何通过截断模态分析来近似描述连续体的动力学行为。本章的重点在于理解离散化误差的来源与控制，确保数值模型的可靠性。 第四章：随机振动与谱分析 在现实工程环境中，载荷往往是随机的（如地震动、风致脉动）。本章引入随机过程理论，包括功率谱密度（PSD）和自相关函数。重点在于结构在平稳随机激励下的均方根响应分析，以及如何利用频率响应函数（FRF）计算结构的输出功率谱密度，评估结构疲劳损伤的概率特性。 --- 第二部分：结构系统识别与参数估计（识别与验证） 准确的动力学模型依赖于精确的系统参数。本部分关注如何利用实验数据来修正和验证理论模型。 第五章：实验模态分析基础 本章介绍结构动力学实验测试的基本流程，包括传感器（加速度计、力锤、位移计）的布置策略、信号采集与处理（如抗混叠滤波）。重点讲解频响函数（FRF）测量的关键技术，确保数据质量是后续识别工作的前提。 第六章：参数识别与模型修正 本章深入探讨从实验数据中反演结构参数的方法。详细介绍频域识别法（如多输入多输出最大似然法）和时域识别法（如频域分解法/子空间识别法）的数学原理和算法实现。最后，论述如何运用残差分析和不确定性量化方法，对识别出的系统参数进行评估，并指导理论模型（如有限元模型）的修正，实现“理论与实验的统一”。 --- 第三部分：现代结构振动控制技术（控制与应用） 本部分从动力学分析的基础上，转向主动、半主动和智能结构的概念及其实现。 第七章：经典控制理论在结构减振中的应用 本章介绍将经典的线性控制理论（如PID控制、线性二次调节LQR）应用于结构振动抑制的原理。重点在于建立结构-控制器耦合的闭环系统，并设计最优控制律以最小化特定性能指标（如位移、加速度或控制力）。我们将讨论线性控制器的局限性，特别是在高阶、高模态控制问题中的适用范围。 第八章：半主动与智能结构控制 本章聚焦于当前研究热点——半主动控制技术。详细阐述基于变阻尼器（如MR/ER阻尼器）的控制策略。探讨如Skyhook控制、 कर्尔曼滤波在估计结构状态和实时调节阻尼特性中的应用。此外，还将引入基于压电材料的智能结构概念，分析如何利用粘贴式或嵌入式致动器实现分布式控制。 第九章：控制系统的稳定性与鲁棒性分析 任何控制系统投入实际应用前，必须保证其在模型不确定性下的稳定性。本章运用李雅普诺夫稳定性判据分析非线性控制器的稳定性。同时，介绍鲁棒控制的基本概念，如$H_{infty}$控制，用以设计能够容忍模型误差和外部干扰的控制系统，确保结构在复杂工况下的可靠性。 --- 本书特色与定位 本书内容严格遵循经典力学、系统理论和现代控制工程的框架展开，强调物理模型的精确建立、数学方法的严谨推导以及工程应用的有效性。全书结构逻辑清晰，理论深度适中，既可作为高等院校结构工程、力学、土木工程及机械工程专业高年级本科生或研究生的教材，亦可作为从事结构健康监测、抗震设计与振动控制的工程师的参考手册。本书旨在培养读者从“现象观察”到“机理理解”再到“有效控制”的完整工程思维链条。

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拿到这本《机械结构模糊优化设计方法》后，我被书名所吸引。在工程实践中，我们经常会遇到一些难以精确量化的问题，比如材料的非均质性、加工过程中的误差、以及载荷的随机性等等。传统的设计方法往往基于理想化的模型，忽略了这些现实世界中的不确定性，导致设计结果可能与实际情况存在较大偏差。我非常希望这本书能够提供一种新的视角和方法，来解决这些“模糊”的问题。我期待书中能够深入讲解模糊逻辑在机械结构设计中的应用原理，例如如何利用模糊集合理论来描述和处理模糊信息，如何构建模糊规则库和模糊推理系统来模拟专家的决策过程。同时，我也对书中的“优化设计”部分充满兴趣。在模糊化的基础上，如何进行有效的优化，找到满足各种模糊约束的最佳设计方案？我希望书中能够介绍一些具体的模糊优化算法，并提供一些实例分析，展示这些方法在提高机械结构的可靠性、鲁棒性、以及性能方面的实际效果。例如，在航空航天、汽车制造或者精密仪器等领域，模糊优化设计是否能带来显著的改进？

