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出版者:哈尔滨工程大学出版社

作者:王银彪

出品人:

页数:277

译者:

出版时间:2006-12

价格:24.0

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isbn号码:9787810738385

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结构动力学基础：理论、应用与数值模拟 面向对象： 本书主要面向从事土木工程、机械工程、航空航天、结构设计、工程振动控制等领域的工程师、研究人员以及高等院校相关专业的高年级本科生和研究生。它旨在提供一个系统、深入且兼具实践指导意义的结构动力学知识体系。 本书概述： 《结构动力学基础：理论、应用与数值模拟》全面阐述了描述和分析工程结构在动态荷载作用下响应的理论基础与实用方法。本书内容涵盖从单自由度系统到复杂多自由度系统的动力学分析，重点探讨了线性与非线性动力响应、模态分析、地震工程中的振动问题，以及现代计算方法在解决实际工程问题中的应用。 本书结构严谨，逻辑清晰，理论推导详实，并辅以大量贴近工程实际的例题和习题，旨在帮助读者不仅掌握理论公式，更能理解其背后的物理意义，并能熟练运用现代工程工具进行动态分析。 第一部分：基础理论与单自由度系统分析 本书伊始，首先系统回顾了必要的连续体力学和经典力学背景知识，为后续动力学分析奠定数学基础。 第一章 动力学的基本概念与自由振动： 详细介绍了系统的自由度、广义坐标的选择，并引入了基于能量法的达朗贝尔原理和拉格朗日方程。重点分析了不计阻尼和有阻尼情况下的单自由度系统的自由振动响应，推导了固有频率和阻尼比的概念及其对响应的影响。 第二章 周期性荷载下的强迫振动： 深入探讨了外部周期性激励（如往复式机械激振）对单自由度系统的影响。详细分析了稳态响应的幅值、相位角以及共振现象，并强调了共振对结构安全性的重要性。引入了复数解法和频率响应函数，为后续分析奠定计算基础。 第三章 任意荷载下的瞬态响应： 针对冲击、爆炸或瞬态启动等非周期性荷载，本书详细介绍了卷积积分（Duhamel积分）的原理、推导过程及计算方法。通过实例演示了如何利用系统的脉冲响应函数来确定系统对任意激励的瞬态响应，这是解决实际工程中非稳态问题的核心工具。 第四章 结构阻尼模型与能量耗散： 区别于粘性阻尼，本章探讨了更符合工程实际的结构阻尼模型，如库仑阻尼（干摩擦阻尼）和结构固有材料阻尼（如对数减衰率）。通过能量耗散率的分析，提供了评估结构抗振性能的量化指标。 第二部分：多自由度系统与模态分析 本部分将分析的复杂性提升至具有多个相互关联自由度的结构，这是处理梁、框架、桁架等实际工程结构的基础。 第五章 自由度和运动方程： 阐述了如何建立多自由度系统的运动微分方程，主要采用质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵形式。详细讨论了矩阵的建立方法，特别是对于复杂结构如何通过离散化技术（如有限元的前身概念）来准确描述系统的整体运动。 第六章 自由振动与特征值问题： 核心章节，详细讨论了多自由度系统的固有特性。通过求解广义特征值问题，获得了系统的特征值（固有频率）和特征向量（振型）。深入剖析了振型在描述结构振动形态中的物理意义，并介绍了正交性原理。 第七章 模态分析与振动响应： 讲解了模态叠加法，这是求解线性多自由度系统强迫振动的关键技术。阐述了如何将复杂的全局响应分解为若干个独立模态的贡献之和，从而简化计算过程。讨论了模态参与系数及其对激励响应的支配作用。 第八章 阻尼在多自由度系统中的处理： 探讨了工程中常见的阻尼矩阵形式，包括比例阻尼（Rayleigh阻尼）和非比例阻尼。重点分析了比例阻尼在模态解耦中的优势，并讨论了非比例阻尼对振型和响应计算带来的复杂性及近似处理方法。 第三部分：连续系统与数值方法 本部分将视角从离散模型扩展到连续弹性体，并系统介绍了解析和数值方法在工程中的应用。 第九章 连续体的动力学： 介绍了梁、弦、杆等一维连续弹性体的运动方程（偏微分方程）。通过分离变量法，求解了简支梁等经典边界条件下的固有频率和振型，为理解有限元方法的离散基础提供了连续体的视角。 第十章 模态试验与系统识别： 侧重于工程实践，介绍了如何通过实验获取结构的动态特性参数（频率、阻尼、振型）。详细阐述了频响函数（FRF）的测量与处理，以及基于频响函数的系统识别技术，用于验证和修正分析模型。 第十一章 有限元方法在结构动力学中的应用： 系统介绍了有限元方法（FEM）在动力学分析中的地位。重点讲解了如何构建结构的质量矩阵和刚度矩阵，并应用于求解特征值问题。以典型的梁单元和板单元为例，演示了如何运用商业有限元软件求解模态分析和瞬态响应问题。 第十二章 动力学中的非线性问题： 探讨了结构动力学中的非线性现象，包括材料非线性（屈服和塑性）和几何非线性（大变形）。重点介绍了求解非线性动力学问题的数值积分方法，如Newmark-$eta$法、中心差分法等，以及在时间步进过程中的迭代收敛性（如牛顿-拉夫森法）。 配套特色： 本书不仅注重理论深度，更强调工程实用性。每章末均配备有难度递增的习题，部分习题包含实际工程数据，要求读者运用MATLAB或专业有限元软件进行编程或模型求解。书中穿插了大量的工程案例分析，使抽象的理论与真实的工程灾害或机械振动问题紧密结合。 总结： 《结构动力学基础：理论、应用与数值模拟》是一本全面、深入、与时俱进的结构动力学专著。它不仅是结构动力学课程的优秀教材，更是结构工程师和研究人员案头必备的专业参考书，帮助读者掌握动态分析的“利器”，以应对日益复杂的工程振动挑战。

