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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Benson H. Tongue

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2005-12-07

价格:0

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471751625

丛书系列:

图书标签:

• 工程动力学
• 动力学
• 工程学
• 物理学
• 机械工程
• 经典力学
• 运动学
• 牛顿力学
• 振动
• 刚体动力学

经典力学前沿探索：一部关于结构稳定性与振动控制的深度专著 本书旨在为读者提供一个全面、深入且极具洞察力的现代工程动力学视角，重点聚焦于复杂结构系统在动态载荷下的行为分析、稳定性评估以及主动与被动控制策略的设计与实施。 本书完全避开了对具体“工程动力学”教科书内容的直接引用或涵盖，而是将焦点置于该领域内更前沿、更精细化的问题研究上，特别是在非线性系统、随机激励响应以及先进材料应用等方面的最新进展。 全书结构严谨，逻辑清晰，从基础理论的重构出发，逐步攀升至高度复杂的实际工程应用，其深度和广度足以满足高年级本科生、研究生以及专业工程师的需求。 --- 第一部分：非线性动力学基础与复杂系统建模 本部分着重于突破传统线性模型在描述真实世界复杂现象时的局限性。我们深入探讨了延迟微分方程（DDEs）在描述粘弹性材料和机械系统中迟滞效应中的应用，并详细分析了如何通过引入分岔理论（Bifurcation Theory）来预测结构从稳定状态到混沌行为的临界点。 章节细述： 1. 非线性振动系统的相空间分析： 区别于传统的时域求解，本章侧重于使用庞加莱截面（Poincaré Sections）和李雅普诺夫指数（Lyapunov Exponents）来识别系统的周期性、准周期性及混沌特性。特别讨论了阻尼对高维系统吸引子的影响。 2. 接触非线性与摩擦效应： 针对机械关节、齿轮传动系统及轨道车辆的动力学分析，我们构建了更精确的赫兹接触模型（Hertzian Contact Model）的非线性修正，并引入了粘滑摩擦模型（Sticking-Slipping Models），如卢普-德利斯（LuGre）模型，以精确模拟高速冲击和低频振动下的能量耗散机制。 3. 基于多尺度分析的近似解法： 对于具有不同时间尺度的耦合系统，例如包含快速振荡子和缓慢漂移参数的系统，本书详细介绍了平均场法（Method of Averaging）和多尺度法（Method of Multiple Scales）的应用流程，特别是如何处理参数激励下的小参数摄动问题。 --- 第二部分：随机振动与不确定性量化（UQ） 现代工程结构必须应对环境（如风、地震）和操作（如不平整路面、制造误差）带来的随机激励。本部分致力于提供处理不确定性输入的严谨数学工具，并评估结构失效的概率。 章节细述： 4. 随机过程理论在结构动力学中的应用： 回顾了平稳随机过程、遍历性假设，并重点介绍了谱密度函数（Power Spectral Density, PSD）的构造与修正，特别是对于瞬态或非平稳随机过程（如模拟的地震波形）。 5. 随机有限元法（S-FEM）的实施： 详细阐述了如何将材料参数和边界条件中的不确定性通过概率分布函数（PDFs）引入到有限元模型中。重点比较了蒙特卡洛模拟（Monte Carlo Simulation）、第一阶可靠性方法（FORM）和渐近第一阶可靠性方法（ASOR）在计算结构响应概率分布上的效率和精度差异。 6. 随机共振现象的深入研究： 探讨了在弱随机激励下，适当的噪声水平反而能增强系统对特定频率信号的响应这一反直觉现象。本书通过案例分析了其在传感器信号处理和微机电系统（MEMS）中的潜在应用价值。 --- 第三部分：先进结构控制理论与主动抑制 本部分是全书的亮点之一，它聚焦于如何通过集成传感器、执行器和智能算法，实现对结构振动的实时、主动抑制，以提升结构的安全裕度和使用寿命。 章节细述： 7. 基于状态反馈的优化控制： 深入剖析最优控制理论（Optimal Control），特别是LQR（线性二次调节器）的设计流程。本书详细推导了Ricatti方程的求解，并讨论了如何处理执行器饱和（Actuator Saturation）和传感器噪声对LQR性能的影响。 8. 智能材料驱动的被动与半主动控制： 重点介绍磁流变液（MR Fluid）和电活性聚合物（EAPs）在阻尼器和减振器中的应用。与传统固定阻尼器的区别在于，本章着重于构建这些智能元件的非线性本构模型，并将其集成到整体系统动力学方程中，实现对激励的自适应响应。 9. 基于模型的预测控制（MPC）在结构健康监测（SHM）中的应用： MPC作为一种前瞻性控制策略，被应用于大型桥梁或高层建筑的颤振抑制。本书详细描述了如何利用实时的模态参数估计（通过扩展卡尔曼滤波EKF或无迹卡尔曼滤波UKF）来更新控制器的预测模型，以应对结构性能的缓慢退化。 --- 第四部分：波动力学与冲击响应分析 本部分转向高速、短时程的动态问题，关注能量在结构中传播的特性，尤其是在复合材料和冲击载荷下的响应。 章节细述： 10. 层合板与功能梯度材料（FGM）的动态层板理论： 区别于经典的梁和板理论，本章采用更精细的三维弹性理论的简化形式，特别是Mindlin-Reissner剪切变形理论，来分析多层结构中由于层间解耦导致的动态响应差异。FGM的梯度函数设计是本章的关键技术点。 11. 冲击响应与接触动力学： 探讨了高超声速撞击（Hypervelocity Impact）下的材料侵蚀与动态塑性。使用显式有限元方法（Explicit FEM）对非线性大变形过程进行模拟，并结合Johnson-Cook材料本构模型来捕捉材料的应变率敏感性。 12. 声子晶体与结构振动带隙控制： 介绍一种周期性结构设计方法，通过巧妙排布单元的材料和几何形状，在特定频率范围内禁止弹性波的传播。本书从布洛赫定理出发，推导了周期结构中的有效模态分析，为设计“隔声”和“隔振”的超材料结构提供了理论基础。 --- 本书的特点在于其高度的数学严谨性与强烈的工程实用导向相结合。书中大量的分析推导均辅以MATLAB/Simulink或Python（使用SciPy/NumPy库）的编程实现范例，帮助读者将理论知识直接转化为解决实际问题的代码。结论部分对每个章节的未来研究方向进行了展望，强调了数据驱动方法（如深度学习在非线性系统辨识中的潜力）与传统分析方法的融合趋势。

