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出版者:Taylor & Francis

作者:Kelly, S.Graham

出品人:

页数:664

译者:

出版时间:2006-12

价格:$ 164.92

装帧:HRD

isbn号码:9780849334191

丛书系列:

图书标签:

振动分析
机械振动
结构动力学
模态分析
有限元分析
信号处理
故障诊断
旋转机械
振动监测
工程力学

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具体描述

Delineating a comprehensive theory, "Advanced Vibration Analysis" provides the bedrock for building a general mathematical framework for the analysis of a model of a physical system undergoing vibration. The book illustrates how the physics of a problem is used to develop a more specific framework for the analysis of that problem. The author elucidates a general theory applicable to both discrete and continuous systems and includes proofs of important results, especially proofs that are themselves instructive for a thorough understanding of the result. The book begins with a discussion of the physics of dynamic systems comprised of particles, rigid bodies, and deformable bodies and the physics and mathematics for the analysis of a system with a single-degree-of-freedom. It develops mathematical models using energy methods and presents the mathematical foundation for the framework. The author illustrates the development and analysis of linear operators used in various problems and the formulation of the differential equations governing the response of a conservative linear system in terms of self-adjoint linear operators, the inertia operator, and the stiffness operator. The author focuses on the free response of linear conservative systems and the free response of non-self-adjoint systems. He explores three method for determining the forced response and approximate methods of solution for continuous systems. The use of the mathematical foundation and the application of the physics to build a framework for the modeling and development of the response is emphasized throughout the book. The presence of the framework becomes more important as the complexity of the system increases. The text builds the foundation, formalizes it, and uses it in a consistent fashion including application to contemporary research using linear vibrations.

好的，这是一份为一本名为《Advanced Vibration Analysis》的书籍所撰写的、不包含该书具体内容的详细简介。 --- 书名：《高级振动分析：理论、方法与工程应用》作者： [此处留空，可填写作者信息] 出版社： [此处留空，可填写出版社信息] --- 内容简介在现代工程实践中，对机械系统、结构件乃至更广泛领域的振动现象进行精确的理解与控制，是确保产品可靠性、延长使用寿命和保障运行安全的关键环节。本书旨在为读者提供一个全面、深入且具有高度实践指导意义的框架，用以掌握振动分析的高级技术与现代方法论。我们聚焦于那些超越基础入门课程所涵盖的复杂动力学问题，特别是在非线性系统、随机激励环境以及多物理场耦合条件下的分析挑战。本书的结构设计旨在引导读者从坚实的理论基础出发，逐步过渡到前沿的计算工具与实际工程案例分析。我们力求在理论的严谨性与工程应用的可操作性之间取得完美的平衡。第一部分：高级理论基础与系统建模本部分对线性系统理论进行了必要的深化，并引入了非线性动力学的核心概念。读者将深入探索特征值问题的更复杂形式，如复特征值分析在阻尼系统中的应用，以及如何处理结构中的几何非线性和材料非线性。模态分析的深化：不仅限于经典的自由振动与强迫振动，我们将详细讨论模态阻尼理论，包括粘滞阻尼、结构阻尼以及阻尼比的频率依赖性。重点解析如何利用模态叠加法来构建复杂系统的动力学模型，特别是当模态耦合显著存在时。非线性动力学导论：探讨诸如分岔理论、混沌现象在机械系统中的体现。我们将分析迟滞阻尼、摩擦阻尼（如库仑摩擦）对系统响应的深远影响，并介绍求解非线性微分方程组的数值积分方法，如Runge-Kutta法及其在振动分析中的适用性。连续体动力学的高级处理：转向无限自由度系统，本书详细阐述了偏微分方程在描述梁、板、壳振动中的应用。重点介绍能量法（如瑞利-里兹法）在获取高阶特征模态中的应用，以及有限元方法（FEM）在处理边界条件复杂情况下的优势与局限性。第二部分：随机振动与不确定性量化现实世界中的激励往往是随机的，受环境噪声、风载荷或地震活动的影响。本部分将系统地介绍如何利用概率论和随机过程理论来分析这些复杂工况下的系统行为。随机过程理论在振动中的应用：深入解析功率谱密度（PSD）函数、自相关函数以及平稳随机过程的特性。读者将学习如何构建合适的随机激励模型，以准确描述实际的工程环境。随机振动的分析技术：重点讲解均方值响应分析、峰值概率密度函数的推导。对于线性时不变系统，将详细介绍如何通过频率响应函数（FRF）与激励的PSD进行卷积运算来求得系统的输出PSD。可靠性与寿命预测：将随机振动分析的结果转化为工程可用的指标，如疲劳损伤累积（基于Miner法则的扩展形式）和系统失效概率的计算。第三部分：先进的实验模态分析与数据驱动方法理论建模的准确性最终需要通过实验数据来验证和校准。本部分将重点介绍现代实验模态分析（EMA）技术，并探讨数据驱动方法在系统识别中的前沿应用。实验模态分析的进阶：探讨从频响函数（FRF）数据中提取精确模态参数（固有频率、阻尼比、振型）的先进算法，包括频域最小二乘法（LSF）和时域频域分解法（FDD）。特别关注高密度模态区域的处理技术和传感器布局优化。环境与操作模态分析（OMA）：介绍在系统未经过精确敲击或激励源不明确的情况下，如何利用系统的自然工作响应数据（如风力、交通流产生的激励）来识别系统特性。这对于大型结构或无法进行精确控制实验的设备至关重要。系统识别与模型修正：讲解如何将实验数据反演至有限元模型中，进行参数更新和模型修正，以提高预测的准确性。引入基于数据驱动的麻省理工学院（MIT）的非线性系统识别方法。第四部分：主动与被动控制技术在成功识别和分析了系统的振动特性后，本书的最后部分将聚焦于如何有效抑制或减轻不利的振动响应。被动控制策略：详细分析使用调谐质量阻尼器（TMD）、液体阻尼器（Slosh Damper）以及基础隔振技术的设计原则和优化方法。重点讨论如何根据系统的主导模态选择最优的TMD参数。主动振动控制（AVC）：引入现代控制理论，如LQR（线性二次调节器）和$H_infty$控制方法在振动抑制中的应用。讨论压电材料、磁流变（MR）流体等智能材料在主动阻尼器中的集成与控制律的设计。结构健康监测（SHM）的集成：将振动分析技术与传感器网络和实时监测系统相结合，探讨如何通过持续的振动数据分析来实时评估结构损伤状态和剩余寿命。目标读者本书面向机械工程、土木工程、航空航天工程以及材料科学等领域的博士研究生、高级工程师和研究人员。它要求读者具备扎实的线性动力学基础和一定的数值计算能力。通过深入学习，读者将能够独立处理前沿的、复杂的工程振动问题，并熟练运用现代分析工具进行设计验证、故障诊断与优化控制。 ---