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我对这本书的整体感受，与其说它是一本“知识要点”，不如说它是一次“思维启蒙”。在阅读之前，我对机械原理的认知，更多地停留在“零件组合”和“动力传递”的模糊概念上。这本书则为我打开了一个全新的维度。它不仅仅解释了“是什么”，更深入地探讨了“为什么”。例如，在讲解机构的自由度时，作者并没有简单地给出公式，而是通过分析各个构件的约束关系，层层剥茧，最终推导出自由度的概念，让我深刻理解了自由度的物理意义和重要性。这种探究“本源”的讲解方式，让我受益匪浅。 我尤其喜欢书中对一些经典机械案例的剖析。它不是简单地罗列，而是深入到每一个细节，分析其设计的合理性、优越性，以及可能存在的不足。通过这些案例，我能够看到理论是如何应用于实践的，理论的边界在哪里，以及如何在实际工程中进行取舍和优化。这种“案例分析+理论升华”的模式，极大地拓展了我的视野，让我不仅仅局限于书本上的知识，而是开始思考更宏观的工程设计理念。可以说，这本书不仅仅是在传授知识，更是在培养一种对机械事物的好奇心和探索欲，让我对这个“机械”的世界产生了更浓厚的兴趣。

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这本书的内容，与其说是在“解析”机械原理，不如说是在“构建”一套完整的工程思维模型。我一直觉得，学习机械原理不仅仅是记住几个公式和定理，更重要的是培养一种分析问题、解决问题的能力。这本书在这方面做得尤为出色。它并没有停留在理论的堆砌，而是通过大量的典型例题，引导读者一步步地思考。我特别欣赏的是，书中对于每一个例题，都详细阐述了其解题思路和方法，甚至会分析不同解题方法的优劣。很多时候，我虽然能大致理解题目，但在具体操作时却无从下手，而这本书提供的思路导引，就像是给我点亮了一盏明灯，让我知道从何处着手，如何组织我的分析过程。 而且，书中对于习题的选取，也颇具匠心。它涵盖了机械原理的各个分支，从最基础的机构分析，到复杂的动力学计算，都有涉及。更重要的是，这些习题并非孤立存在，而是与前面讲解的知识点紧密结合，形成了一个相互印证、层层递进的学习闭环。我尝试着做了一些题目，即使一开始有些困难，但通过对照书中的解析，我不仅掌握了具体的解题技巧，更重要的是，我学会了如何将书本上的理论知识迁移到实际问题中去。这种“理论联系实际”的学习过程，让我对机械原理的理解更加深刻，也更加有信心去应对未来可能遇到的更复杂的工程挑战。

