Principles of Boi

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出版者:Springer Verlag
作者:Ihde, Stefan
出品人:
页数:416
译者:
出版时间:
价格:189
装帧:HRD
isbn号码:9783540216650
丛书系列:
图书标签:
  • 生物学
  • 生物工程
  • 生命科学
  • 分子生物学
  • 细胞生物学
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具体描述

《结构动力学基础:理论与应用》 内容提要 《结构动力学基础:理论与应用》是一本全面而深入的教材,旨在为土木工程、机械工程、航空航天工程及相关学科的师生和专业人士提供坚实的结构动力学理论基础,并辅以丰富的实际工程应用案例。本书严格遵循科学的逻辑体系,从最基本的概念出发,逐步深入到复杂的动力学建模、分析与控制。全书共分十五章,涵盖了从单自由度系统到多自由度连续体系统的全方位处理方法。 第一部分:基础理论与单自由度系统分析 第一章:结构动力学的基本概念 本章首先界定结构动力学的研究范畴,区分其与静力学的核心差异,强调时间变量在动力学分析中的中心地位。详细阐述了结构在外部载荷(如地震、风荷载、冲击载荷)作用下的响应特性,包括位移、速度和加速度的瞬时变化。引入了质量、刚度、阻尼这三个基本动力学参数的物理意义及其在工程模型中的表征方式。特别讨论了惯性力、恢复力和耗能力的作用机制。 第二章:自由振动与自由响应分析 聚焦于无外部激励和无阻尼条件下的系统运动——自由振动。系统地推导了单自由度(SDOF)无阻尼系统的运动微分方程,并求解了简谐形式的通解,导出了固有频率($omega_n$)和周期($T_n$)的精确计算公式。通过相平面分析法,直观展示了系统的无阻尼运动轨迹,加深对能量守恒的理解。 第三章:阻尼效应及其对自由振动的影响 在真实工程结构中,阻尼是不可或缺的因素。本章详细介绍了粘性阻尼模型(最常用的模型),并阐述了其数学表达式。系统推导了有阻尼单自由度系统的自由振动微分方程,并求解了欠阻尼、临界阻尼和过阻尼三种情况下的响应。重点分析了对数衰减率($delta$)与阻尼比($zeta$)的关系,并通过实验方法(如半功率带宽法)确定实际结构的阻尼比。 第四章:单自由度系统的受迫振动响应 本章是动力学分析的核心之一,探讨系统在周期性外部激励下的稳态响应。详细分析了简谐激励下的稳态解,导出了位移、速度和加速度的频率响应函数。深入讨论了共振现象,包括共振时系统的最大放大系数,以及如何通过设计手段避免或控制共振。随后,拓展分析了瞬态响应与稳态响应的叠加原理。 第五章:单自由度系统的瞬态响应与卷积积分 针对非周期性载荷(如冲击载荷、瞬态地震波)作用,本章引入了更强大的数学工具——拉普拉斯变换和卷积积分(Duhamel积分)。详细推导了卷积积分的物理意义,即系统对单位脉冲响应的累积效应。通过具体算例,演示如何利用此方法求解任意形式载荷作用下的结构瞬态响应,这是进行实际地震工程分析的基础。 第二部分:多自由度系统与模态分析 第六章:多自由度系统的建模与方程建立 将分析从单自由度扩展到具有多个相互耦合的自由度(MDOF)系统。采用牛顿第二定律和拉格朗日方程两种方法,系统地推导了多自由度系统的运动微分方程,并以矩阵形式表达:$mathbf{M} ddot{mathbf{x}} + mathbf{C} dot{mathbf{x}} + mathbf{K} mathbf{x} = mathbf{f}(t)$。重点讲解了质量矩阵($mathbf{M}$)、阻尼矩阵($mathbf{C}$)和刚度矩阵($mathbf{K}$)的构建过程,尤其关注其对称性和正定性。 第七章:无阻尼自由振动的模态分析 在无阻尼和无外部激励的假设下,求解MDOF系统的特征值问题(特征方程)。