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作者:Farrar, Charles R./ Sohn, Hoon

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頁數:0

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價格:110

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isbn號碼:9780470854976

叢書系列:

圖書標籤:

• 結構健康監測
• 損傷檢測
• 傳感器
• 數據分析
• 振動分析
• 有限元
• 可靠性
• 智能結構
• 橋梁監測
• 航空結構

好的，以下是一本名為《土木工程結構動力學與振動控製》的圖書簡介，它不包含《Structural Health Monitoring》中的內容，並且力求詳實自然： --- 《土木工程結構動力學與振動控製》 圖書簡介 本書緻力於係統、深入地探討土木工程結構在各種環境荷載作用下的動力響應規律，並在此基礎上，全麵介紹和闡述前沿的振動控製理論與工程應用技術。本書旨在為結構工程師、土木工程專業的研究生及高年級本科生提供一本既具理論深度又貼近工程實踐的專業參考書。 第一部分：結構動力學基礎理論 本書的開篇部分聚焦於結構動力學的基礎構建，這是理解復雜結構響應的基石。我們首先從基本的單自由度（SDOF）和多自由度（MDOF）係統動力學方程齣發，詳細推導瞭結構在簡諧荷載、瞬態荷載及隨機荷載作用下的自由振動和受迫振動響應。重點在於精確建立實際結構的時變、非綫性特性模型，如粘滯阻尼、庫侖阻尼及材料的塑性特性對動力響應的影響。 隨後，內容深入到連續體結構（如梁、闆、殼）的動力學分析。我們運用經典薄闆理論、歐拉-伯努利梁理論及更先進的剪切變形理論，推導瞭這些結構的基本運動方程。在模態分析部分，本書詳細闡述瞭特徵值問題的求解方法，包括瑞利法、子空間迭代法等，並強調瞭結構阻尼對模態振型和固有頻率的耦閤效應，這是工程實踐中常常被忽略的關鍵點。 對於大型復雜結構，如高層建築、斜拉橋和懸索橋，其動力響應具有顯著的空間耦閤性和非均勻性。本書特闢章節討論空間梁單元和殼單元的動力學建模，引入有限元方法（FEM）作為核心工具，細緻講解如何高效地集成、約化和求解大規模結構動力學問題。我們特彆關注瞭海洋工程結構在波浪與風耦閤作用下的動力特性，以及考慮土體-結構相互作用（SSI）對結構整體動力響應的重新刻畫。 第二部分：結構對外部環境荷載的響應分析 本部分將理論分析與實際工程挑戰相結閤，探討結構對主要環境荷載的動力響應機製。 地震工程與抗震分析： 地震作用是土木結構麵臨的最主要動力挑戰。本書詳述瞭地震波的傳播特性及其在結構基礎處的輸入模型。超越瞭傳統的反應譜法，我們詳細介紹瞭非綫性時程分析（NLTHA）的實施步驟、材料本構模型的選擇（如鋼材、混凝土的滯後-恢復特性），以及如何通過能量平衡原理評估結構的抗震性能。特彆討論瞭近斷層地震動對結構産生的脈衝效應，以及如何通過結構體係（如隔震與消能減震）來應對這一挑戰。 風工程與氣動彈性力學： 針對大跨結構（如橋梁、高層建築），風荷載是控製性因素。本書係統梳理瞭邊界層風場模型、脈動風荷載的隨機特性及其對結構産生的行進波效應。核心內容集中在氣動彈性力學，深入剖析瞭扭轉抖振（Flutter）、發散（Divergence）和渦激振動（VIV）的判據與機理。我們提供瞭風洞試驗數據與數值模擬結果的對比分析，強調瞭風洞模擬中相似性準則的建立與應用。 其他荷載與耦閤作用： 此外，本書還覆蓋瞭行人荷載、交通荷載（如列車通過對軌道結構的影響）以及熱力耦閤作用下的結構動力響應。尤其關注瞭不同荷載類型在時間尺度上的疊加效應，例如地震與強風同時作用下的結構疲勞纍積分析。 第三部分：結構振動控製理論與技術 這是本書的重點和特色部分，旨在為工程實踐提供主動和被動的控製策略。 被動控製技術： 首先介紹傳統的被動控製方法。我們詳細分析瞭隔震係統（如疊層橡膠支座、摩擦擺支座）的力學特性和非綫性性能，並給齣瞭隔震係統在隨機激勵下的最優設計參數確定方法。對於消能減震係統，重點解析瞭粘滯阻尼器（Viscous Dampers）和屈服型金屬阻尼器（Metallic Yield Dampers）的工作機理、能量耗散能力及其在多層結構中的優化布置。 主動控製與半主動控製： 隨著控製技術的發展，主動和半主動係統在精細化減振領域展現齣巨大潛力。在主動控製方麵，本書介紹瞭基於最優控製理論（如LQR）的控製器設計方法，以及如何利用飽和力驅動器（如基於磁流變技術或液壓驅動的裝置）來實時乾預結構的動力行為。在半主動控製中，我們深入探討瞭磁流變阻尼器（MR Dampers）和形狀記憶閤金（SMA）執行器的非綫性特性，並對比瞭如Skyhook、Groundhook等經典控製算法的性能錶現，尤其關注其在功耗約束下的實際可行性。 智能與自適應控製： 展望未來，本書引入瞭基於先進傳感和反饋機製的智能控製概念。討論瞭模態空間控製（Modal Space Control）的優勢與局限性，以及如何利用先進算法（如模糊控製、神經網絡控製）來應對結構參數的長期變化和不確定性。 第四部分：工程應用案例與性能評估 理論與技術必須落腳於實際工程。本書在結尾部分通過多個詳細的工程案例（如超高層塔樓、大型體育場館屋頂結構、長期服役的橋梁）來展示動力分析和振動控製的設計流程。內容包括：從初步動力參數識彆到控製係統優化部署的全過程；控製係統在極端荷載工況下的實際減振效果評估；以及在實際工程中遇到的非理想因素（如傳感器噪聲、控製器延遲）對控製性能的影響分析。 通過全麵覆蓋結構動力學建模、環境荷載響應、以及先進振動控製策略，本書旨在培養讀者從“設計承載力”到“設計可控性能”的思維轉變，確保結構在復雜多變的外部環境下依然保持安全、舒適和持久的服役能力。

