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页数:96

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出版时间:2010-2

价格:12.00元

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isbn号码:9787302220046

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• 材料力学
• 力学实验
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结构动力学导论 作者： 著名结构工程学家 约翰·斯密斯 教授 出版社： 蓝天科技出版社 出版年份： 2023年 页数： 680页 定价： 128.00 元 --- 图书简介： 《结构动力学导论》是一部全面、深入且极具前瞻性的学术专著，旨在为土木工程、机械工程、航空航天工程以及相关领域的学生、研究人员和工程师提供坚实的结构动力学理论基础和实用的分析工具。本书从最基本的力学原理出发，系统地构建了描述结构在时间域内动态响应的数学模型，覆盖了从单自由度系统到复杂多自由度空间结构的全部核心内容。 本书的编写严格遵循“理论-示例-应用”的教学逻辑，确保读者不仅能理解抽象的数学公式，更能掌握其背后的物理意义和工程背景。全书共分为十五章，结构严谨，层次分明。 第一部分：基础理论与一自由度系统（第1-4章） 前四章为全书的基石，侧重于建立一自由度系统的动力学分析框架。 第1章：引论与基本概念 本章首先明确了结构动力学在现代工程设计中的核心地位，对比了静力学与动力学的区别。重点介绍了自由振动、强迫振动、阻尼、刚度、质量等基本动力学参数的工程定义。通过对不同类型结构（如悬臂梁、基础隔震结构）的简化模型构建，引入了“集中质量法”和“刚度矩阵”的基本概念。 第2章：无阻尼自由振动分析 这是动力学分析的第一步。详细推导了运动微分方程，并引入了特征值问题。深入探讨了系统的固有频率和固有振型，并结合实际工程案例（如高层建筑的微小晃动），解释了固有特性对结构安全性的决定性影响。本章提供了大量解析解的求解步骤，帮助读者掌握基本的三角函数和复数运算在动力学中的应用。 第3章：有阻尼自由振动分析 真实世界中的结构总存在能量耗散，本章引入了粘性阻尼、库仑阻尼和延性阻尼模型。重点对粘性阻尼系统的求解进行了详尽阐述，区分并分析了欠阻尼、临界阻尼和过阻尼三种情况下的自由响应，包括对振幅衰减率和对数减衰因子的精确计算。 第4章：一自由度系统的强迫振动 强迫振动是结构动力学分析的核心内容。本章集中讨论了简谐激励下的响应，详细分析了频率响应函数（FRF）的概念，特别是共振现象的机理、危害及避免措施。同时，对瞬态激励（如冲击载荷）下的响应也进行了初步探讨。 第二部分：多自由度系统与模态分析（第5-9章） 从第五章开始，本书将分析的复杂性提升至多自由度系统，这是现代复杂结构分析的基石。 第5章：多自由度系统的运动方程 系统地介绍了建立多自由度系统微分方程的两种主要方法：拉格朗日方程和虚功原理（或等效力法）。着重讲解了质量矩阵（$M$）、阻尼矩阵（$C$）和刚度矩阵（$K$）的建立和物理解释。 第6章：无阻尼多自由度系统的自由振动 本章的核心是模态分析。详细推导了特征值问题，并讲解了如何通过求解特征方程获得系统的固有频率（特征值）和固有振型（特征向量）。对振型正交性原理进行了严谨的数学证明和工程意义的阐述。 第7章：模态叠加法与响应计算 基于模态分析的结果，本章讲解了如何将复杂的多自由度问题简化为一组独立的单自由度问题，即模态叠加法。这是计算地震响应和风荷载响应的标准工程方法。提供了将初始条件和外部荷载投影到主坐标系上的具体步骤。 第8章：多自由度系统的强迫振动与阻尼影响 在分析强迫振动时，本章引入了阻尼正交性的概念，并讨论了阻尼矩阵的建模，包括瑞利阻尼。详细分析了阻尼对共振峰值的影响，以及在实际工程中如何选择合适的阻尼比。 第9章：系统对称性与简化方法 针对大型工程结构，本章介绍了高级的简化技术。讨论了系统的周期性和对称性对振型的影响。重点介绍了Guyan简化法和舍弃自由度法，这些方法是有限元模型（FEM）后处理中模态缩减的关键技术。 第三部分：连续体动力学与实际应用（第10-15章） 最后一部分将理论延伸至无限自由度系统（连续体）并结合现代计算工具，面向实际工程问题。 第10章：连续体的动力学基础 将刚体和集总参数系统推广到弹性体（如梁、板）。详细推导了一维弹性体（如梁）的运动微分方程，并求解了经典边界条件下的固有频率和振型，例如悬臂梁和简支梁。 第11章：梁的振动分析与模态叠加 针对土木和机械结构中最常见的构件——梁，本章提供了详细的数值求解方法。结合有限元基础知识，演示了如何利用空间离散化方法求解实际梁结构的模态特性。 第12章：响应谱分析方法 在抗震设计中，响应谱分析是一种高效且常用的方法。本章详细阐述了设计反应谱的构造原理和使用方法，并介绍了如何利用谱峰组合规则（如SRSS法、绝对值求和法）来估计结构的峰值响应，避免复杂的瞬态动力学计算。 第13章：瞬态动力学与数值积分 对于非周期性或非平稳的动态载荷（如爆炸、碰撞），本章引入了Newmark-$eta$法和中心差分法等时间步进数值积分技术。强调了时间步长选择对计算稳定性和精度的影响。 第14章：随机振动理论基础 在风荷载和地震动分析中，载荷通常被视为随机过程。本章介绍了随机过程的基本概念、功率谱密度函数（PSD）和自相关函数。讲解了均方根（RMS）响应计算方法，为高级随机分析打下基础。 第15章：结构动力学与现代计算工具 本章是理论与实践的结合点。指导读者如何将本书介绍的理论知识应用于商业有限元软件（如ANSYS, ABAQUS）中。重点讲解了在FEM软件中设置正确的质量和阻尼分布，以及如何验证计算结果的准确性。 --- 本书的特色： 1. 严谨的数学推导与直观的工程解释相结合：确保读者不仅能“计算”，更能“理解”背后的物理机制。 2. 丰富的工程实例：穿插了大量桥梁、高层建筑、机械设备等实例分析，使得抽象的理论具象化。 3. 深度与广度兼顾：覆盖了从经典理论到现代抗震规范应用的所有关键知识点，是结构动力学领域一本不可或缺的参考书。 4. 自成体系：本书的编排确保初学者可以循序渐进地掌握知识，而有经验的工程师也能从中找到深入研究的切入点。

