An Introduction to the Theory of Aeroelasticity pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Fung, Y. C.

出品人:

页数:512

译者:

出版时间:2008-10

价格:$ 33.84

装帧:

isbn号码:9780486469362

丛书系列:

图书标签:

• 工程
• aeroelasticity
• aerodynamics
• structural mechanics
• vibration
• flutter
• stability
• aircraft
• engineering
• textbook
• dynamics

一本关于声学原理的入门读物。 本书旨在为读者提供一个全面而深入的声学基本原理的介绍，旨在让那些对声音的产生、传播、感知以及其在各种物理现象和工程应用中的作用感兴趣的读者，能够建立起扎实的理论基础。本书避免了对任何特定领域（如航空弹性力学）的深入探讨，而是专注于声学本身的普适性概念和数学框架。 首先，本书将从声音的本质出发，阐释声音作为一种波动现象的定义。我们将详细探讨声波的产生机制，从简谐振动出发，逐步推导出声波在介质中传播的动力学方程。这其中会涉及重要的声学概念，如振幅、频率、波长、声速以及声压等，并会对其物理意义和数学表达进行清晰的解释。读者将理解，声音并非独立存在，而是介质（如空气、水或固体）受到扰动后产生的集体行为。 接着，本书将深入研究声波的传播特性。我们会详细讨论声波在不同介质中的传播速度差异，并分析温度、密度和介质组分等因素如何影响声速。对于有限的传播空间，我们还将介绍声波的反射、折射和衍射现象，并通过几何声学和波动声学等不同视角来理解这些现象。例如，反射的概念将解释回声的产生，而衍射将揭示声音如何绕过障碍物传播。 能量是声学中一个至关重要的方面。本书将详细介绍声能的密度和声强的概念，并推导出声能流的计算方法。读者将学习如何量化声音的强度，并理解声能是如何在空间中传递的。在此基础上，我们将引入声功率和声压级等度量单位，以及对数尺度在声学测量中的重要性，从而使读者能够理解日常生活中遇到的响度差异。 此外，本书还将探讨声波的叠加与干涉。当多个声源同时发声时，它们的声波会在空间中叠加，产生相长干涉（声音增强）或相消干涉（声音减弱）的现象。我们将通过数学模型和直观的图示来解释这些现象，并介绍驻波的概念，理解在特定条件下声音如何形成稳定的空间分布。 为了理解声音的感知，本书还将触及部分听觉生理学和心理声学的基础。我们将简要介绍人耳接收声音的机制，以及声音的频率、强度和频谱如何被大脑解读为音高、响度和音色。虽然不深入探讨复杂的听觉模型，但会建立起声音的物理特性与人类感知之间的初步联系。 在数学工具方面，本书将引入傅里叶分析等关键数学方法，用以分析复杂声波的组成。通过将复杂的声信号分解为一系列简单的正弦波，我们可以更深入地理解声音的频谱特性，这对于噪声分析、信号处理以及乐器发声的研究都至关重要。 本书还将介绍一些基础的声学模型，例如点声源、线声源和面声源的辐射特性，以及简单的声学边界条件的处理方法。这些模型将为读者理解更复杂的声学问题打下基础。 最后，本书将对声学在不同领域的应用进行概述，例如在建筑声学中控制混响和隔声，在材料科学中利用超声波进行无损检测，以及在通信工程中声音信号的传输和编码等。这些应用示例将帮助读者认识到声学理论的实用价值和广泛前景。 总而言之，本书致力于为读者构建一个关于声音基本原理的完整知识体系，从声音的产生与传播，到能量的度量与传递，再到声波的叠加与感知，以及相关的数学工具和初步应用。通过条理清晰的讲解和严谨的数学推导，本书将引导读者一步步领略声学世界的奥秘。

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从排版和术语一致性来看，这本书的编辑工作似乎存在一些疏忽，这在高度依赖精确符号定义的工程学科中是一个不容忽视的缺陷。符号标记在不同章节之间存在轻微的不一致，比如有时用 $alpha$ 表示迎角，有时又用 $ heta$，这在需要交叉引用不同章节公式时造成了不必要的认知负担。更令人困扰的是，图表的质量和清晰度有待提高。许多关键的示意图，特别是那些旨在解释耦合机制或模态耦合的图形，分辨率不高，线条模糊，使得那些依赖视觉辅助来理解抽象概念的读者（比如我）感到非常吃力。例如，描述如何将气动导纳矩阵（Aerodynamic Admittance Matrix）分解和组合以形成状态空间模型的流程图，本应是全书的亮点之一，却被处理得含糊不清，难以辨认。此外，书中引用的参考文献显得有些陈旧，虽然理论基础的经典文献是必要的，但缺乏对过去二十年间成熟的先进数值方法（如非结构化网格上的非定常计算流体力学与有限元法的直接耦合技术）的提及或批判性回顾，这使得本书在学术前沿性上显得保守有余而创新不足。

