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出版者:清华大学

作者:邹建奇

出品人:

页数:316

译者:

出版时间:2007-4

价格:29.00元

装帧:

isbn号码:9787302148432

丛书系列:

图书标签:

• 土木工程
• 材料力学
• 工程力学
• 固体力学
• 结构力学
• 力学
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• 理工科
• 大学教材
• 应力
• 变形

《结构振动分析与设计》 本书是一部关于结构动力学领域深入探索的著作，旨在为工程师、研究人员以及相关专业的学生提供一套系统、实用的理论框架和分析工具。全书聚焦于结构在动态载荷作用下的响应，涵盖了从基础理论到工程应用的各个层面。 第一部分：基础理论与建模 本部分奠定了结构动力学分析的坚实基础。我们首先回顾并拓展了弹性力学中的基本概念，特别是与动力学行为相关的部分，如惯性力和阻尼力。随后，深入讲解了结构的离散化方法，包括集中质量法、梁单元和杆单元等基本单元的建立，以及节点自由度的概念。重点在于如何将连续的弹性体转化为具有有限自由度的动力学模型，为后续的方程建立做好准备。 接着，我们将重点放在描述结构运动的动力学方程的推导。我们将详细介绍牛顿第二定律在结构动力学中的应用，并引出连续体结构的运动方程。随后，我们将详细阐述集中质量系统的动力学方程，包括单自由度和多自由度系统的建立过程。对于连续体结构，我们将介绍偏微分方程的求解方法，以及模态分析的理论基础。 阻尼是结构振动中不可忽视的因素，本部分将对不同类型的阻尼进行详细阐述，包括粘滞阻尼、库仑阻尼以及材料阻尼等，并介绍其在动力学方程中的数学模型。理解阻尼对于预测结构实际的振动衰减行为至关重要。 第二部分：振动分析方法 在建立了动力学模型和理解了阻尼之后，本部分将转向具体的振动分析方法。我们首先介绍自由振动分析，包括无阻尼和有阻尼自由振动的求解方法，如特征值问题及其解的物理意义。通过自由振动分析，我们可以获得结构的固有频率和振型，这是结构动力学设计中的关键参数。 随后，我们将深入探讨受迫振动分析。对于简谐激励，我们将详细推导响应的解析解，并分析激励频率与结构固有频率接近时可能出现的共振现象。对于任意激励，我们将介绍时间域响应分析方法，包括直接积分法（如中心差分法、Newmark-β法）以及模态叠加法。模态叠加法是将复杂系统的响应分解为各阶模态响应之和，这在许多工程问题中极具实用性。 频谱分析是理解结构对不同频率激励响应的重要工具。本部分将介绍傅里叶变换及其在振动分析中的应用，包括频域响应分析和功率谱密度（PSD）的计算与解释。 第三部分：工程应用与特殊问题 本部分将理论知识与实际工程问题相结合，展示结构振动分析在不同领域的应用，并讨论一些特殊的振动现象。 首先，我们将探讨随机振动分析。在许多实际工程环境中，载荷往往是随机的，如风、地震以及机械设备的振动。本部分将介绍随机振动理论的基础，包括功率谱密度、自相关函数等概念，并阐述如何计算结构在随机载荷下的统计响应，如均方值和疲劳损伤。 接着，我们将讨论非线性振动。当结构的变形超过线性假设的范围，或者材料特性呈现非线性时，结构的振动将表现出非线性行为。我们将介绍非线性系统的基本概念，如多解性、分岔和混沌，并讨论一些求解非线性振动方程的近似方法。 在工程应用方面，本书将详细介绍振动分析在桥梁、建筑、航空航天器、车辆以及机械设备等领域的具体应用案例。我们将分析这些结构在不同工况下的振动响应，并提出相应的减振和隔振设计建议。例如，在桥梁设计中，将考虑风致颤振和车辆荷载引起的动力响应；在航空航天器设计中，将关注发动机振动、气流激振以及发射过程中的冲击响应。 此外，本书还将涵盖一些特殊的振动问题，如旋转机械的振动、冲击振动以及声振耦合等。对于旋转机械，我们将分析不平衡、不对中等原因引起的振动，并介绍转子动力学。对于冲击振动，我们将探讨其瞬态响应特性和能量传递。声振耦合则关注声波与结构振动之间的相互作用。 本书特色： 理论严谨与工程实践并重： 本书在深入阐述理论概念的同时，注重与实际工程问题的结合，通过丰富的实例展示分析方法的应用。 系统性与全面性： 从基础理论到高级分析技术，本书涵盖了结构振动分析的各个重要方面，为读者构建了一个完整的知识体系。 数学工具的应用： 书中恰当地引入了必要的数学工具，如线性代数、微积分、微分方程和复变函数等，并解释其在结构振动分析中的具体作用。 面向读者： 本书适合土木工程、机械工程、航空航天工程、汽车工程以及相关领域的工程师、研究人员和高等院校学生阅读。 通过对《结构振动分析与设计》的学习，读者将能够深刻理解结构在动态载荷下的行为规律，掌握各种先进的振动分析工具，并能够将其应用于复杂的工程设计与评估中，从而提高结构的可靠性和安全性。