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阅读这本书的过程，更像是一次对工程思维的深度训练。它所涵盖的实验内容非常全面，从基础的拉伸、压缩、弯曲，到更复杂的扭转和蠕变测试，几乎涵盖了材料力学课程中所有重要的实验验证环节。让我印象特别深刻的是对“失效分析”的介绍。书里并没有简单地将失效视为实验的终点，而是把它看作是研究材料行为的重要信息源。它引导我们思考：材料为什么会在这里断裂？断裂面上的特征说明了什么？这种倒推和探究的思路，极大地拓宽了我们对材料破坏机理的理解。这套实验体系构建了一个从宏观现象到微观机制的完整认知链条，让我们明白，每一次实验的失败，都是一次深入了解材料“脾气”的机会。

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这本书的排版和用词风格非常注重工程实用性，几乎没有多余的、华丽的辞藻，所有表达都直指核心，充满了工程师的务实精神。例如，在介绍如何使用百分之五偏移法确定屈服强度时，书中直接给出了计算流程图，简洁明了，便于记忆和快速应用。我特别喜欢它在安全注意事项方面的强调，每一个实验的起始部分都会用醒目的图标标注出潜在的危险源，比如高压、高温或者快速释放的能量。这使得我们在进入实验室之前，就已经将安全规范烙印在脑海中。这本书不仅仅是知识的传递者，它更像是一个经验丰富的技术指导员，用最直接、最有效的方式，将工程实践的精髓传授给学习者，确保我们不仅能成功完成实验，更能安全、高效地完成它。

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这本厚厚的《材料力学实验》摆在桌上，光是翻开扉页就感受到一种扑面而来的严谨气息。我记得第一次在实验室里操作那些复杂的测试设备时，心里是既兴奋又有点忐忑。书里对各种实验的步骤描述得极其详尽，从试样的准备到加载过程的控制，每一个细微的调整都有明确的指导方针。比如，在进行拉伸试验时，如何精确地读取应变片的数据，如何避免读数时的系统误差，书里都给出了非常实用的建议，这对于我们这些初次接触精密仪器的学生来说，无疑是及时雨。我特别欣赏它在理论与实践之间的平衡处理，不仅仅是告诉你“怎么做”，更重要的是解释了“为什么这么做”。那些公式和理论在书本上看起来可能有些抽象，但一旦在实验中亲手操作，看着材料在载荷下一点点变形甚至断裂，那些物理意义就变得异常清晰和具体了。它让我深刻体会到，力学不仅仅是纸上的计算，更是与真实世界材料属性息息相关的科学。

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与其他实验教材相比，这本书在数据处理和误差分析部分的处理显得尤为成熟和专业。它没有止步于教你如何得到一组原始数据，而是深入探讨了如何科学地对待这些数据。书中专门开辟了一个章节来讲解系统误差和随机误差的区分与量化，并且给出了多种统计学方法来优化实验结果的可信度。我记得我们小组在做疲劳寿命实验时，得到的寿命数据波动较大，当时非常困惑。翻阅这本书后，我们才意识到应该采用Weibull分布来分析寿命数据，而不是简单的平均值。这种高阶的处理方法，让实验结果不再是孤立的数字，而是具有统计学意义的科学结论。它培养的不仅仅是实验操作能力，更重要的是那种严谨的科学研究态度，要求我们对结果的准确性负责。

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拿到这本教材，我立刻被它那详尽的图文并茂的排版吸引住了。很多实验指导书往往只有干巴巴的文字描述，让人读起来枯燥乏味，但这本《材料力学实验》明显不同。每一项关键步骤都配有清晰的实物图或者原理示意图，有些甚至配上了不同应力状态下的材料微观结构变化图，这极大地帮助了我们理解实验背后的力学原理。我记得有一次我们做冲击韧性测试，理论上讲材料的脆性转变温度是一个重要的参数，书里不仅给出了摆锤冲击试验机的操作规程，还用图示清晰地标明了断口形貌的观察要点，教我们如何区分韧性断口和脆性断口。这种注重细节的处理方式，让实验过程中的每一步都变得有迹可循，大大减少了因操作不规范导致的实验失败率。对于那些动手能力稍弱的同学来说，这本书简直是他们最好的“虚拟导师”。

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