Structural Dynamics and Vibration in Practice pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Thorby, Douglas

出品人:

页数:420

译者:

出版时间:2008-3

价格:531.00元

装帧:

isbn号码:9780750680028

丛书系列:

图书标签:

Structural Dynamics
Vibration Analysis
Mechanical Engineering
Civil Engineering
Aerospace Engineering
Finite Element Analysis
Modal Analysis
System Identification
Dynamic Loads
Structural Health Monitoring

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具体描述

This straightforward text, primer and reference introduces the theoretical, testing and control aspects of structural dynamics and vibration, as practised in industry today.

Written by an expert engineer of over 40 years experience, the book comprehensively opens up the dynamic behavior of structures and provides engineers and students with a comprehensive practice based understanding of the key aspects of this key engineering topic.

Key features

. Worked example based makes it a thoroughly practical resource

. Aimed at those studying to enter, and already working in industry;

. Presents an applied practice and testing based approach while remaining grounded in the theory of the topic

. Makes the topic as easy to read as possible, omitting no steps in the development of the subject;

. Includes the use of computer based modelling techniques and finite elements

. Covers theory, modelling testing and control in practice

Written with the needs of engineers of a wide range of backgrounds in mind, this book will be a key resource for those studying structural dynamics and vibration at undergraduate level for the first time in aeronautical, mechanical, civil and automotive engineering. It will be ideal for laboratory classes and as a primer for readers returning to the subject, or coming to it fresh at graduate level.

It is a guide for students to keep and for practicing engineers to refer to: its worked example approach ensures that engineers will turn to Thorby for advice in many engineering situations.

1. Presents students and practitioners in all branches of engineering with a unique structural dynamics resource and primer, covering practical approaches to vibration engineering while remaining grounded in the theory of the topic

2. Written by a leading industry expert, with a worked example lead approach for clarity and ease of understanding

3. Makes the topic as easy to read as possible, omitting no steps in the development of the subject; covers computer based techniques and finite elements

