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出版者:科学

作者:王春香

出品人:

页数:231

译者:

出版时间:2007-5

价格:25.00元

装帧:

isbn号码:9787030191366

丛书系列:

图书标签:

• 材料力学
• 基础
• 工程力学
• 固体力学
• 结构力学
• 应力
• 应变
• 力学分析
• 机械工程
• 教材

好的，这是一份为一本名为《基础材料力学》的书籍所撰写的、不涉及该书内容的图书简介。 --- 《结构动力学与振动控制》 —— 探索复杂系统中的动态响应与稳定策略 内容简介 在现代工程实践中，结构所面临的挑战已不再局限于静力学范畴。从桥梁在强风或地震中的摇摆，到航空发动机叶片在高速旋转下的疲劳，再到精密仪器在运行过程中的微小振动，结构的动态行为和抗振能力已成为衡量其安全性和可靠性的核心指标。本书《结构动力学与振动控制》，正是为了系统阐述这些复杂动态现象背后的物理原理、数学模型及工程应对策略而编写的专业著作。 本书深度聚焦于材料在时间维度上的响应特性，即材料力学在时变载荷下的延伸与深化。我们着眼于结构系统如何随时间演化其应力、应变及位移状态，并由此引申出控制和抑制有害振动的关键技术。全书结构严谨，内容涵盖了从基本概念的引入到前沿控制理论的应用，力求为读者构建一个完整而深入的结构动力学知识体系。 第一部分：系统动力学基础与建模 本部分首先确立了分析一切结构动力学问题的理论基石。我们从经典的牛顿运动定律出发，结合弹性理论，系统推导了结构振动的基本微分方程。重点阐述了单自由度（SDOF）和多自由度（MDOF）系统的自由振动和受迫振动分析。读者将学习如何根据实际结构特性（如质量、刚度、阻尼）建立精确的数学模型，并掌握求解特征值问题（确定固有频率和振型）的方法，这是理解任何动态现象的先决条件。 书中详细探讨了各种阻尼模型的适用性，包括粘性阻尼、库仑阻尼和材料阻尼，并对结构阻尼的物理本质进行了深入剖析。对于多自由度系统，我们引入了模态分析的概念，解释了如何通过模态坐标变换将复杂的耦合振动问题解耦为一系列独立的单自由度问题，极大地简化了计算的复杂性。 第二部分：连续体动力学与波的传播 在更宏观的尺度上，结构不再被视为质点集合，而是连续介质。本部分将动力学理论扩展到梁、杆、板和壳等连续体结构。我们详细阐述了欧拉-伯努利梁和蒂莫申科梁在动态载荷下的微分方程及其边界条件的设置。特别关注了波在结构内部的传播特性，包括纵波、横波和扭转波，以及波在遇到几何突变或材料不连续界面时的反射与透射现象。 对于地震工程和冲击动力学关注的焦点——柔性结构对地面运动的响应，本书提供了详尽的分析工具。我们引入了模态叠加法等数值方法，用以预测大尺度结构（如超高层建筑或大型空间桁架）在地震、风荷载或爆炸冲击下的瞬态响应。 第三部分：随机振动与寿命预测 现实世界中的载荷很少是完美的周期性函数，更多体现为随机过程。本部分转向分析随机环境对结构的影响。我们引入了随机过程理论（如平稳过程、遍历性）来描述风速、海浪、地面运动等不确定载荷。通过功率谱密度函数（PSD）和考尔曼滤波等工具，读者将学会如何量化结构的响应统计特性，如均方根值和峰值概率分布。 基于随机响应分析，我们进一步探讨了结构在长期服役过程中可能发生的疲劳累积损伤。本书介绍了几种重要的疲劳损伤累积判据，并将随机振动分析结果与疲劳寿命预测模型（如Miner法则）相结合，为工程结构的安全评估提供严格的理论依据。 第四部分：振动控制理论与主动减振 结构动力学的最终目标之一是确保结构的适航性、舒适性和安全性。本部分是全书的精华所在，专注于如何主动或被动地改变结构的动态特性。 被动控制： 我们首先回顾了基础的被动控制技术，如调谐质量阻尼器（TMD）和粘滞阻尼器的设计与优化。这部分内容侧重于通过巧妙的结构设计或附加元件来耗散或转移振动能量。 主动与半主动控制： 随后，本书深入讲解了先进的振动控制理论。我们详细介绍了线性二次调节器（LQR）和最优控制理论在结构控制中的应用。对于执行器（如磁流变阻尼器、压电作动器）的建模和反馈控制策略的建立，我们提供了清晰的步骤和算例。半主动控制策略，尤其是在考虑控制系统能耗和实现复杂度时的折衷，被作为前沿方向进行了重点讨论。读者将理解如何利用反馈信号实时调整结构的阻尼或刚度，以实现对振动幅度的最佳抑制。 应用与展望： 最后，本书结合了实际工程案例，展示了这些理论在桥梁、轨道交通、航空航天器和精密仪器中的应用。通过丰富的图表和推导过程，我们旨在培养读者独立分析和解决复杂结构动态问题的能力。 《结构动力学与振动控制》不仅仅是一本理论教材，更是一本面向实际工程应用的工具书，适用于土木、机械、航空航天工程及材料科学等相关专业的高年级本科生、研究生以及致力于结构健康监测和控制的工程师。掌握本书内容，意味着对结构在瞬变和长期动态环境下的行为拥有深刻的洞察力和精确的预测能力。

