Virtual Nonlinear Multibody Systems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Kluwer Academic Publishers

作者:Schiehlen, Werner (EDT)/ Valasek, Michael (EDT)

出品人:

页数:466

译者:

出版时间:2003-6

价格:$ 123.17

装帧:Pap

isbn号码:9781402013409

丛书系列:

图书标签:

• nonlinear dynamics
• multibody systems
• virtual work
• computational mechanics
• numerical methods
• vibration
• control
• robotics
• biomechanics
• engineering

好的，以下是一份关于一本名为《工程结构动力学与控制》的图书的详细简介，该书内容与您提到的《Virtual Nonlinear Multibody Systems》无关，专注于经典与现代结构动力学、振动分析以及主动与被动控制方法。 --- 图书简介：《工程结构动力学与控制》 作者： [此处可填写真实的作者姓名或留空] 出版社： [此处可填写真实的出版社名称或留空] ISBN： [此处可填写真实的ISBN号或留空] 概述与定位 《工程结构动力学与控制》是一部系统性、深入探讨土木、机械、航空航天等领域工程结构动力响应规律、振动特性分析以及先进控制策略应用的权威著作。本书旨在弥合结构动力学理论基础与复杂工程实践之间的鸿沟，为研究人员、高级工程师和高年级本科生/研究生提供一个全面、严谨的学习平台。 全书的核心目标是使读者不仅能精确预测和评估结构在各种动态载荷（如地震、风荷载、冲击、旋转不平衡等）下的行为，更能掌握设计和实施有效振动抑制与状态控制的技术。 核心内容深度剖析 本书的结构设计遵循从基础理论到前沿应用的逻辑，共分为六大部分，共计二十章，内容详实，配有大量的案例分析和算例推导。 第一部分：基础理论与自由振动分析 (Fundamentals and Free Vibration Analysis) 本部分奠定了结构动力学分析的数学和物理基础。 1. 结构动力学的基本概念与自由度选择： 详细阐述了连续体离散化（Lumped Parameter Models）的必要性，介绍了质量、刚度、阻尼的物理意义及其在动力学模型中的表示方法。重点探讨了模态分析中自由度和约束条件的合理选择原则。 2. 单自由度和多自由度系统： 深入推导了自由振动微分方程，包括欧拉-伯努利梁和欧拉梁的运动方程。对多自由度系统，详尽讲解了特征值问题的求解方法（如子空间迭代法），并对模态叠加法的适用性进行了严格论证。 3. 连续体系统动力学： 介绍了偏微分方程在杆、梁、板、壳结构动力学中的应用。通过瑞利-里兹法和伽辽金法，推导了无阻尼连续体系统的特征方程，并讨论了边界条件对固有频率和振型的影响。 第二部分：受迫振动与响应分析 (Forced Vibration and Response Analysis) 本部分聚焦于结构在外部激励下的稳态与瞬态响应计算。 1. 解析解与数值积分： 对于周期性或瞬态激励，详细讲解了谐响应分析、瞬态响应分析的解析求解方法（如利用模态叠加法求解）。针对非线性或复杂载荷情况，系统介绍了Newmark-$eta$法、中心差分法等时间积分算法的原理、稳定性和精度要求。 2. 地震工程中的响应谱分析： 重点讨论了反应谱理论在抗震设计中的应用。解释了地震波的特性、地震动输入模型，并区分了绝对加速度响应谱、相对位移响应谱的物理意义和工程用途。 3. 随机振动理论： 引入了平稳随机过程、功率谱密度函数（PSD）的概念，用于描述风荷载或海洋环境等随机激励。阐述了均方根响应法在评估结构长期可靠性中的作用。 第三部分：结构阻尼理论与建模 (Structural Damping Theories and Modeling) 阻尼是结构动力学中最难以精确建模的因素之一。