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页数:322

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出版时间:2009-9

价格:9.00元

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isbn号码:9787302207092

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经典工程力学前沿：结构动力学与振动控制（第三版） ——深入理解动态系统行为与主动/被动控制策略的权威指南 作者： [虚构作者姓名，例如：张伟、李明] 出版社： [虚构出版社名称，例如：卓越科技出版社] ISBN： [虚构ISBN号] --- 图书概述 《经典工程力学前沿：结构动力学与振动控制（第三版）》是一部面向高年级本科生、研究生以及工程研发人员的权威性教材与专业参考书。本书聚焦于现代工程结构在动态载荷作用下的响应分析、行为预测以及主动与被动减振控制技术。它不仅系统地阐述了传统的一自由度和多自由度离散系统动力学理论，更深度拓展至连续体动力学、随机振动理论，以及先进的智能材料与结构健康监测（SHM）在振动控制中的应用。 第三版在继承前两版扎实理论基础的同时，紧密结合当前土木、航空航天、机械与土木工程交叉领域的新挑战，特别是针对地震工程中的非线性响应、风致振动问题、以及高速列车与轨道耦合振动等热点课题，提供了大量更新的分析模型、数值方法和实际案例分析。 本书的编写风格严谨、逻辑清晰，侧重于从物理本质出发推导数学模型，强调理论与实际工程应用的紧密结合。全书配有丰富的图示、详尽的例题解析，并包含用于数值模拟的算法流程图，旨在帮助读者建立起坚实的理论框架和独立解决复杂工程动力学问题的能力。 --- 核心内容深度解析 本书共分为五大部分，共计二十章，覆盖结构动力学与振动控制的广阔领域： 第一部分：基础理论与离散系统动力学 第一章：工程中的振动现象与基本概念 本章作为入门，明确了动力学分析的必要性，区分了稳态、暂态与随机激励。详细介绍了简谐激励下的响应特性，包括系统的固有频率、阻尼比的物理意义及其对系统响应的影响。 第二章：单自由度系统（SDOF）的分析 系统地介绍了自由振动、有阻尼自由振动、以及受简谐力（或地震波输入）的强迫振动分析。重点剖析了共振现象的机理，并引入了复数频率响应函数和频域分析方法，为后续复杂系统打下基础。 第三章：多自由度系统（MDOF）的自由振动分析 这是本书的核心理论起点。详细推导了 MDOF 系统的运动微分方程，运用质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵的特征值问题求解固有频率和振型。特别强调了振型（Mode Shape）的正交性及其在模态分析中的关键作用。 第四章：多自由度系统的强迫振动与响应分析 基于模态叠加法（Modal Superposition Method），系统介绍了 MDOF 系统在任意激励下的瞬态响应和稳态响应计算。本章引入了数值积分方法（如中心差分法、Newmark-β法）用于求解非线性系统或高阻尼系统的响应。 第五章：振动测量与实验模态分析（EMA）概述 从工程实践角度出发，简要介绍了振动测试的基本原理、传感器选择（加速度计、力锤）以及频响函数（FRF）的获取。为后续的系统辨识和模型修正做了铺垫。 第二部分：连续体动力学与场问题 第六章：连续体振动基础：梁与板的分析 本部分转向无限自由度系统。详细推导了欧拉-伯努利梁和欧拉-Timoshenko 梁的波动方程，求解了简支梁、悬臂梁等边界条件下的固有频率和振型函数。对薄板的平面内外的振动也进行了初步探讨。 