系统地解释了特征值(固有频率的平方)和特征向量(振型向量)的物理意义。详细阐述了振型(Mode Shape)的概念,即各自由度在特定频率下保持相对比例的运动形态。强调模态的正交性性质,这是后续解耦分析的基础。 第八章:模态叠加法与系统的响应分析 模态叠加法是分析复杂结构动力响应的关键技术。本章基于模态正交性,将高度耦合的MDOF系统转化为一组相互独立的单自由度模态方程(模态坐标)。然后,利用第五章的卷积积分求解每个模态的响应,最后通过模态坐标的线性叠加,重构出系统的总响应。讨论了有效模态数对计算精度的影响。 第九章:阻尼对模态分析的影响与近似方法 在MDOF系统中,准确建模和处理阻尼矩阵$mathbf{C}$具有挑战性。本章引入了经典粘性阻尼假设,包括比例阻尼(Rayleigh阻尼)和非比例阻尼。重点讨论了当阻尼为比例阻尼时,模态分析仍可进行解耦的条件。对于非比例阻尼系统,介绍了近似解耦方法,如将总阻尼矩阵投影到固有振型空间上的方法。 第十章:非线性动力学基础 结构在受到大载荷时,材料和几何会进入非线性范围。本章概述了非线性动力学的基本挑战,包括刚度随位移变化的几何非线性(P-Delta效应)和材料的滞回性(滞回阻尼)。介绍了求解非线性微分方程的数值方法,如Newmark-$eta$法和中心差分法在线性化迭代中的应用。 第三部分:连续体系统与实际应用 第十一章:一维连续体系统——梁的自由振动 将动力学分析扩展到具有无限自由度的连续体系统,以经典的欧拉-伯努利梁为模型。推导了梁的动力学微分方程,并通过分离变量法求解,得到了梁的固有频率和振型函数。详细分析了不同边界条件(简支、固端、自由端)对频率值和振型形状的影响。 第十二章:有限元法在结构动力学中的应用 系统介绍如何利用有限元方法(FEM)将复杂的连续体结构离散化为有限的MDOF系统。重点推导了梁单元、桁架单元的单元质量矩阵和单元刚度矩阵。阐述了整体装配过程,特别是如何处理位移边界条件,并最终形成求解整体结构动力响应的离散化方程。 第十三章:随机振动理论基础 在许多工程场景中,载荷(如强风、海洋波浪)是随机的。本章引入随机过程理论,包括平稳随机过程和遍历性。定义了功率谱密度(PSD)函数,并阐述了其在描述随机激励特性的重要性。应用频率响应函数,推导了结构输出响应的均方根值和方差,为抗震和抗风设计提供了概率基础。 第十四章:结构响应控制与被动控制 动力学分析的最终目的是控制结构响应。本章聚焦于被动控制技术。详细介绍并分析了调谐质量阻尼器(TMD)的原理和设计方法,包括如何选择最佳附加质量比和调谐频率以抑制特定模态的振动。同时,探讨了粘滞流体阻尼器(Viscous Dampers)在增加系统能量耗散方面的应用。 第十五章:地震工程中的动力响应分析 本章将前述理论应用于最关键的工程领域——抗震分析。深入讨论了反应谱分析(Response Spectrum Analysis)的原理和步骤,阐述了反应谱的物理含义和谱线特性。对比了反应谱法和时程分析法的优缺点,并介绍了如何根据规范(如ASCE 7或Eurocode 8)进行等效静力分析与动力分析的折衷选择。 附录 包括矩阵代数回顾、特征值问题的求解算法、以及常用的结构动力学软件(如ANSYS/ABAQUS/SAP2000)在动力分析中的输入输出格式说明。 本书特色 严谨的数学推导与直观的物理诠释相结合:确保读者不仅掌握如何计算,更理解背后的力学机理。 覆盖面广:从离散系统到连续体,从确定性载荷到随机载荷,涵盖了结构动力学的主要分支。 强调工程实践:大量配以实际工程案例,帮助读者将理论知识转化为解决实际工程问题的能力,尤其在模态识别、阻尼器设计和抗震评估方面提供了详实的指导。 本书适合作为高等院校土木、机械、航空航天等专业本科高年级和研究生结构动力学课程的教材或参考书,也是结构工程师、地震工程专家案头的必备工具书。

