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页数:695

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出版时间:2009-12

价格:90.00元

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isbn号码:9787302188513

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机械振动与控制系统：理论基础与工程应用 图书简介 本书系统阐述了机械振动理论的基础知识、分析方法及其在现代工程控制系统中的广泛应用。全书内容深度融合了经典力学、线性代数、微分方程和信号处理的精髓，旨在为读者构建一个严谨且实用的振动学知识体系。本书结构清晰，逻辑严密，不仅详述了单自由度、多自由度系统在线性条件下的自由振动与强迫振动特性，更深入探讨了非线性振动、随机振动以及复杂机械系统中的耦合振动现象。 第一部分：基础理论与单自由度系统分析 本书开篇从牛顿第二定律和能量守恒原理出发，奠定了振动分析的理论基石。详细介绍了位移、速度、加速度的描述方式，以及应力-应变关系在确定系统刚度和阻尼特性中的作用。 第一章：振动的基本概念与描述 振动的定义与分类： 区分周期性、准周期性与随机振动。引入固有频率、阻尼比等核心参数的物理意义。 数学模型建立： 侧重于如何将实际物理系统（如弹簧-质量块模型）转化为标准的常微分方程（ODE）。 时域与频域分析： 介绍傅里叶变换在振动信号分析中的基础作用，为后续的频谱分析打下基础。 第二章：无阻尼与有阻尼单自由度系统 自由振动分析： 求解特征方程，确定系统的固有频率和振型。讨论临界阻尼与非线性阻尼对系统响应的影响。 强迫振动与稳态响应： 详细推导在简谐激励下的稳态解。重点分析了共振现象的发生条件、幅值放大效应及其工程危害。引入频率响应函数（FRF）的概念，用以评估系统对不同频率输入的敏感度。 能量法与洛氏摩擦： 探讨了通过能量耗散率估算阻尼的方法，并引入了干摩擦阻尼（洛氏摩擦）模型，分析其对周期性运动的影响。 第二至三部分：多自由度系统、连续体振动与模态分析 本部分将分析复杂机械结构的行为，这是理解实际工程问题的关键。 第三章：多自由度系统的振动特性 矩阵形式的建立： 将系统的运动方程转化为矩阵形式 $mathbf{M}ddot{mathbf{x}} + mathbf{C}dot{mathbf{x}} + mathbf{K}mathbf{x} = mathbf{F}(t)$。详细解释了质量矩阵 $mathbf{M}$、阻尼矩阵 $mathbf{C}$ 和刚度矩阵 $mathbf{K}$ 的构造规则。 无阻尼系统的固有值问题： 求解特征值（固有频率的平方）和特征向量（振型）。重点讨论了振型的正交性，这是模态分析的基础。 模态坐标变换： 引入模态坐标，将耦合的运动方程解耦为一组独立的单自由度系统方程。分析模态的物理意义及其在线性系统中的独立性。 第四章：阻尼多自由度系统的响应 比例阻尼与非比例阻尼： 区分 Rayleigh 阻尼（比例阻尼）与结构内部的粘性或其它形式阻尼。讨论非比例阻尼系统下模态解耦的局限性。 瞬态响应分析： 利用模态叠加法求解系统在冲击载荷或阶跃激励下的自由衰减响应。 第五章：连续体振动与有限元方法基础 基本杆系与梁的振动： 从欧拉-伯努利梁理论出发，推导梁的偏微分方程。分析梁的边界条件（简支、固支、自由）对固有频率的影响。 模态分析在有限元中的应用： 简要介绍将连续体离散化为有限元模型（如使用梁单元和板单元），并利用全局质量矩阵和刚度矩阵计算前几阶模态。 第四部分：高级振动分析与工程实践 本部分侧重于处理实际工程中常见的复杂激励和非理想情况。 第六章：非线性振动与分岔现象 非线性恢复力： 探讨平方项（如大变形下的弹簧刚度增加）和立方项（如跳跃现象）恢复力对系统动力学的影响。 庞加莱映射与周期解： 介绍利用数值方法（如Newmark- $eta$ 法或Runge-Kutta法）求解非线性系统的稳态响应，以及稳态解随激励幅值变化的规律——分岔图。 第七章：随机振动与寿命预测 随机过程理论基础： 引入随机过程（如平稳随机过程）和功率谱密度（PSD）的概念，用于描述风载、地震波等不确定激励。 均方值响应与峰值预测： 利用输入力的PSD计算系统输出响应的均方根值，并应用 Rice 理论估计极大值的概率分布，为疲劳损伤评估提供基础。 第八章：振动控制与主动降噪技术 基础控制策略： 介绍被动控制（如添加调谐质量阻尼器 TMD）和半主动控制（如半主动磁流变阻尼器）。 主动振动控制（AVC）： 重点介绍基于状态反馈的控制律设计，如线性二次调节器（LQR）的原理，应用于抑制特定模态的振动。 结构健康监测（SHM）的初步： 讨论如何利用模态参数的变化来识别结构损伤的位置和程度。 附录：计算工具与案例分析 附录提供了利用现代工程软件（如MATLAB或特定有限元包）进行振动分析的实例脚本，并附有多个工业案例，涵盖桥梁抗风、发动机平衡、高精度机床的隔振设计等，以强化理论与实践的结合。 本书适合机械工程、土木工程、航空航天工程及控制科学专业的高年级本科生、研究生及相关领域的工程师阅读和参考。通过对本书内容的深入学习，读者将能够独立建立复杂机械系统的动力学模型，准确预测其在各种工况下的振动响应，并设计有效的减振降噪方案。

