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出版者:科学出版社

作者:[澳] 比斯

出品人:

页数:720

译者:邱小军

出版时间:2013-10

价格:148.00元

装帧:平装

isbn号码:9787030387585

丛书系列:现代声学科学与技术丛书

图书标签:

• 声学
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结构力学与材料科学前沿探索 本书聚焦于土木工程与材料科学领域内，关于结构受力分析、新型材料应用及工程安全性的深度研究与实践指导。全书旨在为结构工程师、材料科学家、高校师生及相关领域的专业人士提供一套系统、前沿且具有高度操作性的理论框架与案例分析。 --- 第一章：高级结构分析的数学基础与数值方法 本章深入剖析了现代结构分析赖以生存的数学工具及其在工程中的实际应用。我们摒弃传统的简化模型，转而探讨基于偏微分方程的精确建模方法。 1.1 连续介质力学基础的深化： 本节详细回顾了柯西应力张量、格林-拉格朗日应变张量的定义，并拓展至非线性材料本构关系下的应力平衡方程。重点讨论了在大变形情况下，如何准确捕捉材料内部的应力状态演变。我们通过引入张量微分几何的概念，阐述了在复杂几何体上进行精确应力场求解的数学路径。 1.2 有限元方法的理论构建与高级应用： 本书对有限元方法（FEM）的理论基础进行了详尽的梳理，尤其侧重于单元选择的合理性与网格无关性验证。在高级应用部分，我们详细介绍了： 非协调单元（Non-conforming Elements）： 在处理薄壳和梁结构时，如何利用非协调单元提高精度并避免过约束。 接触分析的数值稳定化技术： 针对多体接触问题，探讨了惩罚法、增广拉格朗日法（Augmented Lagrangian Method）在提高收敛速度和物理合理性方面的最新进展。 分区分析（Submodeling）： 如何在局部高应力区域使用更精细的网格模型，并确保与整体模型边界的荷载映射准确无误。 1.3 结构动力学与随机振动理论： 超越模态分析的范畴，本章引入了随机振动理论（Stochastic Dynamics）。我们探讨了如何利用功率谱密度（PSD）描述环境载荷（如地震波、风荷载）的不确定性，并应用模态叠加法和频域分析来评估结构的概率安全性。对于非线性结构的随机响应分析，本节介绍了Monte Carlo模拟方法及其在计算效率优化方面的最新策略。 --- 第二章：先进结构材料的本构关系与性能表征 本章将研究视角从理想弹性体转向具有复杂行为的现代工程材料，重点关注其微观结构与宏观力学性能之间的内在联系。 2.1 纤维增强复合材料的铺层设计与失效准则： 复合材料是现代航空航天和高端结构件的核心。本节深入探讨了正交异性材料的本构方程，并详细分析了层合板（Laminate）的经典层合理论（Classical Lamination Theory, CLT）及其局限性。在失效准则方面，本书侧重介绍并对比了Tsai-Wu准则、Hashin准则以及能够更准确预测多模式失效的基于能量释放率的准则。 2.2 粘弹性与粘塑性材料的本构模型： 针对沥青、高分子材料以及在高温下工作的结构构件，粘弹性行为至关重要。我们详细建立了基于Prony级数或松弛模量的粘弹性模型，并将其耦合至有限元求解器中。对于金属材料在复杂应力状态下的粘塑性变形，本节引入了Roberts-Ohno模型和Chaboche模型，重点阐述了应变硬化规则和运动硬化法则的工程意义。 2.3 超高性能混凝土（UHPC）的微裂缝机制与寿命预测： UHPC以其极高的抗压强度和韧性革新了土木工程的面貌。本章分析了UHPC内部纤维（如钢纤维）对基体微裂缝扩展的抑制机制。通过引入损伤力学（Damage Mechanics）的观点，建立了描述UHPC从微裂纹萌生到宏观破坏的全过程的本构关系，并讨论了基于疲劳加载下的剩余寿命预测方法。 --- 第三章：工程结构抗震设计与健康监测的耦合技术 本章将理论分析与工程实践紧密结合，探讨如何利用先进的控制技术和监测手段，提升现有及新建结构的抗震韧性与服役可靠性。 3.1 主动与被动隔震减震技术的深入研究： 本节系统对比了基础隔震（Base Isolation）和结构附加阻尼器（Supplemental Dampers）的优缺点。在主动控制方面，我们详细分析了基于LQR（Linear Quadratic Regulator）理论的主动质量阻尼器（AMD）和主动质量阻尼器（TMD）的控制器设计原理及其对地震输入的反馈机制。重点讨论了非线性隔震支座（如高阻尼橡胶支座）的滞回性能建模与工程选择。 3.2 结构健康监测（SHM）的数据处理与状态评估： SHM是评估结构安全性的核心技术。本章侧重于从采集到的传感器数据中提取有效信息。 模态参数识别： 详细介绍了频域方法（如FFT）和时域方法（如ERA/DCF方法）在识别结构固有频率和阻尼比时的精度比较。 损伤定位与量化： 基于模态应变能（Modal Strain Energy, MSE）和曲率模式变化（Mode Shape Curvature）的方法，用于精确定位损伤位置。本节还探讨了利用机器学习算法对大量监测数据进行特征提取和模式识别，实现早期预警。 3.3 基础设施的长期可靠性与疲劳寿命评估： 对于长期服役的桥梁、高耸结构，疲劳是主要的失效模式。本章应用Miner线性累积损伤法则，并引入了更精确的非线性损伤累积模型，结合随机载荷谱（如交通荷载或风压脉动），对关键连接部位和焊接区域进行高周疲劳寿命的预测。同时，结合腐蚀效应和环境退化，建立了多因素耦合作用下的结构寿命模型。 --- 第四章：计算力学中的高效求解策略与并行计算 本章面向需要处理超大规模模型和复杂非线性问题的研究人员，探讨计算效率的提升之道。 4.1 大规模线性系统的迭代求解器优化： 对于包含数百万自由度的结构分析，直接求解（如Cholesky分解）在计算成本和内存占用上不可行。本章详细阐述了预条件子的设计艺术，重点分析了代数多重网格法（Algebraic Multigrid, AMG）在结构力学中的应用潜力，以及如何构建有效的求解序列，以确保大规模线性和非线性问题的快速收敛。 4.2 隐式与显式时间积分方法的选择与耦合： 在非线性动力学分析中，时间积分方法的选择至关重要。本节对比了Newmark-$eta$法、HHT-$alpha$法等隐式方法与中心差分法等显式方法的适用范围。特别针对材料塑性导致的强非线性问题，讨论了子迭代（Sub-iterations）在保证隐式方法精度的同时，提升每时间步收敛效率的技术。 4.3 GPU加速在结构模拟中的应用： 随着并行计算的普及，本章介绍了如何利用图形处理器（GPU）的并行架构来加速有限元求解过程。内容涵盖了如何将矩阵运算（如稀疏矩阵向量乘法）移植到CUDA或OpenCL框架下，以及针对材料本构模型计算的并行化策略，从而显著缩短超大规模瞬态分析的计算时间。 --- 本书的特色在于其深度融合了经典力学原理与尖端计算技术，致力于解决当前工程实践中最为棘手的结构响应预测、材料行为模拟以及系统可靠性评估等核心问题。 目标读者： 结构工程、固体力学、材料科学、计算力学方向的博士研究生、博士后研究人员，以及寻求提升复杂结构建模和分析能力的资深工程师。