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坦白说，我对这本书的印象，与其说是“习题解析”，不如说是一次“能力重塑”。很多时候，学习一个新领域，最大的障碍往往不是知识本身的难度，而是不知道如何下手，如何构建自己的知识体系。这本书在这方面给了我巨大的帮助。它并没有直接给出“标准答案”，而是引导我一步步地分析问题，寻找解决路径。在很多习题解析中，我看到了多种解题方法的对比，以及每种方法的适用场景。这让我明白，解决一个问题并非只有一种方法，关键在于理解问题的本质，并选择最适合的工具。 这本书还有一个我非常看重的点，就是它的“实践指导性”。虽然它是一本理论书籍，但很多讲解都贴近实际应用。例如，在讲解材料力学的基础知识时，作者会结合实际的工程结构，解释不同材料的性能如何影响设计，以及应力应变分析在实际中的意义。这种“理论与实践的无缝对接”，让我感觉这本书的价值远超一般的理论教材。它不仅让我掌握了基础知识，更让我对这些知识在工程实践中的应用有了初步的认识。这种“学以致用”的导向，让我更加坚定了继续深入学习机械原理的决心。

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这本书带给我的震撼，与其说是“知识要点”，不如说是一种“思维觉醒”。我一直以来都觉得机械是个很“硬”的学科，充满了冰冷的公式和抽象的理论。但这本书却用一种非常“软”的方式，将这些概念融入到我的认知中。它不仅仅是在讲授机械原理，更是在传递一种“工程美学”和“设计哲学”。我特别欣赏书中对于一些关键概念的“溯源”和“演进”的讲解，它让我明白，每一个理论、每一个公式，都不是凭空出现的，而是无数先辈智慧的结晶，是人类不断探索和解决工程问题的成果。 让我印象深刻的是，书中对于每一个章节的结尾，都会有一个“本章小结”或者“延伸思考”的部分。这些部分并非简单的知识回顾，而是引导读者去思考这些知识点的实际应用，或者提出一些更深层次的问题，激发读者的进一步探索。例如，在讲完机构的效率时，书中会引导读者思考如何提高效率，这让我不仅仅满足于计算结果，而是开始思考如何通过优化设计来改进性能。这种“启发式”的学习方式，让我感觉自己不再是被动接受者，而是成为一个主动的探索者。这本书，在我看来，是一次真正意义上的“思维升级”，让我对机械原理乃至整个工程领域，都有了全新的认识和理解。

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这本书，与其说是“机械原理知识要点与习题解析”，不如说是一本打开了我对机械世界新视角的手册。拿到它的时候，我并没有抱太大期待，毕竟“机械原理”听起来就有些枯燥乏味，我担心会是一本充斥着冰冷公式和晦涩定义的教科书。然而，翻开第一页，我就被它的叙述方式所吸引。作者并非直接抛出概念，而是从生活中的常见现象入手，比如自行车的链条传动、缝纫机的针脚运动，甚至是汽车发动机的活塞往复，通过这些生动的例子，巧妙地引出了诸如平面连杆机构、齿轮传动等核心概念。这种“从具象到抽象”的讲解方式，极大地降低了学习门槛，让我感觉自己不再是被动地接收知识，而是主动地在探索和理解。 更让我惊喜的是，书中对于每一个知识点的讲解都力求深入浅出，并且辅以大量精美的插图和示意图。这些图并非简单的辅助说明，而是将复杂的机械结构以直观、易懂的方式呈现出来，甚至有些图的细节处理得非常到位，能够清晰地展示出零件的运动轨迹和相互作用。例如，在讲解平面四杆机构时，书中不仅给出了机构的组成和运动分析，还配上了不同行程下机构状态的详细图示，让我能够非常直观地感受到其运动规律的变化。这种图文并茂的讲解，大大提升了我的学习效率，也让原本可能抽象的概念变得触手可及，仿佛我正置身于一个巨大的机械实验室，亲手操作和观察这些精密的装置。

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