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出版者:

作者:Schmitz, Tony L.; Smith, K. Scott;

出品人:

页数:392

译者:

出版时间:2011-9

价格:$ 111.87

装帧:

isbn号码:9781461404590

丛书系列:

图书标签:

• 工程
• 机械振动
• 振动分析
• 机械工程
• 动力学
• 结构动力学
• 模态分析
• 振动控制
• 系统识别
• 有限元分析
• MATLAB

《机械振动》：探索无处不在的动态世界 在这本引人入胜的书籍中，我们将一同踏上一段深入探寻机械振动世界的旅程。本书旨在为读者提供一个全面且易于理解的视角，去认识、分析和解决机械系统中普遍存在的振动现象。从汽车发动机的每一次轰鸣，到高楼大厦抵御地震的韧性，再到精密仪器维持稳定的微妙平衡，振动无处不在，深刻影响着我们的生活和科技的进步。 本书的核心在于揭示机械振动的基本原理，并将其巧妙地应用于实际工程问题。我们不会止步于枯燥的理论公式，而是通过清晰的讲解、直观的图示以及丰富的实例，让抽象的概念变得生动起来。读者将了解到，尽管振动现象千变万化，但其背后往往遵循着一套普适性的物理规律。 第一部分：基础概念与系统建模 在旅程的开端，我们将构建坚实的基础。首先，我们会详细阐述振动的定义，区分自由振动、受迫振动和阻尼振动等关键类型。您将理解什么是振动的幅值、频率、相位，以及它们如何共同描述一个振动过程。 随后，本书将重点介绍单自由度系统的振动分析。这是一个理解复杂振动现象的基石。我们会深入探讨质量-弹簧-阻尼器的组合模型，解析其动力学方程，并介绍求解这些方程的方法。您将学习如何利用振动的固有频率、阻尼比等参数，来预测系统的响应特性。无论是春耕时的拖拉机，还是家用电器的运转，都可以从这个简单的模型中窥见其振动的本质。 第二部分：多自由度系统的复杂性 现实世界中的机械系统往往远比单自由度模型复杂，它们拥有多个相互关联的质量、弹簧和阻尼单元。本书的第二部分将引领您进入多自由度系统的振动分析。我们将介绍如何构建多自由度系统的运动方程，并探讨求解这些方程的常用技术，如模态分析。 模态分析是理解复杂系统振动特性的强大工具。您将学习如何计算系统的固有频率和振型，并理解这些模态是如何影响系统在不同激励下的响应。通过模态分析，我们可以识别出系统中最容易发生共振的部分，从而采取针对性的减振或隔振措施。例如，在设计飞机翼展时，了解其各阶模态对于防止飞行过程中因风力激励而产生的剧烈振动至关重要。 第三部分：阻尼与能量耗散 振动在实际应用中很少是完美的。能量的耗散，即阻尼，对振动的衰减和系统稳定性的影响不容忽视。本书将详细探讨不同类型的阻尼，包括粘性阻尼、干摩擦阻尼和结构阻尼。 您将理解阻尼是如何影响系统的响应幅值和衰减速率的。例如，汽车减震器的工作原理就是通过阻尼来有效抑制车身的颠簸，提升乘坐舒适性和安全性。我们会探讨阻尼比的概念，以及它在判断系统稳定性中的作用。 第四部分：受迫振动与共振现象 振动系统在外部周期性或非周期性激励下会产生受迫振动。本书将深入研究受迫振动及其最令人关注的现象——共振。 您将理解共振是如何发生的，以及它为何可能导致灾难性的后果。从桥梁在风中摇晃倒塌的惨痛教训，到音叉在特定频率下产生强烈共鸣，共振的威力无处不在。我们会介绍如何通过分析系统的频率响应函数，来预测系统在不同频率激励下的响应幅值。在此基础上，您将学习如何避免或利用共振，例如通过设计合适的阻尼器来降低共振时的响应，或在某些情况下通过调整系统参数来达到预期的高幅值振动。 第五部分：减振与隔振技术 理解了振动的原理，我们自然会思考如何控制和减弱不利的振动。本书的第五部分将聚焦于各种实用的减振和隔振技术。 您将学习如何通过改变系统的固有频率来避免与外部激励发生共振。此外，我们还将介绍各种减振器和隔振器的设计与应用，例如橡胶隔振垫、弹簧隔振器以及动力吸振器等。这些技术广泛应用于建筑、机械、电子设备等领域，有效地保护设备免受振动损伤，提高工作效率和使用寿命。例如，在精密仪器旁边放置隔振台，可以防止外界的微小振动干扰仪器的精确测量。 第六部分：随机振动与非线性振动 在更高级的层面，我们将触及随机振动和非线性振动。虽然这些现象更为复杂，但它们在许多实际工程问题中扮演着重要角色。 您将了解到，许多工程环境中的激励并非简单的周期性函数，而是表现为随机的波动。本书将介绍分析随机振动的一些基本方法，以及如何评估系统在随机激励下的响应特性。 对于非线性振动，我们将探讨当系统的力-位移关系不再是线性时所产生的独特现象。非线性振动可能导致许多有趣的效应，例如超谐波、亚谐波共振以及混沌现象。了解这些现象对于设计更稳定、更可靠的复杂系统至关重要。 本书的特色与价值 强调直观理解： 本书不以复杂的数学推导为唯一目的，而是注重通过清晰的物理图像和直观的解释，帮助读者建立对振动现象的深刻理解。 丰富的实际案例： 书中穿插大量来自不同工程领域的实际案例，使读者能够将理论知识与工程实践紧密结合，体会振动理论的实际应用价值。 逐步深入的结构： 本书从基础概念出发，逐步深入到复杂的分析技术和工程应用，适合不同知识背景的读者。 理论与实践的桥梁： 本书旨在架起理论与实践之间的桥梁，帮助工程师、学生以及对机械振动感兴趣的读者，掌握分析和解决实际振动问题的能力。 通过阅读《机械振动》，您将不仅获得一套强大的分析工具，更将开启一扇观察和理解我们周围动态世界的全新视角。从宏观的结构动力学到微观的材料振动，本书将带领您揭示隐藏在平凡事物背后的振动奥秘。

