具体描述
《结构振动主动控制》针对振动主动控制技术的常用方法和最新研究进展展开论述，共分六章进行介绍。第一章主要介绍振动主动控制系统的组成、感知材料与传感元件、驱动材料与控制装置及振动主动控制模型研究中的几个问题。第二章主要介绍单自由度和多自由度系统的振动、非线性系统的动力分析和振动主动控制系统模型。第三章主要介绍目前流行的一些控制方法，包括极点配置法、 线性二次型最优控制法、次优控制法、能量控制法及预测控制法。第四章重点介绍一些新的控制方法，如改进的LQG控制法、多点同时最优控制法、含任意时滞预测控制法和分数阶控制法。第五章介绍非线性结构振动控制法和基于LMI的鲁棒控制法。第六章包含模型降阶和基准建筑物两部分内容：在模型降阶部分，重点介绍了近年来出现的线性和非线性模型降阶方法；在基准建筑物部分，详细介绍了第三代基准建筑物模型，并且对基准程序的使用方法进行了详细介绍。
《结构振动主动控制》可作为高等院校工程力学专业及其相关专业的研究生、高年级本科生的学习用书，也可供土木建筑、水利工程、交通、海洋工程等有关领域工作的科技人员参考。
《现代结构动力学与应用》 本书旨在为读者构建一个坚实的现代结构动力学理论基础，并探讨其在工程实践中的广泛应用。本书内容涵盖了从基础的单自由度系统分析到复杂的有限元方法在多自由度系统中的应用，并深入研究了各类激励下结构的响应。 第一部分：结构动力学基础 第一章：引言与基本概念 本章将首先介绍结构动力学在现代工程中的重要性，包括其在桥梁、建筑、航空航天、机械设备等领域的应用案例。 我们将回顾并澄清结构动力学的基本术语，如质量、刚度、阻尼，以及它们在描述结构动态特性中的作用。 自由振动与强迫振动之间的区别，以及振动分析在预测结构行为中的核心地位也将得到阐述。 振动分析的数学模型，包括微分方程的建立方法，例如牛顿第二定律和达朗贝尔原理的应用，也将作为本章的重点。 第二章：单自由度系统的动力学分析 本章将详细介绍单自由度系统（SDOF）的运动方程，包括无阻尼自由振动、有阻尼自由振动和各种类型的强迫振动。 将推导并解释固有频率、阻尼比、阻尼系数等关键参数，并分析它们对系统响应的影响。 我们将深入探讨稳态响应和瞬态响应，以及如何通过拉普拉斯变换和卷积积分等方法求解这些响应。 共振现象的产生机理及其危害性将被详细剖析，并介绍如何避免或减弱共振的影响。 第三章：多自由度系统的动力学分析 本章将把分析对象扩展到多自由度系统（MDOF），介绍其运动方程的矩阵形式。 我们将重点阐述质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵的构建方法，通常基于离散化模型或能量原理。 特征值问题以及固有频率和振型（模态）的求解方法将是本章的核心内容，包括瑞利商法、幂法和子空间迭代法等。 我们将分析模态叠加法在求解MDOF系统响应中的应用，以及其适用条件和局限性。 系统阻尼的建模与分析，包括比例阻尼和非比例阻尼的特点，以及它们对响应的影响也将被讨论。 第二部分：结构动力学应用与高级主题 第四章：有限元方法在结构动力学中的应用 本章将详细介绍有限元方法（FEM）作为一种强大的数值分析工具，在结构动力学问题中的应用。 我们将从单元动力学方程的建立开始，包括单元质量、刚度和阻尼矩阵的推导，通常基于形函数和变分原理（如伽辽金法）。 全局系统的组装过程，即将单元矩阵组装成整体结构的运动方程，也将被详细说明。 我们将探讨求解大型MDOF系统动力响应的数值方法，包括直接积分法（如中心差分法、Houbolt法）和模态分析方法。 有限元分析在实际工程中的应用案例，例如结构在地震、风载或机械振动下的响应预测，将予以展示。 第五章：随机振动分析 本章将引入随机振动的概念，以及其在自然环境（如风、海浪）和人为激励（如机器运行）中的普遍性。 我们将学习如何描述随机过程，如功率谱密度（PSD）函数，以及其在表征振动能量随频率分布中的作用。 我们将分析结构在随机激励下的统计响应，例如均方根值（RMS）、概率密度函数（PDF）以及峰值概率。 将介绍如何利用功率谱密度和频率响应函数（FRF）计算输出过程的功率谱密度，并分析其在预测结构寿命和可靠性中的应用。 例如，港口结构在随机波浪作用下的响应分析，或汽车在不平路面上的随机振动分析将作为案例介绍。 第六章：阻尼技术与振动隔离 本章将深入探讨结构中阻尼的各种形式及其作用机理。 我们将分析材料阻尼、结构阻尼（如摩擦阻尼）以及粘弹性材料的阻尼特性。 将详细介绍各种有效的阻尼装置，例如粘滞阻尼器、金属屈服阻尼器、摩擦阻尼器和调谐质量阻尼器（TMD）。 TMD的设计原则、安装位置以及其有效性分析将作为重点。 振动隔离的原理，如何利用隔振器和隔振系统减少结构与振源之间的振动传递，例如在建筑、机械设备中的应用，也将予以介绍。 第七章：振动控制策略与技术 本章将聚焦于主动振动控制的原理和方法，区别于被动阻尼技术。 我们将介绍反馈控制、前馈控制以及自适应控制等基本控制策略。 将被动减振器、半主动减振器和主动减振器（如执行器）的工作原理进行对比和分析。 我们将探讨传感器（如加速度计、位移传感器）的选择和布置，以及信号处理在控制系统中的作用。 例如，在高层建筑中用于抵御地震或强风的主动质量阻尼器（AMD）和惯性执行器（IMU）的应用案例将被深入分析。 第八章：结构健康监测与状态评估 本章将探讨结构健康监测（SHM）技术在识别结构损伤和评估其剩余寿命中的作用。 我们将介绍基于模态分析的损伤识别方法，以及如何通过振动响应的变化来探测裂纹、连接松动等损伤。 我们将分析传感器网络的布置策略，以及数据采集、传输和存储技术。 机器学习和模式识别技术在 SHM 中的应用，例如用于故障诊断和预测性维护，将予以介绍。 例如，桥梁或飞机结构在长期服役过程中，通过 SHM 技术对其结构健康状况进行实时监控的实际应用将作为案例。 本书力求理论与实践相结合，通过丰富的工程实例和演算，帮助读者掌握结构动力学分析的核心方法，并理解其在解决实际工程问题中的重要性，为读者在结构设计、分析和维护领域提供有力的理论支持和技术指导。
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