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这本《汽车动力学》读起来实在是一次曲折的旅程，我原本满怀期待地希望深入了解车辆在加速、制动、转弯时那些精妙的力学原理，那种仿佛能将抽象的数学模型与真实的路感紧密结合的知识体系。然而，实际翻开书页，我立刻感受到一种强烈的“失焦”感。它似乎更侧重于对汽车历史沿革的冗长描述，仿佛在用一种近乎百科全书式的、略显陈旧的口吻，罗列着不同年代车型悬挂系统的演变，那些细节的堆砌虽然量大，但缺乏对核心动态特性的剖析深度。比如，当谈到转向比和侧倾中心高度时，行文总是蜻蜓点水，不愿深入到复杂的微分方程推导，而是迅速跳跃到某个具体的量产车型应用案例，而这些案例本身也大多是二十年前的标准配置，与现代电子控制系统的介入带来的全新动力学挑战几乎绝缘。整体阅读体验，更像是在翻阅一份详尽但缺乏锐度的行业年鉴，而不是一本能指导我理解并优化车辆动态性能的专业教材。那种期待中应有的关于轮胎力学、车辆平衡性调校的硬核分析，最终被大量不那么关键的背景资料所稀释，让人在需要精确计算支撑时，却发现自己手中只有一堆宏观的描述。

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我必须坦白，对于一个热衷于赛道调校和极限驾驶物理的爱好者来说，这本书提供的“营养”远远低于我的预期。它像是一块烹饪过度、调味过重的菜肴，表面上看起来食材丰富，但真正有价值的风味却被厚重的酱汁掩盖住了。书中对“平顺性”和“舒适性”的探讨占据了相当大的篇幅，这固然是汽车工程的一部分，但这种探讨往往停留在定性的描述上，诸如“优秀的减震器能提供更好的抓地力”这样的论断，既缺乏量化的指标支撑，也未曾提及当前主流的电磁式或主动悬架技术是如何在理论层面解决舒适性与操控性的固有矛盾的。当我试图寻找关于车辆低附着力路面（如湿地或冰雪）的精确模型解析时，我只找到了一章关于“摩擦力的基本概念”的复习，其深度甚至不如大学二年级的物理教材。这让人不禁怀疑，作者是否真正接触过现代车辆的动态性能标定工作，或者仅仅是基于一个相对保守、不涉及前沿动态控制理论的视角进行撰写。读完后，我感觉自己更了解汽车制造商在五十年代如何平衡成本与基本的乘坐感受，而不是如何让一辆现代电子车在极限状态下保持可预测性。