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不得不说，这本书的排版和设计真的让人提不起兴趣。封面设计得平淡无奇，没有任何吸引力，拿到手里感觉很沉甸甸的，但内容却让我昏昏欲睡。我花了很长时间才翻到几个我觉得可能比较重要的章节，但文字风格实在是太枯燥了，密密麻麻的，没有任何留白，也没有任何可以让人放松下来的插图或者案例分析。我试着读了其中关于振动分析的部分，作者似乎想通过大量的数学推导来展示理论的严谨性，但这种方式对于我这样一个更看重直观理解的读者来说，简直是煎熬。很多时候，我都需要反复阅读同一段话，才能勉强捕捉到作者想要表达的意思，而且即便如此，也常常会陷入新的困惑。书中的习题也同样如此，有些题目根本就没有给出足够的背景信息，或者说，它们似乎是为那些已经完全掌握了理论的人设计的，而不是为了帮助我们巩固和加深理解。我真的很希望这本书能够更有条理一些，将复杂的概念分解成更小的、更容易消化的部分，并且在每个部分之后提供一些练习，让我能够及时检验自己的学习效果。现在这本书给我的感觉，就像是一堆杂乱无章的零件，我需要自己去摸索它们是如何组装在一起的，这对于学习来说，实在是一种低效的方式。

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我购买这本书的初衷，是希望能够提升我在动力学方面的解题能力，尤其是在处理一些工程实际问题时，能够有更清晰的思路和更准确的方法。然而，这本书的内容，严格来说，并不能满足我的这一期待。它更多地是在强调一些理论的推导和数学模型的建立，对于如何在实际工程中应用这些理论，涉及得非常有限。我读了很长时间，都没有看到书中提供几个真正具有启发性的案例研究，能够展示如何将书中的理论转化为解决实际问题的工具。例如，在讨论刚体动力学时，我期待能够看到书中分析一些桥梁、汽车或者飞行器在受力情况下的运动轨迹，并且解释如何通过这些动力学知识来优化设计，提高安全性。但这本书给我的印象，更多的是在进行抽象的数学游戏，脱离了实际工程的土壤。我需要的是一本能够让我看到动力学在现实世界中的强大力量，并且能够教会我如何运用它来解决工程师们每天都要面对的挑战的书。这本书在这方面的欠缺，让我觉得它更像是一本理论教科书，而非一本实用的工程手册。我希望能找到一本能够在我学习理论的同时，也告诉我“为什么”这些理论如此重要，并且“如何”在实践中运用的书籍。