本部分深入探讨了各种阻尼类型的理论基础与建模技术。 1. 经典阻尼模型： 详细分析了粘滞阻尼（Rayleigh Damping）的优缺点，并讨论了如何通过实验数据来校正瑞利阻尼系数。此外，对库仑阻尼和滞回阻尼进行了深入的机理分析。 2. 现代阻尼技术： 专门介绍了一系列先进的被动减振技术，包括粘弹性阻尼器（Viscoelastic Dampers）、粘滞流体阻尼器（Viscous Fluid Dampers）的力学特性和等效建模方法。 3. 能量耗散分析： 通过能量平衡方程，量化分析结构在不同工作状态下通过不同机制耗散的能量，为优化阻尼器布置提供理论依据。 第四部分：结构控制理论基础 (Fundamentals of Structural Control) 本部分引入控制工程的视角，为主动控制的设计奠定理论基础。 1. 状态空间表示法： 将结构动力学方程转化为标准的现代控制理论状态空间形式，这是所有现代主动控制设计的起点。讨论了模态坐标变换及其对系统矩阵（A, B, C, D）的影响。 2. 能控性与能观性分析： 利用卡尔曼可达性矩阵和可观测性矩阵，评估了传感器和执行器在结构系统中的有效性，这是设计控制系统前必不可少的诊断步骤。 3. 最优控制理论（LQR）： 详细推导了线性二次调节器（LQR）的设计过程，包括性能指标泛函的定义和代数黎卡提方程的求解。重点讨论了权重矩阵 ($Q$ 和 $R$) 对控制性能和执行器输入需求的影响。 第五部分：主动与半主动控制策略 (Active and Semi-Active Control Strategies) 本部分是全书的实践核心，详细介绍应用于实际工程的控制算法。 1. 最优状态反馈控制： 扩展LQR理论，讨论了基于观测器的状态估计（如卡尔曼滤波）与反馈控制器的结合（LQG控制），以应对传感器噪声和不确定性。 2. 智能半主动控制： 集中阐述了基于变结构阻尼器（VSA）和磁流变阻尼器（MR Damper）的控制方法。重点分析了最优切换控制策略（Optimal Switching Control）和模糊逻辑控制（Fuzzy Logic Control）在实时阻尼调节中的应用。 3. 基于性能的控制设计： 探讨了如何将控制目标（如峰值位移限制、加速度限制）直接融入到控制器的设计目标中，而非仅仅依赖于最小化二次型性能指标。 第六部分：现代结构动力学的前沿课题 (Frontiers in Structural Dynamics) 本部分涵盖了当前研究热点和新兴技术。 1. 系统辨识与模型修正： 介绍如何利用实测数据（如加速度计数据）对有限元模型参数（如刚度、质量、阻尼）进行迭代修正，以确保模型与实际结构的一致性。常用的方法包括最小二乘法和贝叶斯方法。 2. 健康监测与损伤识别： 讨论了基于模态参数变化（频率、振型灵敏度）的损伤定位和量化方法。引入了损伤指标的构建和阈值确定。 3. 结构-流体-土壤相互作用（FSI/SSI）： 对海洋平台、高层建筑在复杂环境下的动力响应进行了简要的介绍，包括如何将环境介质的弹性、阻尼和附加质量纳入结构动力学模型中。 读者对象 本书内容严谨、覆盖面广，特别适合以下读者： 研究生（土木工程、机械工程、航空航天工程、控制科学与工程专业）的教材或参考书。 结构抗震与振动控制领域的科研人员和博士后研究人员。 从事桥梁、高层建筑、大型机械设备动态分析与控制系统设计的高级工程师。 教学特色 本书在保持理论深度的同时，注重工程应用的衔接： 丰富的例题和习题： 每章末尾均包含具有挑战性的习题，帮助读者巩固理论知识。 案例驱动： 穿插了多个真实案例（如塔桥抗风、核电站设备抗震），展示理论在实际工程问题中的应用流程。 清晰的数学推导： 所有的关键方程和算法均提供了详尽的推导步骤，确保读者理解“为什么”而不是仅仅知道“怎么做”。 《工程结构动力学与控制》致力于成为结构动力学领域内，连接经典理论与现代控制技术应用之间的一座坚实桥梁。

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