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出版者:西南交通大學齣版社 (2003年11月1日)

作者:蘇顯文

出品人:

頁數:150

译者:

出版時間:2003-11

價格:13.00元

裝幀:

isbn號碼:9787810577441

叢書系列:

圖書標籤:

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結構動力學基礎：從理論到實踐的橋梁 作者：張偉、李明 齣版社：高等教育齣版社 齣版日期：2023年5月 字數：約55萬字 裝幀：平裝 --- 內容簡介 《結構動力學基礎》是一部係統、深入探討工程結構在時間變化荷載作用下響應規律的專業教材與參考著作。本書旨在為土木工程、結構工程、機械工程以及相關領域的研究人員、工程師和高年級本科生/研究生提供一套全麵而嚴謹的動力學理論框架與實用分析方法。 本書的編寫遵循理論由淺入深、模型由簡到繁的邏輯主綫，緊密結閤現代工程實踐中對結構抗震、抗風、抗爆以及機器振動控製的需求。全書共分為十五章，內容覆蓋瞭從基礎的振動理論到復雜結構體係的非綫性動力學分析。 第一部分：基礎理論與單自由度係統（第1章至第4章） 本書開篇（第1章）聚焦於結構動力學的基本概念、研究對象及其重要性。詳細闡述瞭自由度、位移、速度、加速度的定義，並區分瞭靜力學、準靜力學與動力學的本質區彆。對影響結構動力響應的關鍵因素，如慣性力、阻尼、剛度與外部激勵，進行瞭清晰的界定。 第2章深入講解瞭無阻尼自由振動的分析。從拉格朗日方程和牛頓第二定律齣發，推導瞭單自由度（SDOF）係統的運動微分方程。著重分析瞭係統的固有頻率和周期，這是所有動力學分析的基石。通過特徵方程的求解，係統闡述瞭齊次微分方程的通解形式，並結閤工程實例演示瞭如何確定初始條件。 第3章引入瞭粘性阻尼的概念，這是對實際結構耗能特性的最常用近似。詳細分析瞭粘性阻尼對振動的影響，推導瞭有阻尼自由振動的衰減規律，包括對數減衰率、振動衰減係數等關鍵參數的計算方法。本章特彆強調瞭臨界阻尼比的概念及其在工程中的意義。 第4章是動力學分析的核心——有阻尼單自由度係統的受迫振動。本章係統分析瞭簡諧荷載（如風力、機器激振）作用下的穩態響應，推導瞭係統的頻率響應函數（FRF）和峰值放大係數。重點討論瞭共振現象，並從設計角度提齣瞭避免或控製共振的工程措施。此外，本章還涵蓋瞭脈衝荷載（如衝擊、碰撞）作用下的瞬態響應分析。 第二部分：多自由度係統與模態分析（第5章至第8章） 從第5章開始，本書轉嚮更接近實際工程的多自由度（MDOF）係統。首先，建立瞭MDOF係統的運動方程，通常采用矩陣形式錶示：$[M]{ddot{u}} + [C]{dot{u}} + [K]{u} = {P(t)}$。本章詳細解釋瞭質量矩陣 $[M]$、剛度矩陣 $[K]$（基於有限元方法的基礎剛度矩陣）以及阻尼矩陣 $[C]$ 的形成過程。 第6章聚焦於無阻尼多自由度係統的自由振動，即模態分析的理論基礎。通過求解廣義特徵值問題（即 $left([K] - omega^2[M] ight){phi} = {0}$），推導瞭係統的特徵嚮量（振型）和特徵值（固有頻率）。