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坦白地说，我这本书的装帧设计实在有些保守，如果不是因为专业需要，我可能不会在书店里多看它一眼。然而，一旦深入到内容的核心部分，你会发现这外表下的内在却是极度精炼和高效的。这本书的习题设置是其最大的亮点之一。它们并非那种只会简单套公式的“填空题”练习，而是大量融合了实际工程背景的综合性问题。例如，关于疲劳和断裂韧性的讨论，作者并没有仅仅停留在理论的层面，而是设置了一个需要计算桥梁在周期性交通荷载下使用寿命的案例分析。这要求读者必须将前面学到的弹性理论、材料性能和时间因素综合起来考虑。完成这些习题后，我感觉自己对“安全系数”这个概念有了全新的、更负责任的理解。这本书培养的不是只会解题的“计算机器”，而是具备工程判断力的专业人才，这一点，对于任何想要在结构领域有所建树的人来说，是无价的财富。

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阅读这本书的过程，对我来说更像是一场对材料本质的哲学探索，而非单纯的工程学习。我尤其欣赏作者在探讨材料非线性行为和蠕变现象时所展现出的深刻洞察力。当我们将理想化的“线弹性”模型推翻，开始面对塑性流动和时间依赖的变形时，我们实际上是在挑战“不变”的物理假设。这本书没有回避这种复杂性，而是以一种非常辩证的角度来处理。它清晰地阐述了在何种工况下，我们需要采用更复杂的本构关系，以及这些模型背后的物理意义是什么。书中对于温度和应变速率如何影响材料的宏观表现的描述，充满了对自然规律的敬畏。读完这些章节，我不再仅仅将“钢筋”或“混凝土”视为两个简单的代号，而是开始理解它们在极端环境下的“脾气”和“性格”。这种对材料深层行为的尊重，是这本教材带给我最持久的影响。

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这本书的叙述风格简直像一位耐心、但又不失严谨的导师在耳边轻声细语。它不像有些工具书那样，上来就抛出一堆复杂的微分方程，让人望而却步。相反，它更注重物理图像的构建。记得有一次我被“剪切应力”的概念困扰了很久，总觉得它和拉伸应力有什么本质上的区别，读了很多其他资料都没想明白。直到我看到这本书中关于“梁的横截面”受力分析图示，那个动态的、仿佛刀片在层间切割的画面，一下子击中了我的理解盲区。作者似乎非常懂得初学者的思维定势和容易混淆的地方，总能在关键节点插入一个非常巧妙的几何解释或者历史背景的补充。这使得阅读过程中的“卡壳”次数大大减少。我甚至发现，一些在课堂上被一笔带过的概念，在这里被赋予了更丰富的背景故事，这让知识点不再是孤立的符号，而是有了血肉和温度。可以说，这本书的价值不仅仅在于传授知识，更在于塑造一种科学的思维方式。

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这本书的封面设计得非常朴实，以至于我最初在书店里拿起它时，差点以为这是一本旧版的教材。那种略带粗糙的纸质感，加上字体相对传统的排版，营造出一种老派工科书籍特有的厚重感。我一直对力学这门学科抱有敬畏，因为它似乎总是在那些最坚固的结构背后默默发挥着作用。这本书的内容，从最基础的应力应变概念讲起，清晰地勾勒出材料在不同载荷下的内在反应。我尤其欣赏作者在讲解“胡克定律”那一章节时所采用的类比手法，他没有停留在抽象的数学公式上，而是引入了日常生活中常见的弹簧和橡皮筋的例子，这使得那些原本感觉难以捉摸的弹性模量和泊松比，变得直观可感。翻开这本书，我感觉自己不是在阅读一本冰冷的教科书，而更像是在一位经验丰富的老工程师的指导下，一步步拆解那些宏大工程背后的微观世界。对于初学者来说，这种由浅入深的引导至关重要，它成功地降低了入门的心理门槛，让我有信心继续深入研究更复杂的弯曲和扭转问题。

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这本书的结构编排无疑是经过深思熟虑的，它完美地平衡了理论的深度和工程实践的广度。我发现它在讲解应力分析时，对张量和坐标变换的处理非常到位，它没有用那些让人头晕的矩阵符号来堆砌篇幅，而是巧妙地通过多视图的几何投影来展示应力状态的旋转与等效性。这种注重直观几何意义的处理方式，极大地帮助我理解了主应力方向的物理含义——即应力状态最简化、剪切力消失的那个截面。此外，对于薄壁结构和壳体理论的引入也处理得恰到好处，没有像一些高级理论书籍那样直接跳到复杂的偏微分方程组，而是先通过薄膜张力的例子建立直觉。整本书的逻辑推进是如此的平滑和连贯，就像一条精心铺设的轨道，引导着读者的思维从平面到立体，从静态到动态，最终构建起一个完整的力学认知体系。它不是一本读完就束之高阁的参考书，而是会成为我未来查阅和温习工程基础问题的首选工具。

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