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这本书的封面设计简洁而专业，一看就知道是技术类读物。虽然我不是机械专业的科班出身，但对机械原理和设计过程一直怀有浓厚的好奇心。平时在工作中，我经常会遇到需要权衡各种不确定因素来做出决策的情况，比如选择材料、确定尺寸、或者评估方案的可行性。我猜想“模糊优化设计”正是针对这类复杂问题的有效解决方案。这本书是否会从最基础的模糊逻辑概念讲起，然后逐步深入到如何在机械结构设计中应用这些概念？我希望书中能够包含一些关于模糊集合、隶属度函数、以及模糊推理规则的详细介绍，让我能够理解模糊化处理的本质。更令我感兴趣的是，这本书是否会探讨如何将模糊逻辑与传统的优化方法（如遗传算法、粒子群优化等）相结合，形成一种更加强大的混合优化方法？我希望书中能够提供一些具体的算法流程和数学公式，让我能够理解其背后的数学原理。此外，如果书中能够通过一些实际的案例，展示模糊优化设计方法在提高机械结构的性能、降低成本、或者延长使用寿命方面的优势，那就再好不过了。

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这本书的名字听起来就很有意思，"机械结构模糊优化设计方法"。我一直对工程设计中的不确定性和模糊性很感兴趣，总觉得现实世界中的很多问题都不是非黑即白、精确无误的。机械结构的设计更是如此，材料的性能波动、加工的精度差异、载荷的随机变化，这些都使得传统的精确设计方法在很多时候显得力不从心。所以，我非常期待这本书能深入探讨如何将模糊逻辑和优化算法有效地结合起来，来解决这些棘手的工程问题。我希望它能提供一套系统的理论框架，帮助工程师们理解模糊优化设计的原理，掌握具体的设计流程和方法。比如，书中是否会介绍如何将模糊集理论应用于描述设计参数的不确定性？又是否会讲解如何构建模糊目标函数和约束条件？更重要的是，我期待书中能够提供一些实际的应用案例，展示模糊优化设计方法在具体机械结构设计中的成功实践，例如在飞机发动机叶片、汽车悬挂系统或者机器人关节的设计中，这种方法能够带来哪些独特的优势和显著的改进。如果书中还能对不同模糊优化算法的适用范围和优缺点进行比较分析，那就更完美了。

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刚拿到这本书，就被它严谨的学术气息吸引了。虽然书名是“机械结构模糊优化设计方法”，但我感觉它不仅仅局限于机械领域。模糊数学本身就是一门强大的工具，它的应用范围可以非常广泛，从人工智能到决策科学，再到工程设计。我猜想这本书的作者一定是在某个领域深入研究过模糊理论，并将之巧妙地运用到了机械结构的设计上。我特别好奇书中是如何处理“模糊”这一概念的。在机械设计中，我们常常会遇到一些难以量化的因素，比如操作者的经验、设备的可靠性、甚至是一些主观的性能指标。这本书会如何将这些模糊的信息转化为数学模型，并在此基础上进行优化呢？我非常期待看到书中对模糊变量的定义、模糊规则的构建以及模糊推理机制的详细阐述。此外，优化设计部分也是我关注的重点。如何在模糊环境下找到最优的设计方案，这其中一定涉及到复杂的算法和迭代过程。我希望书中能够提供一些关于模糊优化算法的深入讲解，例如模糊规划、模糊模拟退火算法等，并指导读者如何根据具体的工程问题选择合适的算法。

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最近在工作中遇到了一些设计难题，传统的分析方法似乎难以应付，于是我开始关注一些更前沿的设计理念。当我看到这本《机械结构模糊优化设计方法》的书名时，立刻觉得它可能是我一直在寻找的答案。我知道在工程设计中，很多参数和约束都不是绝对精确的，而是存在一定的模糊性和不确定性。例如，材料的强度可能会因为制造批次而略有差异，载荷的大小和方向也可能受到环境因素的影响而变化。而“模糊优化”听起来就像是专门为解决这类问题而生的。我非常期待这本书能够详细介绍如何将模糊逻辑的思维方式融入到机械结构的设计流程中。比如，书中是否会提供一套系统的框架，指导工程师如何识别和定义设计中的模糊因素？又是否会讲解如何利用模糊集理论来量化这些模糊因素，并构建模糊的目标函数和约束条件？此外，优化设计部分也是我迫切希望了解的。在模糊的条件下，如何有效地搜索最优的设计空间，找到最佳的解决方案？我希望书中能够介绍一些常用的模糊优化算法，并对它们在机械结构设计中的适用性进行深入的分析和比较。

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