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这本书的排版和章节组织，体现了一种高水平的学术规范。它不仅仅是一堆知识点的堆砌，而是一个精心构建的知识体系。从最基础的单自由度系统（SDOF）开始，逐步递进到复杂的MDOF系统，再到连续体振动，整个学习路径设计得非常流畅且合乎认知规律。作者的叙事风格非常沉稳、客观，从不使用夸张的辞藻，只是用精确的语言来描述物理现象。我特别欣赏它在“模态分析”部分的处理方式。它不仅仅停留在求解特征值问题上，还深入探讨了模态的物理正交性和能量分布，这对于后续进行模态叠加法和模态替换法的分析至关重要。此外，书中对阻尼特性的分类和讨论也极其细致，从库仑阻尼到滞后阻尼，每一种模型都配有相应的工程应用实例和优缺点分析。这本书的优点在于它的自洽性，每一个知识点都被整合进一个宏大的理论框架中，使得读者在学习过程中，能够清晰地看到各个子领域是如何相互关联、共同构建起整个振动学大厦的。

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这本书的封面设计相当引人注目，那种深沉的蓝色调配合着银灰色的字体，给人的感觉就是专业和严谨，一下子就能抓住那些对工程力学有深入研究兴趣的读者的眼球。我原本是抱着学习一些基础知识的目的翻开的，没想到它在处理那些核心概念时，那种深入骨髓的讲解方式，让我这个自认为对振动学有所涉猎的人都感到震撼。它并没有停留在教科书上那些浅尝辄止的公式推导，而是花了大量的篇幅去探讨实际工程中遇到的那些“非理想”情况，比如材料阻尼的非线性特性，以及结构在极端环境下的动态响应。书中的图解部分也做得极其用心，那些复杂的模态振型图，配上清晰的注释，即便是初次接触这些概念的人，也能迅速建立起直观的理解。尤其是关于随机振动那几章，作者似乎对概率论和傅里叶分析了如指掌，把随机过程的理论非常巧妙地融入到实际的系统分析中，读起来酣畅淋漓，完全不像有些专业书籍那样枯燥乏味，反而像是在跟随一位经验丰富的导师，一步步拆解那些令人头疼的工程难题。读完之后，我感觉自己对如何准确预测和控制机械系统中的振动问题，有了一种全新的、更为自信的认识。