本書細緻地闡述瞭振型的正交性，並解釋瞭如何通過質量矩陣和剛度矩陣的模態正交化來簡化後續的響應分析。 第7章是模態疊加法的核心。本章展示瞭如何利用正交化後的模態坐標，將復雜的MDOF係統分解為一組相互獨立的SDOF係統，從而利用已知的SDOF受迫振動解來求解總響應。重點講解瞭模態參與係數的計算及其對地震響應計算的貢獻。 第8章擴展瞭阻尼模型，討論瞭比例阻尼、非比例阻尼在MDOF係統中的處理方法。比例阻尼（Rayleigh阻尼）因其在模態空間中的對角化特性而得到廣泛應用，本章詳細說明瞭如何根據實驗數據或設計要求確定瑞利阻尼係數。對於更復雜的非比例阻尼，則介紹瞭解耦近似方法和直接積分法。 第三部分：連續體動力學與數值方法（第9章至第12章） 第9章將焦點從集總參數模型擴展到連續體動力學，即一維、二維和三維彈性體（如梁、闆、殼）的動力學分析。重點分析瞭歐拉-伯努利梁的運動方程，並求解瞭簡支梁和懸臂梁的固有頻率和振型。 第10章深入探討瞭動力荷載下的響應分析。針對地震、爆炸等瞬態輸入，本章詳細介紹瞭直接積分法，包括Newmark-$eta$法、中心差分法等隱式和顯式數值積分算法的原理、收斂性與穩定性分析。 第11章討論瞭譜分析法，特彆是在抗震設計中的應用。詳細解釋瞭反應譜的構造原理、如何將結構的動力特性與反應譜結閤，從而快速估算結構的峰值響應，避免復雜的時程積分。 第12章關注隨機振動理論。針對風緻激勵、地麵運動等具有隨機特性的荷載，本書介紹瞭隨機過程理論的基礎（平穩性、功率譜密度），並推導瞭結構在白噪聲激勵下的穩態均方根響應。 第四部分：高級主題與工程應用（第13章至第15章） 第13章專門處理非綫性動力學。討論瞭材料非綫性（滯迴模型）、幾何非綫性（P-$Delta$效應）在動力分析中的體現。重點介紹瞭源自結構抗震的非綫性時程分析（NLTHA），以及如何選擇和處理非綫性恢復力模型（如雙綫性模型、多綫性模型）。 第14章是結構振動控製的應用篇章。介紹瞭被動控製（如隔震、消能減震）和主動控製（如主動質量阻尼器AMD、半主動控製）的基本原理。從動力學角度分析瞭這些控製裝置如何改變係統的等效剛度、阻尼和振動模式。 第15章總結瞭工程實例分析，通過分析大型橋梁、高層建築在實際地震記錄下的響應，將前述理論與工程實踐緊密結閤，並討論瞭在有限元軟件（如ABAQUS, SAP2000）中進行動力學分析的建模技巧與結果後處理方法。 --- 本書特色 1. 理論深度與工程廣度的完美結閤： 本書不僅詳盡推導瞭動力學的所有基本方程，還緊密聯係瞭基於有限元法（FEM）的實際工程應用，確保讀者能將理論知識轉化為可操作的分析工具。 2. 清晰的邏輯層次： 從單自由度到多自由度，從自由振動到受迫振動，從確定性分析到隨機分析，層次分明，易於自學和教學。 3. 豐富的算例與圖示： 全書配有大量精心設計的數值算例和概念性圖錶，特彆是對阻尼、振型和模態參與係數的物理意義進行瞭深入可視化解釋。 4. 對先進技術的覆蓋： 包含對現代抗震設計中必需的反應譜分析、非綫性時程分析以及振動控製技術的前沿介紹，保持瞭教材的前瞻性。 《結構動力學基礎》是結構工程師提升專業素養、掌握現代結構安全評估與設計核心技術的必備參考書。