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这本书在介绍数学工具方面采取了一种非常保守和“自给自足”的方式，这在一定程度上是优点，但也成了它难以突破的桎梏。它试图在每一章的开头对所需的线性代数、常微分方程或复变函数知识进行简要回顾，但这些回顾往往过于概括化，对于需要这些工具来推导复杂方程的读者来说，这些“预备知识”并不能提供足够的帮助，反而稀释了核心内容的篇幅。结果是，读者既没有得到扎实的数学基础训练，也没有获得解决实际问题的“捷径”。真正的气动弹性理论在于如何巧妙地处理非线性、非保守的力和非对称的结构响应，这本书却将大量的篇幅投入到求解简单特征值问题和常系数微分方程的拉普拉斯逆变换上，这些内容在现代工程软件中早已被高度优化和封装。我期待的是一种“高级建模思维”的培养，而不是对基础求解技巧的机械性演示。它更像是一本理论工具箱的说明手册，但缺少如何将这些工具组合起来解决一个真实、复杂故障的“建筑蓝图”。

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如果将这本书定位为一本面向研究生的高级教材，那么它在“问题导向”和“激发思考”方面的力度明显不足。每一章的习题部分大多是直接代入公式进行数值计算或求解简单特征值，缺乏开放性的、需要读者综合运用多个理论模块来设计解决方案的挑战性任务。例如，一个好的气动弹性教材应该包含关于“翼尖小翼颤振抑制”、“柔性翼气动弹性设计”或“高超声速气动弹性”等现代课题的案例分析，引导学生思考如何在设计迭代中权衡刚度和阻尼。然而，本书的练习题几乎完全聚焦于验证作者在正文中给出的解析解，这固然有助于巩固基本概念，但却未能培养出那种面对未知问题时，敢于假设、大胆建模并迭代优化的工程直觉。整本书读下来，感觉更像是对一个特定历史阶段的气动弹性理论的详尽文献综述，而非一本旨在推动下一代工程师和研究人员思考未来挑战的启发性著作。它提供的是“已知如何解决”的方法，而非“如何发现和定义尚未解决的问题”。

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这本书的叙事节奏令人难以捉摸，仿佛作者在某些他深感兴趣的领域倾注了几乎所有的精力，而在其他至关重要的部分却草草收场。举例来说，对于结构动力学的回顾部分，它花了大篇幅讨论了经典的梁和板的振动模式，详细列举了各种边界条件下的特征方程，这对于一个完全的初学者来说或许有益，但对于一个预期能快速进入“气动”与“结构”相互作用分析的读者来说，这无疑是效率低下的冗余。然而，一旦进入气动载荷的动态响应部分，讲解的深度和广度却急剧下降，很多关键的空气动力学核函数（Kernel Function）的物理意义和数值计算的挑战性被简单地一笔带过，几乎没有展示任何关于如何处理三维非定常流场效应的实用技巧。我原以为会看到更多关于高频振动或气动弹性稳定性裕度评估的案例研究，但书中的例子大多是理想化的、低阶的自由振动问题，与真实世界中高展弦比机翼或复杂柔性布局的挑战相去甚远。阅读体验就像是沿着一条时宽时窄的河道航行，时而被详尽的支流困住，时而又在关键的入海口迷失方向，整体缺乏一个平衡且面向应用的视角。

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初次翻开这本关于空气动力学理论的著作时，我的内心充满了期待，希望能深入了解那些使飞行器结构在气流作用下产生复杂耦合振动的深层机制。遗憾的是，这本书似乎更侧重于对传统流体力学基础概念的冗长复述，而非深入探讨那些定义了“气动弹性”这一交叉学科核心的那些精妙的数学模型和物理洞察。例如，关于颤振失稳的临界速度推导，我期望看到更具现代视角和计算效率的分析方法，比如运用先进的数值方法或更简洁的解析近似。然而，书中呈现的许多例子似乎停留在上个世纪中叶的教科书范式中，缺乏与当前工程实践前沿的有效连接。章节之间的过渡略显生硬，仿佛是不同年代研究人员独立撰写内容的拼凑，缺乏一条清晰、连贯的逻辑主线来引导读者从基础概念平稳地过渡到高级问题的解决。特别是对于非定常空气动力学的处理，篇幅显得捉襟见肘，重要的二维或三维翼型响应分析只是蜻蜓点水，未能提供足够的支持材料，使得读者难以独立完成一个复杂的气动弹性系统的初步建模工作。总而言之，这本书提供了一个广阔但略显陈旧的理论框架，但缺少将这些理论转化为实际工程工具所需的深度和工程导向的细节。

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