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作为一个学生，我必须承认，初次接触这本书时，我被它的深度吓退了。它绝对不是那种可以囫囵吞枣、囫囵吞枣翻阅的书籍。它的阅读过程更像是一场智力上的马拉松。每一个定理的提出，每一个公式的推导，都建立在坚实的基础之上，逻辑链条极其紧密，容不得半点含糊。我发现自己不得不频繁地查阅线性代数和微分方程的参考资料，以确保对推导过程中的每一个矩阵变换或特征值求解都能完全理解。特别是关于非线性振动的那一部分，作者没有回避那些棘手的李雅普诺夫稳定性分析或者庞加莱截面法，而是用非常系统的方式将这些高级数学工具融入进来，这对于希望在理论深度上有所突破的研究生来说，无疑是一份宝贵的资料。我花了近一个月的时间才啃完前三章，但每读完一节，我都会有一种“豁然开朗”的感觉，那种对知识的掌控感是其他普通教材无法给予的。这本书挑战了我的极限，但也极大地拓宽了我对物理世界建模能力的认知。

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这本书的作者显然在振动控制领域摸爬滚打了多年，那种深入一线的实践经验，是任何纯理论著作都无法比拟的。我尤其欣赏它在案例分析上的详尽程度。它不是那种只抛出理论然后就束之高阁的书籍，而是紧密地将理论与现实世界中的复杂机械装置联系起来。比如，在讨论强迫振动与共振抑制时，书中花了整整一个章节去剖析高速旋转机械的叶片失稳问题，从有限元模型的建立，到阻尼器的选择与布置，每一步都进行了详尽的计算和论证。那些公式看起来复杂，但作者总能用一种非常生活化的语言去解释其背后的物理意义，让人觉得这些复杂的数学工具并非高不可攀的空中楼阁，而是解决实际问题的利剑。我记得有一个地方，作者详细对比了两种不同类型的粘滞阻尼器在抑制桥梁微小振动时的效果差异，数据翔实，对比清晰，这对我目前正在进行的一个关于大型设备减振的项目提供了极具价值的参考。这本书的价值，在于它弥补了理论与应用之间的鸿沟，它告诉你“为什么”要这么算，以及“算出来”后在实际工程中“意味着什么”。

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我对这本书的评价或许会稍微偏向于“实用主义”的视角。我关注的核心是如何快速、准确地解决实际工程中的故障诊断和状态监测问题。这本书在这方面提供的工具箱是极其丰富的。它不仅教你如何建立一个数学模型，更重要的是，它教会你如何“反推”——即通过测量到的振动信号，来反推出系统内部可能存在的损伤或变化。书中关于“系统辨识”和“故障诊断”的章节，简直可以看作是一本独立的实践指南。例如，它详尽地介绍了快速傅里叶变换（FFT）在时域信号处理中的应用，以及如何利用功率谱密度函数来识别周期性故障，比如轴承的早期缺陷。更让我印象深刻的是，作者没有只停留在理想化的正弦激励下，而是针对实际操作中常见的冲击激励和环境噪声干扰，提供了鲁棒性更强的分析方法。这本书的价值就在于，它让你从一个被动的“计算者”转变为一个主动的“问题解决者”，让你有能力在设备运行过程中，通过振动“听诊”出它的健康状况，这对于工业维护和可靠性工程领域来说，是无价之宝。

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