好的，这是一本关于结构动力学与振动工程的深度专著的简介，该书内容侧重于理论基础、先进分析方法以及实际工程应用，但不包含《Structural Dynamics and Vibration in Practice》一书中的具体内容。 --- 结构动力学与工程振动：原理、建模与控制本书深入探讨了工程结构在动态载荷作用下的响应、分析与控制理论。它旨在为结构工程师、机械工程师以及从事土木、航空航天和海洋工程的专业人士提供一个全面且严谨的知识体系，涵盖从基本的自由振动分析到复杂的非线性、随机振动响应的解析与数值方法。第一部分：基础理论与单自由度系统本书的开篇部分奠定了结构动力学分析的数学和物理基础。首先，详细阐述了惯性力、耗散力与恢复力在动力学方程中的表达形式，引入了牛顿第二定律在连续体离散化过程中的应用。一、运动方程的建立与离散化：详细介绍了模态分析（Modal Analysis）的原理，包括使用拉格朗日方程和虚功原理（Principle of Virtual Work）推导多自由度系统的运动微分方程。重点讨论了如何通过有限元方法（FEM）对复杂结构进行离散化，精确提取系统的质量矩阵 ($mathbf{M}$)、刚度矩阵 ($mathbf{K}$) 和阻尼矩阵 ($mathbf{C}$)。二、单自由度系统（SDOF）的响应分析：针对最基础的模型，本书系统地分析了： 1. 自由振动（Free Vibration）：求解特征值问题，确定系统的固有频率和模态振型。 2. 有阻尼自由振动：深入探讨了粘性阻尼（Viscous Damping）、库仑阻尼（Coulomb Damping）和结构阻尼（Hysteretic Damping）的数学模型，并解析了欠阻尼、临界阻尼和过阻尼情况下的时域解。 3. 受迫振动（Forced Vibration）：对简谐荷载（Harmonic Loading）下的稳态响应进行了详尽的解析推导，包括利用复数模态法和相位角分析。同时，对瞬态响应（Transient Response）的求解，特别是利用卷积积分（Duhamel's Integral）处理任意激励的响应进行了深入剖析。第二部分：多自由度系统（MDOF）的高级分析本部分将分析的复杂性提升至多自由度系统，这是理解实际工程结构行为的关键。三、模态叠加法与模态阻尼：重点阐述了如何利用特征向量（模态振型）对系统方程进行解耦，实现模态叠加法（Modal Superposition Method）的应用。详细讨论了瑞利阻尼（Rayleigh Damping）和模态阻尼比的确定方法，并分析了基于模态正交性在工程实践中的应用与局限性。四、分析方法：时域与频域： 1. 时域分析的数值求解：详细对比了Newmark-beta法、中心差分法（Central Difference Method）等直接积分法在求解非线性系统时的稳定性和精度，并讨论了时间步长的选择标准。 2. 频域分析（Frequency Response Function, FRF）：系统的频响函数作为评估结构动态特性的核心工具，本书对其在传递函数矩阵、能量吸收和噪声传播分析中的应用进行了详尽介绍。第三部分：连续体系统的动力学与几何非线性本书超越了离散系统的范畴，转向对具有无限自由度的连续体结构（如梁、板、壳）的分析。五、经典结构单元的动力学： 1. 梁的动力学：导出欧拉-伯努利梁（Euler-Bernoulli Beam）和更精确的蒂莫申科梁（Timoshenko Beam）的运动微分方程，求解其固有频率和模态振型。 2. 板和壳的动力学：探讨了薄板的拉梅方程（Lame's Equations）及其在静定边界条件下的固有值问题。六、几何非线性与稳定性分析：引入P-Delta效应（二阶效应）对结构刚度的影响，分析了结构在受压或大变形下可能发生的屈曲失稳（Buckling）问题。讨论了如何将几何刚度矩阵 ($mathbf{K}_G$) 纳入动力学分析，以预测结构的临界屈曲载荷。第四部分：随机振动与可靠性分析现代工程结构常常暴露于风、地震或机械振动等随机激励之下。本部分聚焦于统计学方法在结构动力学中的应用。七、随机过程理论基础：回顾了随机过程的基本概念，包括功率谱密度（Power Spectral Density, PSD）、自相关函数和互相关函数。重点讲解了如何利用傅里叶变换将随机激励转化为频域描述。八、随机振动的响应分析： 1. 均方值响应：详细推导了MDOF系统在任意随机激励下的均方值（RMS）响应，以及该方法在评估疲劳损伤中的应用。 2. 地震工程中的应用：重点讨论了地震动作为随机过程的建模（如白噪声模型和布朗运动模型），以及基于反应谱法（Response Spectrum Method）的工程估算方法。第五部分：主动与被动振动控制本书的最后一部分转向如何主动或被动地控制结构振动，以提高安全性和舒适性。九、被动控制技术：深入分析了隔振器（Vibration Isolators）的设计原理，包括调谐质量阻尼器（Tuned Mass Damper, TMD）和粘滞流体阻尼器。提供了TMD的优化设计准则，以实现对特定频率的抑制。十、主动控制系统（Active Control）：介绍了最优控制理论在结构控制中的应用，如最优线性二次调节器（LQR）。阐述了主动质量阻尼器（AMD）和主动支座（Active Tendons）的工作原理，以及在有限传感器和执行器资源下，实现最优控制的算法设计与实现。 --- 本书特色：严谨的数学推导：确保读者对每一个分析步骤背后的物理意义有深刻理解。实例导向：结合桥梁、高层建筑、机械设备等多个工程领域中的典型案例，展示理论如何转化为实际的工程解决方案。强调数值实现：讨论了在主流商业软件中实现这些高级分析方法的关键步骤和潜在陷阱。本书为结构动力学领域的研究人员和高级工程师提供了从基础理论到前沿控制策略的完整知识路径。