第七章：有限元法（FEM）在结构动力学中的应用 将 FEM 理论与动力学方程相结合，详细阐述了如何通过离散化构造全局的质量、刚度矩阵。重点讨论了单元选择、一致质量矩阵与集中质量矩阵对动力学解的影响。 第八章：动力学问题的数值求解与模态分析 深入探讨了大型稀疏矩阵特征值问题的求解算法（如 Lanczos 迭代法、子空间迭代法），以及如何处理实际工程中可能出现的频率失真问题。 第三部分：随机振动理论与可靠性分析 第九章：随机过程基础与结构动力学中的应用 本章引入概率论和随机过程理论，定义了平稳性、遍历性、功率谱密度（PSD）等关键概念。将随机过程应用于描述地震动、风载荷等不可预测的外部激励。 第十章：随机振动响应分析 系统推导了结构在白噪声激励下的稳态响应的功率谱密度函数，并讨论了峰值因子和极大值概率分布（如瑞利分布）。重点介绍了地震工程中常采用的反应谱方法及其物理意义。 第十一章：随机振动系统的可靠性评估 介绍了一阶矩方法、均方根法等在评估结构在随机载荷下失效概率中的应用，为结构的全寿命周期风险评估提供理论工具。 第四部分：振动控制理论与技术 第十二章：被动控制技术：隔振与消能 重点介绍了传统的被动控制元件，如隔振器（基础隔震）的设计原理（如铅芯橡胶支座、摩擦摆隔震器）。深入分析了粘滞阻尼器和屈服型阻尼器的耗能特性及其在降低结构振幅中的效率。 第十三章：主动控制系统的基本原理 引入最优控制理论（LQR）的基础，探讨如何通过传感器测量反馈信息，驱动执行器产生反向作用力来抑制结构振动。强调了控制器设计中的稳定性和鲁棒性要求。 第十四章：半主动与智能材料控制 本章聚焦前沿技术。详细分析了基于磁流变（MR）流体和电活性聚合物（EAP）的半主动阻尼器的建模与控制策略。探讨了形状记忆合金（SMA）在自复位结构中的应用。 第十五章：传感器、执行器与系统集成 讨论了高精度加速度计、应变片、位移传感器以及液压作动器、电磁作动器在实际控制系统中的选型、安装和性能局限性。 第五部分：高级主题与工程案例 第十六章：非线性动力学与颤振分析 分析了结构在大幅度地震或强风作用下，材料非线性和几何非线性（如P-Delta效应）对动力响应的影响。针对柔性结构（如高层建筑和桥梁）的颤振机理进行了深入探讨。 第十七章：轨道交通系统的耦合振动 以高速铁路为例，详细分析了车-轨-地基的耦合动力学模型。重点探讨了轮轨界面非线性接触、轨道不平顺对乘车舒适度和结构疲劳的影响。 第十八章：风致振动与空气动力耦合 专门针对桥梁和高耸结构，分析了涡激振动、失稳（Flutter）的空气动力学判据，以及如何通过空气动力学阻尼设计来提升结构动态稳定性。 第十九章：结构健康监测（SHM）与动力学反演 结合振动控制领域的需求，探讨如何利用传感器网络采集的振动数据，通过模态识别、模型更新等手段，实时评估结构的损伤状态和剩余寿命。 第二十章：先进结构体系的动力响应（如张拉整体结构） 分析了新型轻质、大跨度结构（如空间网格结构、索穹顶结构）在风荷载和人致振动下的特殊动力学行为，及其控制策略的特殊性。 --- 适用读者对象 土木工程、航空航天工程、机械工程专业的本科高年级学生及研究生。 从事结构抗震设计、桥梁动力学分析、振动控制工程的工程师和科研人员。 希望深入理解结构动态行为和先进减振技术的工程技术人员。 本书特色 1. 理论深度与广度兼备： 从基础的 SDOF 系统到复杂的随机振动与主动控制，构建了完整的知识体系。 2. 强调物理意义： 避免纯粹的数学推导堆砌，所有数学工具都建立在清晰的物理模型之上。 3. 紧跟工程前沿： 覆盖了当前结构工程领域最关注的半主动控制、结构健康监测、以及高速轨道交通耦合振动等热点内容。 4. 丰富的实例支持： 提供了大量来自实际工程案例的简化模型，便于读者将理论应用于实际工程问题。 5. 严谨的表达： 采用规范的工程术语和精确的数学符号，保证了作为专业参考书的权威性。

