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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Francis C. Moon

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1984-09-19

价格:USD 45.95

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471885368

丛书系列:

图书标签:

• 磁力固体力学
• 固体力学
• 磁性材料
• 力学
• 物理学
• 材料科学
• 工程学
• 计算物理
• 有限元分析
• 磁场

好的，这是一本关于经典机械学原理及其在工程应用中的深入探讨的图书简介。 --- 《结构动力学与振动控制：理论、模型与工程实践》 内容简介 本书是一部全面、深入且注重实践应用的经典力学专著，旨在为结构工程、机械工程、土木工程、航空航天以及相关领域的专业人士、研究人员和高年级本科生提供一个坚实的理论基础和先进的分析工具。全书贯穿了从最基础的自由振动分析到复杂的随机振动响应预测与主动控制策略的完整体系，重点关注如何将抽象的数学模型转化为解决真实世界工程问题的有效手段。 本书共分为四大部分，共计十五章，逻辑结构严密，层层递进。 第一部分：基础理论与单自由度系统分析 (Fundamentals and SDOF Systems) 本部分首先回顾了经典连续介质力学中的基本假设与应力-应变关系，为后续的动力学分析奠定必要的数学和物理基础。核心内容聚焦于单自由度（SDOF）系统的动力学建模与响应分析。 第一章：动力学回顾与运动方程的建立 本章从牛顿第二定律和拉格朗日方程出发，系统阐述了建立机械系统运动方程的通用方法。详细讨论了保守系统、耗散系统（阻尼）以及外部激励（如简谐力、瞬态载荷）的数学描述。特别引入了模态分析的基础概念，为多自由度系统的解耦做铺垫。 第二章：自由振动与固有特性 深入探讨了无阻尼、有阻尼系统的自由振动响应。重点计算系统的固有频率和阻尼比。通过特征值问题，解释了固有特性的物理意义——即结构对外部激励最敏感的“倾向”频率。本章详细推导了对数衰减率与阻尼比之间的精确关系，并讨论了临界阻尼和不同阻尼类型对系统响应的影响。 第三章：受迫振动响应与瞬态分析 本章是SDOF系统分析的高潮，处理外部周期性激励下的稳态响应。通过复数域分析方法，推导了系统的频率响应函数（FRF），并详细讨论了共振现象的机理、影响因素及规避策略。此外，还涵盖了冲击载荷、阶跃载荷下的瞬态响应分析，引入了冲击系数的概念，用于评估短时脉冲载荷的破坏潜力。 第二部分：多自由度系统动力学 (Multi-Degree-of-Freedom Systems) 本部分将分析的复杂性提升到具有多个相互耦合的自由度的系统，这是理解梁、桁架、框架等复杂结构的基础。 第四章：矩阵形式的运动方程与刚度/质量矩阵 详细介绍了如何基于有限元思想，构建离散化结构的质量矩阵（$M$）和刚度矩阵（$K$）。讨论了系统的输入矩阵（$C$）和外力向量（$F(t)$）的组装过程。本章强调了单元刚度与全局刚度的集成策略，并讨论了边界条件对系统矩阵的影响。 第五章：无阻尼系统的模态分析 这是多自由度系统的核心。本章专门处理广义特征值问题（即求解$Mddot{u} + Ku = 0$）。详细推导了特征向量（模态振型）的物理意义，解释了模态正交性的重要性。对系统的主坐标变换进行了详尽的数学论证，展示了如何将复杂的耦合系统转化为一组独立的、易于求解的单自由度系统。 第六章：有阻尼多自由度系统的分析与近似方法 处理更贴近实际的对称阻尼矩阵和非对称阻尼矩阵的情况。对于对称阻尼，介绍了复模态分析方法。对于非对称情况，重点讨论了模态截断技术及其在大型结构分析中的误差控制。此外，引入了 Rayleigh 阻尼模型及其与结构质量、刚度的关系，展示了如何通过经验拟合来估计系统的有效阻尼。 第三部分：连续体动力学与近似方法 (Dynamics of Continuous Systems) 本部分将分析对象从离散化的集总参数系统推广到具有无限自由度的连续体系统（如梁、板、杆）。 第七章：一维弹性体的振动——欧拉-伯努利梁理论 详细推导了在不同边界条件下（简支、固端、自由端）均匀梁的基本微分方程。求解了常系数偏微分方程，获得了梁的固有频率和模态振型。特别关注了剪切变形对高频振动的影响，并引入了Timoshenko 梁理论作为补充。 第八章：振型叠加法与模态分析的工程应用 系统阐述了模态叠加法在求解结构瞬态响应中的优势与局限性。讨论了如何利用前几个主导模态来近似求解大型系统的实际位移响应。本章通过具体的框架结构案例，展示了如何根据模态参与系数来判断哪些模态对整体响应起决定性作用。 第九章：有限元方法在结构动力学中的应用 本书以有限元方法作为连接理论与工程软件的桥梁。详细介绍了基于能量泛函的有限元公式推导，特别是梁单元和板单元的动力学刚度矩阵的构建。讨论了一致质量矩阵与集中质量矩阵的选择对计算结果的影响，并探讨了人工频率（Ghost Frequencies）的产生原因及消除方法。 第四部分：随机振动与主动控制 (Random Vibrations and Active Control) 最后一部分面向工程前沿，处理不可预测的随机载荷和主动干预策略。 第十章：随机振动基础与功率谱密度 介绍了随机过程的基本概念，包括平稳性、各态历经性。核心内容是功率谱密度（PSD）函数在描述随机激励（如地震波、风荷载、海洋波浪力）中的应用。详细推导了随机输入的自相关函数与互相关函数的性质。 第十一章：随机振动的响应分析 基于均方根（RMS）值和峰值因子来描述结构对随机载荷的响应。通过均方值积分（Mean Square Integration），推导了结构输出响应的功率谱密度函数。重点分析了如何利用白噪声模型来近似复杂的实际载荷，并计算结构的极限振幅。 第十二章：线性系统的反馈控制理论 本章引入最优控制理论。详细介绍了状态反馈的概念，并推导了LQR（Linear Quadratic Regulator）控制器的设计步骤。重点阐述了如何通过精确地控制系统的状态变量（如速度和位移）来实现对振动的有效抑制。 第十三章：振动控制系统与执行器建模 本章侧重于物理实现。详细介绍了粘滞阻尼器、调谐质量阻尼器（TMD）的优化设计原理，以及半主动控制系统（如磁流变阻尼器）的工作机制。通过对这些设备的数学建模，展示了如何将其集成到主结构模型中进行联合分析。 第十四章：主动减振与故障诊断 探讨了主动质量阻尼器（AMD）的应用，重点在于控制器如何实时调整执行器的作用力以抵消外部激励。此外，结合现代传感技术，简要介绍了基于系统动态特性的结构健康监测（SHM）原理，包括利用模态参数的变化来识别损伤位置和程度。 第十五章：算例与现代仿真工具集成 本章通过若干完整的工程案例，展示了如何运用商业有限元软件（如Abaqus/Nastran/ANSYS）解决复杂的动态问题。涵盖了非线性动力学分析的入门，以及如何将理论推导出的控制算法应用于数值仿真环境。 全书配有丰富的工程案例和习题，旨在确保读者不仅掌握理论，更能熟练地将其应用于实际工程设计与分析中。本书是结构动力学领域不可或缺的参考和学习资料。