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这本书真的让我对“工程噪声控制”这个概念有了全新的认识。原本以为这只是个枯燥的技术性话题，没想到作者竟然能将它写得如此生动有趣，甚至带点哲学思辨的意味。比如，在探讨噪声的感知与心理影响时，作者并没有简单地罗列数据，而是深入分析了不同文化背景下人们对噪声的容忍度差异，以及噪声如何悄无声息地侵蚀我们的精神状态，导致焦虑、失眠甚至是人际关系的疏远。我尤其被书中关于“声音的静默”那一章节所打动，作者通过对自然界寂静之美的描绘，反衬出城市化进程中我们日益失去的宝贵宁静，并引发了读者对于“何为真正的安宁”的深刻反思。这种将工程技术与人文关怀相结合的处理方式，是我在这类书籍中前所未见的。

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在我看来，这本书最成功之处在于它能够将一个看似冰冷的工程技术话题，处理得充满温度和人情味。作者在书中反复强调，噪声控制不仅仅是为了提高工程效率，更是为了改善人们的生活质量，创造更加宜居的环境。他用大量的生活案例，说明了过度的噪声是如何影响我们的健康、工作和学习，以及如何导致社会矛盾。尤其让我感动的是，书中关于“声音景观”的设计理念，作者呼吁我们不仅仅要关注消除“不想要的声音”，更要积极地去创造“想要的声音”，让我们的生活环境充满和谐与美妙。这种以人为本的理念，贯穿了整本书的始终，让我对“工程噪声控制”有了更深层次的理解。

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翻开这本书，我原以为会是密密麻麻的公式和图表，毕竟是“工程”二字，但出乎意料的是，它更多的是在探讨噪声的根源和对环境的影响。作者巧妙地将物理学的概念融入到日常生活中，比如解释声波的传播方式如何受到不同介质的影响，以及建筑材料的吸音性能是如何被科学计算和设计的。我印象最深的是关于城市交通噪声的部分，书中没有止步于简单地说明汽车、火车会产生噪音，而是深入分析了不同类型的交通工具在不同速度、不同路况下产生的声频谱特点，以及这些声波如何穿透墙体，影响居民的日常生活。而且，作者还提出了一些非常有创意性的解决方案，不仅仅是安装隔音墙，还包括城市规划层面的思考，例如如何优化道路设计，减少车辆的加速减速，从而降低整体的噪声污染。