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读后感

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用户评价

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我必须说,这本书对我个人思维模式的改变,起到了非常积极的作用。它并没有直接给出“你应该怎么做”的指令,而是提供了一种全新的思考框架,让我能够自己去审视和解决问题。在阅读过程中,我经常会停下来,思考作者提出的观点,并尝试将其应用到我自己的生活和工作中。这种“边读边思”的过程,让我受益匪浅。我发现自己变得更加善于分析问题,也更加能够从不同的角度去寻找解决方案。这本书就像一面镜子,照出了我思维中的盲点,并引导我不断地去完善和提升。我不再仅仅是接受信息,而是主动地去构建自己的认知体系。这种主动性的提升,是我读这本书最深刻的感受。我感觉自己正在经历一场思维的蜕变,而这本书,正是这场蜕变的催化剂。

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这本书的深度和广度都达到了令人惊叹的程度。它不仅仅聚焦于“Principles of Boi”的某个单一维度,而是将其置于一个更广阔的背景下进行探讨,并与其他相关领域建立了深刻的联系。我惊讶于作者能够如此游刃有余地在不同的学科之间穿梭,并从中提炼出有价值的洞见。它让我意识到,很多问题并非孤立存在,而是相互关联、相互影响的。这种宏观的视角,极大地拓展了我的视野,让我能够更全面地理解“Principles of Boi”的意义和价值。我感觉自己就像是一位站在高处的观察者,能够俯瞰整个知识的全貌,并从中看到事物发展的脉络和规律。这种视野的提升,对我今后的学习和研究,具有极其重要的指导意义。

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总的来说,这本书给我带来的不仅仅是知识的增益,更是一种深刻的启发。它让我重新审视了许多我习以为常的概念,并对世界有了更深入的理解。在阅读的每一个阶段,我都能感受到作者的智慧和匠心。这本书的价值,不在于它提供了多少现成的答案,而在于它激发了我独立思考的能力,并引导我走向更广阔的知识海洋。我感觉自己像是经历了一场精神的洗礼,对“Principles of Boi”以及更广泛的领域,都有了全新的认识。我迫不及待地想要将这本书中的智慧,应用到我的实际生活中,并期待着它能够为我带来更多的惊喜和成长。这绝对是一本值得反复阅读、并深入思考的佳作,它在我心中留下了浓墨重彩的一笔。

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这本书的语言风格真的非常具有辨识度。它不是那种刻意追求华丽辞藻的写作,而是以一种简洁、清晰、但又充满力量的方式呈现。作者的遣词造句,总能恰到好处地传达出他的意思,既没有含糊不清,也没有冗余累赘。我尤其喜欢它在处理一些抽象概念时,所使用的类比和隐喻。这些生动的比喻,仿佛一把钥匙,瞬间就打开了我对某个复杂概念的理解之门。它让我感觉,即使是最难以捉摸的理论,也能被如此形象地描绘出来。这种语言上的魅力,让我的阅读过程充满了愉悦感,也增强了我对书中内容的理解和记忆。我仿佛看到了作者在字里行间挥洒自如,用最恰当的语言,构建起一座座思想的殿堂。这种对语言的精妙运用,不仅提升了这本书的可读性,更让它在众多同类书籍中脱颖而出,成为一本值得反复品味的经典。

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坦白说,这本书中的某些论述,一开始让我感到非常颠覆。我一直以来所信奉的某些观点,在作者的笔下,似乎出现了全新的解读,甚至是被提出了挑战。这让我一开始有些不适应,甚至产生了一些抵触情绪。然而,正是这种“不适”,反而激起了我更强的求知欲。我开始强迫自己放下固有的认知,去认真分析作者的论点,去探究他提出这些观点背后的逻辑和依据。在这个过程中,我发现自己被一种更加开阔的视野所吸引。作者并没有简单地否定旧有的观念,而是试图在新的框架下,对事物进行更全面、更深入的理解。这种开放性的思维方式,让我受益匪浅。它教会我,在面对复杂的问题时,不应局限于单一的视角,而应勇于挑战自己的固有思维,拥抱新的可能性。我意识到,真正的智慧,往往来自于对不同观点的碰撞和融合。因此,即使一开始感到挑战,我依然觉得这段阅读经历是极其宝贵的,它正在打破我思维的边界,为我打开一扇通往更广阔认知世界的大门。

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我特别欣赏这本书在处理细微之处展现出的那种洞察力。它不仅仅满足于宏观的理论构建,更关注那些常常被忽视的、微小的细节,并从中提炼出深刻的见解。在某个章节,作者花了相当大的篇幅去分析一个看似不起眼的现象,但我越是深入阅读,就越发觉得它蕴含着重要的信息。作者没有简单地陈述事实,而是通过多角度的审视,揭示了这个现象背后更深层次的原因和影响。这种对细节的极致追求,让我看到了作者严谨的治学态度和敏锐的观察力。它让我明白,很多时候,决定事物成败的关键,恰恰就隐藏在那些我们容易忽略的细枝末节之中。这种对细节的关注,也让我的阅读体验变得更加丰富和立体。我开始注意到生活中那些曾经被我视为理所当然的事情,并尝试从作者的角度去审视它们。这种能力的提升,是我读这本书最大的收获之一。它不仅仅是关于“Principles of Boi”本身的知识,更是关于如何观察世界、如何思考问题的一种方法论的启迪。我感觉自己像是接受了一场关于“细致”的训练,而这种训练,将会在我未来的学习和生活中,发挥不可估量的作用。