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最让我感到困惑的是其对“能量管理”这一现代汽车核心概念的模糊处理。在当前的汽车工程领域，尤其是在电动化和混合动力技术的推动下，动能回收、驱动扭矩矢量分配等，已经成为影响车辆动态表现的关键要素。然而，翻阅此书，你几乎找不到任何关于如何将这些电子控制系统整合到经典动力学模型中的实质性探讨。它仿佛将汽车工程的世界切分成了两个互不相干的领域：机械部分和“电子辅助系统”——后者通常被轻描淡写地提及，仿佛它们只是附加在优秀机械基础之上的无关痛痒的小玩意儿。这种割裂感非常严重，就好比在研究飞行器时，完全忽略了自动驾驶仪和飞控软件的作用。我希望看到的是，如何将电机的瞬时高扭矩输出，纳入到抓地力椭圆模型的实时边界计算中，但这本书提供的，仅仅是基于传统内燃机线性扭矩输出的假设下的推演。这使得这本书对于任何试图理解当代高性能车辆动态行为的读者来说，都显得过于“复古”和不完整。

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总而言之，这本书给我的感觉是，它是一部在特定历史时期内，内容详尽、体系完备的教科书，但它却未能跟上汽车工业近二十年来的爆炸性发展。它更像是一个关于“传统机械设计美德”的颂歌，而非关于“现代车辆性能极限探索”的指南。如果你想了解早期的悬架几何设计哲学，或者需要一个关于基础惯性矩计算的细致步骤回顾，这本书或许能提供一些参考价值。但如果你指望它能为你揭示当前顶尖赛车或量产高性能车是如何通过复杂的算法和传感器融合技术来突破物理极限的，那么你将会感到极度的失望。它在深度上选择了广度（历史案例和基础理论的详尽罗列），而在现代应用上则选择了保守的规避。对我个人而言，我不得不承认，这本书在书架上占据了位置，但它提供的知识增量，与我投入的时间成本相比，不成比例地偏低。它更像是一部优秀的历史文献，而非一本实用的、面向未来的动力学工具书。

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这本书的排版和语言风格，简直就是一种来自上个世纪的“时间胶囊”。字里行间弥漫着一种对“结构稳定”的过度推崇，而对“动态响应”的关注则显得非常被动。例如，书中对车架刚性的讨论，用了大量的篇幅来论证增加材料厚度和焊接点的必要性，这些内容对于理解结构强度固然重要，但对于理解结构柔性如何影响共振频率和阻尼特性，却显得力不从心。语言上，它大量使用被动语态和冗长复杂的从句，使得本就枯燥的理论阐述变得更加晦涩难懂。举个例子，当提到侧倾力矩的传递路径时，我需要反复阅读才能分辨出作者究竟是在讨论结构传递还是气动传递。对于需要快速吸收关键信息的工程师或资深爱好者来说，这种阅读的“摩擦力”实在太大，让人不得不放慢速度，甚至需要借助外部资料来重新组织和简化这些被过度包装的信息。它更像是一份严肃但缺乏迭代的内部技术文档，而不是一本旨在清晰传授现代汽车动力学知识的读物。

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舒适性一卷到现在还没读通，冰山一角已经让我佩服了。

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翻译有许多纰漏

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非常经典的教材，比余老师那个版本难，适合用来装13~~

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无法评价，因为我根本没读完就还给图书馆了，，惭愧。。。 感觉跟汽车理论类似，但是是汽车理论的深入，前面几节，制动相关章节都是汽车理论的扩展。

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舒适性一卷到现在还没读通，冰山一角已经让我佩服了。