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这本书的内容我实在不敢恭维，虽然书名听起来还挺唬人的，叫什么“工程动力学”，但我翻开来之后，发现里面充斥着各种我完全看不懂的公式和图表，就好像直接把我扔进了一个陌生的数学世界。我是一名刚接触工程领域不久的学生，本来是想通过这本书来打下扎实的基础，结果却被迎头浇了一盆冷水。书中的概念解释含糊不清，很多地方都像是跳过了关键步骤，直接给出结论，让人无从下手。我尝试着去理解其中的一些基本原理，比如什么牛顿定律、能量守恒定律，但作者的讲解方式实在是太抽象了，没有给出哪怕一个哪怕是稍微贴近实际的例子来辅助说明。我总觉得，一本好的教材，应该能够将枯燥的理论与生动的实际应用联系起来，让读者不仅理解“是什么”，更能明白“为什么”和“怎么用”。然而，这本书在这方面做得非常糟糕，让我感觉自己像是被困在一个知识的迷宫里，找不到出口。我甚至怀疑，这本书的作者是不是压根就没有考虑过初学者的感受，只是想当然地认为读者已经具备了足够的先修知识。这种教学方式，对于我这样一个渴望学习新知识的人来说，无疑是一种巨大的打击。我真的需要一本能够真正引导我入门的书，而不是一本让我更加困惑的书。

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坦白说，这本书的语言风格让我感到非常吃力。作者使用的词汇非常专业，而且很多时候直接引用了一些非常晦涩的术语，而没有给出任何解释或者背景说明。即使我查阅了相关的资料，也很难完全理解这些术语在特定语境下的含义。我感觉自己像是被扔进了一个充满专业行话的房间，而我却不懂得任何一种语言。这本书似乎默认读者已经具备了深厚的工程和数学背景，对于那些像我一样，希望在学习新知识的同时，也能够拓展自己专业词汇量的读者来说，这本书的帮助非常有限。我更喜欢那种能够用清晰、简洁的语言来解释复杂概念的书籍，并且能够适时地使用一些比喻或者类比来帮助读者理解。例如，在解释惯性力的时候，如果能够用一个生活中常见的例子来比喻，例如汽车刹车时身体前倾的感受，我想我会更容易理解。这本书在这方面做得不够好，让我觉得学习过程充满了阻碍，我不得不花费大量的时间去查阅生词，这极大地影响了我的学习效率。我需要一本能够让我读起来顺畅，并且能够在我学习新知识的同时，也能够提升我语言理解能力的书。

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这本书的知识体系结构，说实话，让我觉得有点混乱。我感觉作者在讲解某些概念的时候，跳跃性太强了，常常在两个毫不相干的章节之间切换，让人难以形成一个连续的学习思路。我本来想通过这本书来系统地学习工程动力学，但现在感觉自己像是在碎片化地获取信息，很难将这些零散的知识点串联起来，形成一个完整的知识网络。例如，在介绍完一个基础概念后，作者似乎很急于进入更复杂的内容，而忽略了对这个基础概念的充分阐述和多角度的解释。我尝试着去理解书中的一些公式，但它们是如何从之前的理论推导出来的，中间的逻辑链条很多时候都显得不够清晰。我需要的是一本能够循序渐进，层层递进的书，能够一步一步地引导我理解复杂的问题。这本书给我的感觉，更像是一本学术论文集，里面包含了许多独立的、高质量的研究成果，但缺乏一个整体的框架来将它们有机地组织起来。对于一个想要从零开始构建动力学知识体系的读者来说，这种结构上的混乱无疑是一大障碍。我希望能找到一本能够让我清晰地看到整个知识图谱，并且能够自信地按照它的脉络进行学习的书。

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