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我发现这本书的引用和参考资料部分做得非常详尽和专业，这对于希望进一步探索相关领域的读者来说是无价之宝。它不仅仅是一本独立成册的专著，更像是一个高效的知识导航仪，指引着读者前往更深层次的研究前沿。书中对现有模型局限性的批判性分析，也体现了作者广博的学识和批判性思维。这种坦诚地指出当前研究空白的做法，无疑是对后来研究者的巨大启发。总而言之，这是一部充满智慧和深度的学术力作，它不仅仅传授知识，更重要的是激发了探索的欲望，让人对材料科学与磁学交叉领域的未来充满无限遐想。

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这本书的封面设计得非常有吸引力，那种深邃的蓝与金属质感的银色交织在一起，给人一种既神秘又前沿的感觉，光是看着就能想象到书中内容那种硬核的专业性。我翻开扉页，就被那种严谨的排版和清晰的图表深深吸引住了。虽然我不是这个领域的专家，但从书中的一些基础概念介绍来看，作者显然下了大功夫去构建一个逻辑自洽的知识体系。我特别留意了关于材料微观结构如何影响宏观力学性能那几章，那些复杂的公式和推导过程，虽然乍一看有点让人望而却步，但配合着精细的示意图，竟然也逐渐能领会其精髓。这本书的深度显然不是面向入门者的科普读物，它更像是一本为研究生或者专业工程师准备的工具书，很多地方需要结合前置知识才能完全理解。

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这本书的行文风格介于传统教科书的严谨与现代研究论文的锐利之间，有一种独特的张力。我尤其欣赏作者在论述复杂理论时所采用的“层层剥笋”的叙述策略。每当一个核心概念抛出时，后面紧跟着的便是详尽的数学证明和实验佐证，这种踏实的风格让人倍感信赖。举个例子，在讨论磁致伸缩效应与机械应力的耦合作用时，作者没有采用花哨的语言，而是用最直白的数学语言描绘出物理实在，最终得出的结论清晰有力，令人信服。对于那些追求理论完备性的读者来说，这本书无疑提供了一个极佳的参考框架。

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我花了整整一个周末来阅读关于“畴壁运动与磁滞回线修正”的那几个章节，感触颇深。作者的处理方式非常系统化，他没有满足于仅仅描述现象，而是深入挖掘了背后的物理机制。尤其是当他引入非线性动力学模型来解释某些反常的力学响应时，那种将多个学科知识点巧妙融合的叙事手法，简直是教科书级别的典范。读到后来，我甚至在脑海中构建了一个虚拟的实验场景，试图去验证书中所提出的某个假设。这种沉浸式的阅读体验，在很多同类书籍中是很难找到的。它迫使读者不仅仅是被动接受信息，而是要主动地参与到知识的构建过程中去。

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说实话，这本书的阅读过程充满了挑战，但每一次攻克一个难点都带来了巨大的满足感。我发现它在处理跨学科问题时展现出的洞察力非常出色。例如，它如何将量子力学中的某些概念巧妙地映射到宏观尺度的材料疲劳预测上，这种思维的跳跃性让人拍案叫绝。尽管书中的内容密度极高，偶尔需要停下来反复阅读才能消化，但它构建的知识网络异常稳固。如果说一般的技术书籍是在教你如何操作工具，那么这本书则是在教你如何设计和理解这个工具背后的原理。对于想要在这一领域深耕的人来说，这本著作是绕不开的里程碑。

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