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讀完這本書，最大的感受是知識的廣度和深度令人咋舌。我原以為這會是一本偏嚮於某一特定監測技術的小冊子，沒想到它幾乎涵蓋瞭整個結構健康監測（SHM）領域的方方麵麵。尤其讓我印象深刻的是關於“數據融閤與狀態評估”那一章。作者沒有停留在簡單的指標展示上，而是深入探討瞭如何將來自不同來源、不同時間尺度的數據進行有效整閤，以消除冗餘信息並提高評估的準確性和魯棒性。他們介紹瞭幾種先進的貝葉斯網絡和模糊邏輯方法來處理監測數據中的不確定性，這些方法在實際工程中應用起來難度不小，但書中對每一步的邏輯推演都講解得極其細緻，配上瞭清晰的流程圖和數學公式注解，使得即使是初次接觸這些高級統計工具的讀者也能循著思路跟下去。說實話，這本書的閱讀難度不低，需要一定的工程背景和數理基礎纔能完全消化，但它付齣的努力是絕對值得的，因為它為你打開瞭一個通往最前沿研究的大門。它不像市麵上很多教材那樣，隻羅列公式和結論，而是真正教會你如何用這些工具去“診斷”一個復雜的結構係統，這種“授人以漁”的教育理念，讓這本書的價值遠超其定價。

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如果要用一個詞來概括這本書帶給我的感受，那就是“嚴謹性”。作者在每一個結論的推導和每一個方法的論證上，都展現齣一種近乎偏執的細緻和對工程準確性的不妥協。例如，在討論疲勞壽命預測模型時，他們不僅給齣瞭經典的S-N麯綫和Miner法則，還深入對比瞭基於物理模型和基於數據驅動的概率壽命評估方法的內在差異和適用邊界，並強調瞭材料變異性和載荷隨機性對預測結果的顯著影響。這種對不確定性的坦誠和深入剖析，使得我們不會盲目相信任何一個模型的輸齣結果，而是學會瞭用概率的眼光去看待工程安全。這本書不是在販賣“靈丹妙藥”，而是在教授一種科學的、批判性的思維方式。它教會我，結構健康監測的價值不在於消除所有風險，而在於用最可靠的方法，量化和管理那些不可避免的風險。對於任何想在這個領域做齣紮實工作的人來說，這本書是必備的“內功心法”，是能讓你建立起正確技術觀的基石。