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我一直觉得，好的物理书籍应该能够激发读者的探索欲，而不是仅仅提供现成的答案。《大学物理手册》在这方面做得相当不错。我注意到，书中并没有直接给出一堆公式让你去套用，而是会先讲解公式背后的物理意义，以及它是在什么条件下适用的。这种“知其然，更知其所以然”的教学方式，让我对物理概念有了更深入的理解，而不是停留在死记硬背的层面。而且，手册在处理一些难点概念时，会提供多种不同的解释角度，比如用类比、用模型等，让不同思维方式的读者都能找到适合自己的理解路径。我尤其欣赏它在“光与波”这个章节的阐述，它从光的波动性、粒子性，到衍射、干涉，层层递进，并且用了一些非常巧妙的比喻，比如将波的叠加比作水波的碰撞，让我这个物理“小白”也能窥见光的奥秘。此外，书中还穿插了一些“物理史话”，讲述了牛顿、爱因斯坦等科学家的探索历程，这些故事非常鼓舞人心，让我明白科学的进步并非一帆风顺，而是充满了试错和坚持。

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拿到这本《大学物理手册》已经有一段时间了，总算有机会深入翻阅。我一直对物理世界充满好奇，但大学的课程往往像高山一样令人望而却步。这本书给我的第一印象就是它的“手册”二字恰如其分。它不像某些教材那样，动辄几百页，洋洋洒洒，让人望而生畏。这本手册的篇幅适中，设计得非常适合携带和随时翻阅，无论是课堂上老师讲到某个概念，还是课后自己琢磨，都能很快找到切入点。我尤其欣赏它在基础概念的阐述上，力求简洁明了，避开了那些过于繁琐的数学推导，更多地是从物理直觉出发，用通俗易懂的语言去解释复杂的现象。比如，在讲到牛顿力学时，它并没有一开始就抛出各种定律和公式，而是先通过一些生动的生活实例，比如推箱子、抛物线运动，来引导读者理解力的概念和运动的状态。这种循序渐进的方式，让我在面对那些抽象的物理模型时，不再感到那么迷茫。而且，书中还穿插了不少历史故事和科学家的趣闻，这让原本枯燥的物理学变得鲜活起来，仿佛能听到那些伟大的思想碰撞出的火花。我觉得这对于培养学习兴趣至关重要，毕竟，对知识的渴望往往源于对未知的好奇。

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不得不说，《大学物理手册》在结构编排上可谓是独具匠心。它并非简单地按照传统的章节顺序来划分，而是根据不同的物理主题，将相关的概念、定律和应用巧妙地组织在一起。我最喜欢的一点是，它在每个主题的开篇都会有一个简短的引言，用寥寥数语概括该主题的核心思想，然后迅速切入到具体的知识点。这种“提纲挈领”的方式，让我在阅读之前就能对整个章节有一个宏观的认识，心中有数。书中大量的插图和图表也是一大亮点，这些视觉化的呈现方式，极大地帮助了我理解那些抽象的物理过程。比如，在讲解电磁学时，那些关于磁场线的分布、电场线的方向的图示，都比纯文字的描述更加直观和深刻。而且，手册中的例子也非常贴近实际生活，它会告诉你，我们日常生活中遇到的很多现象，比如微波炉的工作原理、手机信号的传播，背后都蕴含着深刻的物理学原理。这让我觉得物理学并不是高高在上的学科，而是与我们的生活息息相关的。另外，手册在一些关键的公式和定理旁边，还会提供一些“思考题”和“拓展阅读”，这鼓励读者主动去思考，而不是被动地接受知识。

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我一直认为，一本好的科普读物，不仅要普及知识，更要点燃读者的好奇心。《大学物理手册》在这一点上做得非常出色。它并没有将物理学描绘成一门枯燥乏味的学科，而是通过生动有趣的语言和形象的比喻，将那些看似遥不可及的物理现象拉近了我们的生活。我特别喜欢它在讲解“宇宙学”部分时，并没有直接抛出黑洞、暗物质等概念，而是先从地球的运动、太阳系的形成讲起，循序渐进地引导读者进入更广阔的宇宙图景。这种“由小见大”的叙事方式，让我感到非常舒适，也更容易建立起完整的知识体系。手册中的一些“奇妙的物理现象”栏目，更是让我大开眼界，比如分子蒸馏的原理、超导现象的不可思议，都让我对物理世界的无限可能充满了敬畏。此外，书中还包含了一些“动手做”的小实验建议，虽然我还没有实践，但光是看文字描述，就足以激发我去尝试。我觉得，这本手册不仅仅是一本书，更是一位引导我探索物理奥秘的良师益友，它让我看到了物理学背后隐藏的逻辑之美和无限的创造力。

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拿到《大学物理手册》，我立刻被它封面简洁而富有设计感的设计吸引了。翻开书页，一股清新、严谨的气息扑面而来。我一直对物理学科抱有敬畏之情，但总觉得它过于深奥。这本手册的出现，无疑为我打开了一扇理解物理世界的窗口。它不像某些教材那样，堆砌着密密麻麻的公式和晦涩的理论，而是以一种更加亲切、更加注重直观理解的方式进行阐述。我在阅读过程中，发现书中运用了大量的实例，将抽象的物理概念与我们日常生活中遇到的现象紧密联系起来。例如，在讲解惯性定律时，它会生动地描绘汽车突然刹车时乘客为何会向前倾，这种生动的类比让我立刻就抓住了核心要义。更让我惊喜的是，手册中的图示清晰明了，很多复杂的物理过程，通过一幅幅精心绘制的插图，就变得一目了然。这对于我这种视觉型学习者来说，简直是福音。此外，书中还穿插了一些“物理小故事”，讲述了科学家们是如何一步步探索出这些物理规律的，这让我在学习知识的同时，也感受到了科学的魅力和人类智慧的光辉。

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