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这本书的封面设计就透着一股子沉静的力量,不是那种花哨的、试图吸引眼球的视觉冲击,而是用一种更内在、更具思考性的方式触动人心。墨绿色的背景,仿佛是深邃的森林,又像是沉淀了无数岁月的大地,上面是简洁而有质感的书名“Principles of Boi”,没有多余的修饰,却有一种天然的权威感。当我第一次翻开它,我并没有立刻被某个震撼的观点或惊人的论据所吸引,而是被一种细水长流般的文字所包围。作者的语言就像一位经验丰富的智者,娓娓道来,没有急于灌输,而是邀请读者一同踏上探索的旅程。我感觉自己仿佛置身于一个古老的图书馆,周围弥漫着纸张特有的香气,而我手中的这本书,就是开启无数扇知识大门的钥匙。我花了很长时间来解读封面上的每一个细节,试图从中捕捉作者想要传达的某种深层寓意,这种仪式感让我对接下来的阅读充满了期待。我知道,这本书不会是那种可以随意翻阅的快餐读物,它需要我投入时间和精力,去品味,去消化,去反刍。它的价值,不在于表面的光鲜亮丽,而在于它能够在我内心深处激起的涟漪,在于它能够点燃我求知的火花,在于它能够引导我思考那些我从未认真审视过的问题。我开始想象,在那些看似平凡的字里行间,隐藏着怎样的智慧,又将如何塑造我日后的认知和行为。这种预期的叠加,让这本书在我心中占据了一个独特的位置,它不仅仅是一件商品,更像是一个等待被发掘的宝藏,一个值得我全心投入去探索的宇宙。

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我必须承认,这本书的结构设计是一门艺术。它不是那种线性叙事的、按部就班的讲法,而是更像一个精巧的迷宫,每一部分都紧密相连,却又独立成章。作者似乎非常擅长在看似分散的章节中,编织出一条清晰的逻辑主线。我经常在阅读一个章节时,突然意识到它与前面某个章节的某个观点有着千丝万缕的联系,这种“豁然开朗”的瞬间,是阅读这本书最大的乐趣之一。它鼓励我去主动地建立知识之间的联系,而不是被动地接受信息。我感觉自己就像是在玩一个大型的拼图游戏,每一块碎片都蕴含着信息,而只有将它们巧妙地组合在一起,才能看到完整的画面。这种非线性的叙事方式,极大地增强了我对内容的理解和记忆。它让我的大脑保持高度活跃,不断地在不同知识点之间进行跳跃和整合。我深切地感受到,作者在编排这本书的结构时,所投入的心血和智慧,这绝非偶然,而是经过深思熟虑的精心设计。

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这本书在探讨“Principles of Boi”时,其深入的程度令我印象深刻。它不是停留在表面的泛泛而谈,而是挖掘到事物最本质的层面,去揭示那些最根本的规律和原理。我常常在阅读过程中,感到自己仿佛置身于一个抽象的思维空间,作者就像一位向导,引导我穿梭于各种概念和模型之间。他并非只是罗列事实,而是深入剖析每一个概念的形成过程,探讨其内在的逻辑关系,以及它在不同情境下的表现。这种深入骨髓的分析,让我对“Principles of Boi”有了前所未有的理解。我不再满足于知其然,而是渴望知其所以然。这本书恰恰满足了我这种求知的渴望,它让我能够透过现象看本质,理解事物运作的深层机制。我感觉自己像是被赋予了更强大的分析能力,能够更深刻地理解我所接触到的各种信息。这种能力上的提升,是我读这本书以来最大的收获之一。

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我不得不说,这本《Principles of Boi》的叙事方式真的太独特了。它不像我以往读过的任何一本教科书或理论著作,没有那种严谨到有些枯燥的章节划分,也没有充斥着晦涩难懂的术语。相反,作者似乎非常善于将复杂的概念融入到生动的故事和案例之中,让我在不知不觉中就接受了那些原本可能令人生畏的知识。举个例子,书中在探讨某个核心原则时,并没有直接给出定义,而是通过一个非常贴近生活、甚至带点戏剧性的场景来铺垫,让你在理解人物的困境和选择的过程中,自然而然地触碰到那个原则的精髓。这种“润物细无声”的教学方式,我给它点一百个赞。它极大地降低了阅读门槛,让那些对相关领域不太了解的读者也能轻松入门,并且在阅读过程中感受到乐趣,而不是压力。我感觉作者非常了解读者的心理,知道如何才能最有效地引导我们去思考和理解。它不是强行喂养,而是循循善诱,让我们自己去发现,去领悟。这种方式不仅增强了我的学习效果,也让我对作者产生了深深的敬意,他不仅学识渊博,更是一位极富智慧的教育者。我期待着在接下来的阅读中,能够继续被这样的叙事方式所惊喜,被这些生动的案例所启发,从而更深入地理解“Principles of Boi”的内在逻辑和深远意义。

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