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我之前一直在找一本能係統梳理建築結構設計思路的書，很多市麵上的教材要麼過於偏重理論，要麼就隻是羅列公式，讓人難以掌握核心。這本《建築力學（下冊）》恰好填補瞭這個空白。它不僅僅是在講“是什麼”，更是在講“為什麼”。作者在講解每一項力學原理時，都會追溯其在實際工程中的應用，而且講解的層次感非常分明。比如，在介紹荷載組閤和安全係數的時候，不是簡單地給齣公式，而是詳細闡述瞭不同荷載的性質、發生的概率以及它們疊加時可能帶來的風險，並在此基礎上引齣可靠度設計和分項係數的概念。我印象最深的是關於“延性設計”的章節，它讓我理解瞭為什麼一些結構在地震中能“軟”著抵抗，而不是“硬”著斷裂。這種從宏觀到微觀，再從理論到實踐的邏輯鏈條，讓整個學習過程非常順暢，也讓我對建築結構設計有瞭更深刻的理解，不僅僅是滿足規範，更是對生命和財産的負責。

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這本《建築力學（下冊）》簡直打開瞭我的新世界！我一直對建築背後的原理很好奇，但又覺得會很枯燥。拿到這本書後，我的想法徹底改變瞭。書中的案例分析非常生動，作者用通俗易懂的語言解釋瞭許多復雜的概念，讓我這個非專業人士也能理解。比如，書裏講到如何計算高層建築在風荷載下的變形，我以前總覺得風吹得樓晃是件很可怕的事情，但看瞭書裏詳細的推導過程，我反而覺得這是一種力的平衡和結構的韌性體現，甚至有點欣賞它的“搖擺”藝術。而且，書中不僅僅是枯燥的公式和理論，還穿插瞭很多實際工程的例子，從古代的拱券結構到現代的巨型建築，都分析得頭頭是道。我特彆喜歡書中對材料性質如何影響結構設計的講解，讓我明白瞭為什麼有些建築會選擇鋼材，有些則會選擇混凝土。這本書讓我對周圍的建築有瞭全新的認識，走在街上，我不再隻是抬頭看外觀，而是會忍不住去思考它內部的支撐係統，它承受著怎樣的力量。

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這本書的圖文並茂是我非常欣賞的一點。很多復雜的結構模型和受力分析圖都繪製得非常清晰，配閤著文字講解，我能很直觀地理解抽象的力學概念。比如，書中對框架結構和剪力牆結構的受力特點的對比分析，通過剖麵圖和受力箭頭，我一下子就明白瞭它們各自的優勢和劣勢。而且，作者在講解過程中，還會適時地引入一些曆史背景和發展演變，比如在講到大跨度結構的挑戰時，會提及早期拱券和梁橋的局限性，以及後來斜拉橋、懸索橋等技術的齣現如何剋服這些睏難。這種跨越時空的視角，讓我覺得學習的過程不再是孤立地掌握知識點，而是能感受到建築力學這門學科的演進和生命力。我個人覺得，這本書的深度和廣度都把握得很好，既有足夠的理論支撐，又不乏人文關懷。

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當我開始研讀這本《建築力學（下冊）》時，我原本以為會是一場艱苦的理論攻堅戰，沒想到它卻以一種非常易於接受的方式呈現。書中對於基礎概念的解釋，比如應力、應變、彈性模量等，都非常細緻，並且使用瞭大量的類比和生活中的例子來輔助理解，比如用橡皮筋的拉伸來解釋彈性，用饅頭的擠壓來解釋壓縮。這對於我這樣一個對力學領域相對陌生的人來說，極大地降低瞭學習門檻。而且，在講解更復雜的章節，比如結構動力學和振動理論時，作者也巧妙地運用瞭一些直觀的演示方法，讓我能夠想象齣不同頻率的振動會對結構産生怎樣的影響。我特彆喜歡書中關於抗震設計的章節，它將復雜的地震波作用轉化為可以理解的力學模型，並解釋瞭減震、隔震等技術是如何保護建築物的。這本書讓我覺得，建築力學並非遙不可及，而是與我們的日常生活息息相關的科學。

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不得不說，這本《建築力學（下冊）》在內容編排上非常有條理，它循序漸進，從基礎理論到實際應用，讓我能夠一步步建立起對建築結構力學的完整認知。我尤其欣賞其中對各種構件（如梁、柱、闆、牆）在不同荷載作用下的受力分析。書中不僅給齣瞭計算公式，更重要的是詳細闡述瞭這些公式的推導過程和物理意義，讓我能夠真正理解“為什麼”是這樣計算，而不是死記硬背。此外，書中還涉及瞭一些高級的結構分析方法，比如有限元分析的基本原理，雖然我還沒有完全掌握，但通過作者的介紹，我大緻瞭解瞭現代計算機在結構設計中的重要作用，以及它是如何幫助工程師處理復雜問題的。總的來說，這本書為我提供瞭一個非常紮實且全麵的建築力學基礎，讓我對未來的深入學習充滿瞭信心，也讓我對建築工程師的嚴謹和智慧有瞭更深的敬意。

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