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作为一名已经工作多年的工程师，我重新拾起这本书，更多是想巩固基础，并对一些模糊的概念进行“祛魅”。这本书最让我赞赏的一点，是它对材料本构关系理解的深度。在很多教材中，材料的本构模型往往被视为一个既定的事实，但这本书却花了相当的篇幅去探讨这些模型的建立基础、适用范围的局限性，以及在非均匀温度场或高应变率下的修正方向。这种批判性的视角，极大地提升了阅读体验。作者非常强调“假设的有效性”，提醒读者任何理论模型都是对现实的简化。这种严谨的态度，对于需要进行复杂结构优化设计的人来说至关重要，它能有效避免“精确的错误计算”。此外，书中对数值分析方法的引入也相当到位，它没有陷入代码细节，而是侧重于介绍有限元分析（FEA）的基本思想和矩阵构建逻辑，这使得我们能更深刻地理解软件输出结果背后的力学意义，而不是盲目信任屏幕上的颜色云图。这本书的论述风格是那种沉稳、内敛、充满洞察力的，它更像是与一位经验丰富的导师进行深度对话，而不是单向的知识灌输。

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初次接触这本著作时，我最深刻的感受是其内容的广度和深度达到了一个令人惊叹的平衡点。它不像某些入门读物那样过于简化，以至于在实际工程问题面前显得力不从心；反之，它也避免了某些高级参考书那样，将大量篇幅用于晦涩的理论推导，让读者迷失在符号的海洋里。这本书的结构安排极具匠心，作者似乎深谙不同知识模块间的内在联系，总能在章节切换时自然地引导读者的思维。例如，在讲完梁的弯曲理论后，紧接着就引入了更复杂的扭转问题，并通过对比，加深了对弹性变形本质的理解。我特别喜欢其中穿插的“历史视角”小节，虽然不占主导地位，但简要回顾了某些关键理论的诞生背景，这极大地激发了我对学科发展脉络的好奇心。更值得称道的是，书后附带的习题设计，它们并非简单重复书本例题的变体，而是巧妙地将多个知识点融合成一个综合性的挑战。我花了大量时间在攻克那些设计巧妙的后习题上，每一次成功解决，都伴随着一种豁然开朗的成就感，这比单纯听课效率高出太多。这本书的叙述语言风格是那种沉稳而有力的，它不煽情，但字里行间流露出的那种对科学严谨性的坚持，会潜移默化地影响读者的思考方式，让人在面对问题时，自然而然地去探究其背后的基本原理。

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这本书的排版和设计风格，与我过去读过的其他专业教材形成了鲜明的对比，它散发着一种独特的、令人信服的“权威感”。这种感觉并非来自于故作高深的词藻，而是源于其内容的逻辑自洽性。作者在组织材料时，体现出一种高度的结构化思维。每一个章节的引入，都紧密承接上文，形成一个强大的知识链条。我发现，即使跳跃性地阅读某一特定章节，由于其内部的衔接逻辑非常清晰，我也能迅速定位到核心要点。特别是在处理复合材料或接触力学等相对前沿的部分时，作者没有使用过分简化的处理手法，而是直接呈现了问题的复杂性，并通过详实的数学推导，展示了如何从基本原理出发，逐步逼近问题的真实解。这种处理方式，对于那些追求知识源头和深刻理解的读者来说，无疑是巨大的福音。书中的参考文献列表也非常详实且具有前瞻性，指引读者可以进一步探索更专业的领域。总的来说，这本书的阅读体验是极其扎实的，它要求读者投入注意力，但回报是深层次的知识结构构建，而非肤浅的知识点记忆。

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说实话，我是在一个非常紧张的备考期接触到这本书的，当时时间紧迫，目标就是迅速掌握核心考点并能灵活运用。这本书在这方面的表现简直是教科书级别的典范。它最核心的优势在于其对“解题套路”的系统化梳理。作者似乎非常理解学生在应用理论时的痛点，那就是“知道公式但不知道什么时候用，以及如何处理边界条件”。书中大量的“典型问题分析”部分，详细拆解了从建立模型、选择合适的应力场假设、到最终求解的每一个步骤。这些分析不仅停留在“怎么算”的层面，更深入到“为什么要这么算”的哲学思辨。比如，在处理动载荷或疲劳问题时，作者并未直接抛出设计曲线，而是先用历史案例说明传统静力学分析的局限性，这为后续学习非线性或动态问题的理论铺设了坚实的认识基础。我在做模拟测试时，明显感觉到自己的解题速度和准确率都有了质的飞跃，这直接归功于这本书帮我建立起了一套高效的问题解决框架。它不是那种让你看完就放下的书，而是那种你会反复翻阅，尤其是在遇到新的、棘手的实际案例时，总能从中找到可以借鉴的分析思路和处理技巧，绝对是工具书中的精品。

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这本书的封面设计得非常引人注目，那种深沉的蓝色调，配上烫金的字体，一下子就抓住了我的眼球。我本来对这类偏理工科的书籍抱有敬而远之的态度，总觉得会是枯燥乏味的公式堆砌。然而，翻开内页，那种清爽的排版和清晰的图表布局，让我感到一阵惊喜。它没有那种传统教科书的压迫感，反而更像是一本精心编排的专业手册。我尤其欣赏作者在引入新概念时，那种循序渐进的处理方式。比如，在讲解应力-应变关系时，不仅仅是给出一个数学表达式，而是配上了大量的工程实例剖析，让我这个初学者能够立刻明白这些抽象概念在现实世界中的具体应用场景。书中的一些插图绘制得极其精细，那些受力分析的示意图，线条的粗细、角度的标注都恰到好处，使得原本复杂的力学模型变得直观易懂。阅读过程中，我发现作者似乎非常注重培养读者的“物理直觉”，很多关键点的阐述都强调了背后的物理意义，而不是仅仅停留在计算层面。这种教学理念上的用心，让我的学习过程不再是单纯的“记公式”，而是一种对物质世界内在规律的探索。这本书的纸张质量也相当不错，内页不反光，长时间阅读下来眼睛也不会感到疲劳，这对于需要长时间沉浸学习的读者来说，是一个非常贴心的细节设计。总而言之，从视觉到内容的组织，这本书都展现出一种专业且人性化的关怀，让人愿意捧读。

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