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我一直觉得，一个好的科学普及读物，不仅要讲清楚“是什么”，更要解释“为什么”和“怎么办”。这本书在这方面做得相当出色。在介绍各种噪声控制技术时，作者不仅仅是列举了它们的名称和功能，而是详细地阐述了每种技术背后的物理学原理。比如，在讲解“隔音材料”时，作者深入分析了不同材料的密度、孔隙率、表面粗糙度等物理特性如何影响其隔音效果，并结合实际应用场景，给出了非常具体的选择建议。让我印象深刻的是，书中还讨论了“主动降噪”技术，不仅解释了其工作原理，还探讨了其在未来交通工具、工业设备等领域的应用前景，充满了前瞻性。

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我必须说，这本书的语言风格非常独特，兼具学术的严谨性和文学的优雅性。作者在阐述科学原理时，语言精准到位，毫不含糊，但同时又运用了大量的修辞手法，让原本枯燥的专业知识变得引人入胜。比如，在描述声波的衍射现象时，作者将声波比喻成“顽皮的孩子”，在遇到障碍物时会“绕过它们继续前行”，这种生动形象的比喻，让我一下子就记住了这个概念。而且，书中还穿插了许多作者个人的思考和感悟，分享了他对声音、对环境、对生活的独特见解，这使得整本书读起来就像是在与一位智者进行深入的交流。

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这本书带给我的最大启示，在于它让我认识到“噪声”并非只是简单的“声音”，而是一种需要被科学、系统地分析和解决的工程问题，更是一种影响人类身心健康和生活品质的重要环境因素。作者在书中对于“声污染”的定义和分类，以及对不同类型噪声的危害程度的评估，都让我对这个问题的严重性有了更深刻的认识。而且，书中在介绍各种噪声控制技术时，不仅仅是停留在理论层面，更是详细分析了这些技术在实际工程中的应用案例，包括遇到的困难和解决方案，这为我提供了非常宝贵的实践指导。让我受益匪浅。

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坦白说，我原本是因为工作需要才购买了这本书，抱着一种“学点东西”的心态，但没想到它却给我带来了如此大的惊喜。作者在书中并没有局限于讲解已有的技术，而是对未来噪声控制的发展趋势进行了深入的探讨。比如，他分析了智能材料在噪声控制领域的应用潜力，以及如何利用人工智能技术来预测和消除噪声。最让我着迷的是，书中提到了“仿生学”在噪声控制中的应用，例如模仿鸟类羽毛的结构来设计降噪材料。这种跨学科的融合，以及对未来科技的畅想，让这本书不仅仅是一本技术手册，更是一本充满启发性的思想读物。

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这本书的结构安排非常合理，层次分明，循序渐进。作者在开篇就为我们勾勒出了噪声控制的宏大图景，包括其历史发展、重要性以及面临的挑战。随后，他深入浅出地介绍了各种主要的噪声源及其特性，从工业生产到交通运输，再到日常生活中的各种声响，几乎涵盖了我们能想到的所有方面。接下来的章节，则详细讲解了各种噪声控制的技术和方法，并结合大量的图表和案例进行说明，使得理论知识变得生动易懂。最令我赞赏的是，作者在结尾部分，还为我们提供了许多实用的建议，包括如何在日常生活中进行有效的噪声防护，以及如何参与到社区的噪声治理中来。

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说实话，我本来对“工程噪声控制”这个领域几乎是零了解，甚至觉得它离我的生活很遥远。但这本书却以一种非常接地气的方式，将这个看似专业的学科展现在我面前。作者没有一开始就抛出高深的理论，而是从我们身边最常见的噪声源入手，比如装修时的电钻声、工厂机器的轰鸣声，甚至是邻居家的装修动静。通过生动有趣的案例分析，我逐渐明白了这些看似普通的声响背后，其实蕴含着复杂的声学原理和工程技术。最令我惊叹的是，书中关于“声学迷宫”的设计理念，通过巧妙的建筑布局和材料选择，将噪声的传播路径进行引导和削弱，让原本嘈杂的环境变得宁静。这种化繁为简，将抽象概念具象化的讲述方式，让我在轻松阅读的过程中，不知不觉就掌握了许多实用的声学知识。

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这本书给我的感觉，就像一位经验丰富的工程师，带着你一步步走进一个你从未涉足过的领域，并且让你在不知不觉中爱上这个领域。作者的叙述风格非常独特，他善于用类比和比喻来解释复杂的声学现象，比如用“声波像涟漪一样在水中扩散”来形容声音的传播，用“墙壁就像一个巨大的筛子，能阻挡掉一部分不想要的‘声音颗粒’”来解释隔音原理。这些生动形象的比喻，极大地降低了阅读门槛，让我这个非专业人士也能轻松理解那些原本听起来很“高大上”的声学概念。而且，书中还穿插了许多历史故事和工程案例，讲述了许多伟大的科学家和工程师在噪声控制领域所做的贡献，这让整本书充满了人文色彩。

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前半本讲空气噪声的基本理论，后半本讲经验估算。

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前半本讲空气噪声的基本理论，后半本讲经验估算。

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前半本讲空气噪声的基本理论，后半本讲经验估算。

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前半本讲空气噪声的基本理论，后半本讲经验估算。

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前半本讲空气噪声的基本理论，后半本讲经验估算。