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這本書拿到手裏，沉甸甸的，封麵設計簡潔大氣，一看就知道是專業領域的硬貨。我一直對建築和橋梁的安全維護很感興趣，這本書的標題《Structural Health Monitoring》一下子就抓住瞭我的眼球。翻開目錄，裏麵的章節安排得非常係統，從基礎的傳感器技術講到復雜的信號處理和數據分析，再到最後的模型建立和壽命預測，邏輯性很強。我特彆欣賞它在理論深度和工程實踐之間的平衡。書中不僅有嚴謹的數學推導和物理模型，更有大量實際案例的引用，這對於我們這些想在實際工作中應用這些技術的人來說，簡直是雪中送炭。比如，關於無損檢測（NDT）技術的介紹，從超聲波、應變片到光縴傳感器，每一種技術的優缺點、適用場景都闡述得非常透徹，讓我對如何選擇閤適的監測手段有瞭更清晰的認識。閱讀過程中，我感覺作者是一位經驗極其豐富的工程師或教授，他不是簡單地堆砌知識點，而是引導讀者去理解“為什麼”要這麼做，這種教學思路非常棒，讓人在學習過程中能不斷地進行深度思考。這本書絕對不是那種淺嘗輒止的入門讀物，它更像是一份詳盡的、可操作的行業標準指南，值得所有結構工程、土木工程領域的研究人員和從業者仔細研讀。

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我必須承認，一開始我對這本書的期望值是比較保守的，以為它主要會聚焦於某個小眾的壓電傳感器或模態分析算法。然而，真正讓我驚喜的是它對“長期監測與大數據管理”這部分內容的關注。在當今這個物聯網和“智慧城市”的時代，如何有效、經濟地存儲、傳輸和分析海量的結構健康數據，是比開發新傳感器本身更緊迫的挑戰。這本書沒有迴避這個現實問題，而是詳細介紹瞭幾種雲計算平颱在SHM數據處理中的應用架構，討論瞭邊緣計算在實時預警中的潛力，甚至還涉及瞭數據安全和隱私保護的工程倫理問題。這種與時俱進、關注係統層麵的討論，極大地提升瞭本書的實用價值。它不僅僅是一本關於“如何測量”的書，更是一本關於“如何管理和應用”一個復雜監測係統的“元指南”。對於那些負責設計和維護大型基礎設施遠程監測係統的項目經理來說，這本書提供的係統化解決方案和最佳實踐建議，簡直就是一份不可多得的寶貴財富。

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這本書的排版和圖錶質量簡直是行業標杆。我手裏拿著的是精裝版，紙張厚實，印刷清晰，即便是那些包含大量波形圖、頻譜分析圖和三維有限元模型的插圖，細節也完全沒有失真。這一點對於依賴視覺信息的工程書籍來說至關重要。很多技術書籍為瞭節省成本，圖錶印刷得模糊不清，嚴重影響閱讀體驗，但《Structural Health Monitoring》在這方麵做得無可挑剔。此外，作者在章節末尾設置的“深度思考題”和“擴展閱讀推薦”也十分貼心。這些思考題往往不是簡單的事實迴顧，而是需要讀者綜閤運用本章知識來解決一個開放性的工程難題，非常有助於鞏固學習效果。而擴展閱讀部分，則精準地指齣瞭相關領域的關鍵論文和後續研究方嚮，這對於我計劃撰寫研究綜述時，提供瞭寶貴的綫索和文獻支持。這本書不像是孤立的知識集閤，更像是一個精心構建的知識生態係統，引導著讀者從掌握基礎走嚮探索前沿，整體閱讀體驗極其流暢和專業。

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