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出版者:

作者:Caldwell, J.

出品人:

页数:264

译者:

出版时间:

价格:2120.00元

装帧:

isbn号码:9789024734238

丛书系列:

图书标签:

• 工业振动
• 振动建模
• 机械振动
• 故障诊断
• 状态监测
• 信号处理
• 有限元分析
• 模态分析
• 旋转机械
• 振动分析

好的，这是一份关于一本名为《工业振动建模》的图书的详细内容简介，该图书专注于振动分析和控制领域，但不包含该书本身的内容： 图书简介：《工业振动建模》 概述 《工业振动建模》是一本专注于机械系统动力学、振动分析与控制的专业技术著作。本书系统性地探讨了现代工业环境中机器设备、结构件及生产线在运行过程中所产生的振动现象，旨在为工程师、研究人员和高级技术人员提供一套全面且实用的理论框架与分析工具。 本书的重点在于如何将复杂的物理系统抽象为数学模型，并利用这些模型对振动进行精确的预测、诊断和控制。它涵盖了从基础的单自由度系统到高度复杂的机械装置的振动特性分析，深入剖析了动态载荷、结构阻尼、非线性效应以及状态监测在工业应用中的关键作用。 第一部分：机械振动基础与建模原理 本书的第一部分奠定了进行深入振动分析所需的基础理论。它首先回顾了振动力学中的基本概念，包括自由振动、受迫振动、阻尼特性及其对系统响应的影响。 章节细述： 1. 振动系统动力学基础： 详细阐述了牛顿第二定律、拉格朗日方程在机械系统动力学建模中的应用。重点介绍了如何为连续体结构（如梁、板、壳）建立集总参数模型或简化模型，为后续的复杂系统分析打下基础。内容将涵盖质量、刚度、阻尼矩阵的建立方法，以及特征值问题的求解。 2. 模态分析理论： 模态分析是理解结构固有特性的核心。本部分深入探讨了模态参数（固有频率、阻尼比、振型）的理论推导与计算方法。特别关注了在不同边界条件下，模态形状的物理意义及其在故障诊断中的初步应用。 3. 激励与响应分析： 针对工业现场常见的各种激励源（如旋转机械的不平衡、往复运动的冲击、随机载荷），本书提供了系统的激励函数描述。在此基础上，详细分析了系统的稳态响应、瞬态响应，并引入了频响函数（FRF）的概念，说明如何通过实验模态分析（EMA）与理论模态分析进行对比验证。 第二部分：旋转机械与往复机械的振动特性 工业生产中大量依赖旋转和往复运动设备，它们是振动问题的核心来源。本部分将建模的重点转移到这些特定类型的机械设备上。 章节细述： 4. 旋转机械的动力学建模： 深入探讨了轴承、转子、联轴器等关键部件对整体系统振动的影响。内容包括转子动力学（如临界转速分析、不对称转子特性），以及因制造误差或运行磨损导致的不平衡、不对心、偏心等激励的建模方法。重点讲解了转子-轴承-机座耦合系统的多物理场建模思路。 5. 往复机械的振动分析： 针对压缩机、泵、内燃机等具有明显往复运动的设备，本书分析了往复惯性力与力矩的产生机理。采用傅里叶级数展开等方法对周期性激励进行精确描述，并研究了振动在机体和基础间的传递与衰减问题。 6. 齿轮传动系统的振动建模： 齿轮作为能量传递的关键环节，其啮合动态特性直接决定了系统振动水平。本部分详细描述了齿廓误差、承载变形引起的啮合刚度变化模型，以及如何通过时变刚度模型预测齿轮箱的动态振动信号。 第三部分：结构耦合与非线性振动分析 现代大型设备往往由多个子系统以复杂方式连接而成，且材料和接触面常表现出非线性行为。本部分聚焦于如何处理这些复杂性。 章节细述： 7. 结构动力学中的子结构法与模态叠加法： 针对大型复杂结构，本书介绍了如何将结构分解为易于处理的子结构，并通过接口条件将它们连接起来进行整体响应分析。详细阐述了模态叠加法在求解瞬态和随机响应问题中的应用及误差控制。 8. 非线性振动现象的建模： 工业振动很少是完全线性的。本部分探讨了接触非线性（如间隙、松动）、材料非线性（如滞后、疲劳）的数学描述。重点介绍了求解非线性动力学方程的数值方法，如时间步进法，以及分岔理论在预测系统失稳行为中的应用。 9. 随机振动与可靠性分析： 许多工业环境中的载荷是随机的，如风载、地震动或设备运行过程中的宽带噪声。本部分教授如何使用功率谱密度（PSD）描述随机载荷，并计算系统的均方根响应、峰值概率分布等，进而评估结构的疲劳寿命和可靠性。 第四部分：振动控制与状态监测的建模视角 建模的最终目的是为了工程应用，即主动或被动地控制振动，并有效监测设备健康状况。 章节细述： 10. 振动主动与被动控制建模： 详细介绍了隔振器、减振器等被动控制元件在模型中的等效处理。对于主动控制，本书侧重于建立控制力与系统状态之间的反馈关系，探讨了如主动质量阻尼器（AMD）、磁悬浮轴承等先进控制技术在模型层面的设计与性能预测。 11. 基于模型的故障诊断（MBFD）： 将模型视为“健康”基准，通过对比实际测量数据与模型预测响应的差异来识别故障。本部分阐述了如何利用残差分析、敏感度分析等技术，将模型中的参数变化与具体的物理故障（如轴承剥落、刚度下降）建立映射关系，从而实现早期、精确的故障定位。 12. 状态监测数据的模型化处理： 探讨了如何将传感器采集的信号（如加速度、位移）与模型进行有效集成。内容包括信号处理中的降噪、特征提取，以及如何利用数据驱动的系统辨识方法对模型参数进行在线迭代更新，以适应运行条件的变化。 总结 《工业振动建模》不仅是一本理论教科书，更是一本面向工程实践的工具书。它要求读者具备扎实的微积分和线性代数基础，通过大量的工程实例和案例分析，使读者能够熟练地将复杂的工业机械系统转化为可靠的数学模型，为提升设备可靠性、降低维护成本和优化设计提供坚实的理论支持。本书的最终目标是实现从“事后维修”到“预测性维护”的工程范式转变。

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这本书的编辑排版质量，达到了工业级标准的清晰度。在处理那些涉及大量希腊字母和上下标的公式时，几乎没有出现任何混淆不清的地方，这在很多国内引进的或自编的教材中是一个常见的痛点。特别是关于有限元方法在模态分析中的应用部分，图示和网格划分的细节处理得非常到位，可以清晰地看到单元的自由度是如何被约束和组装成全局刚度矩阵的。虽然这本书主要聚焦于振动“建模”，但它对求解算法的选择和讨论也十分深入。作者没有将求解器视为“黑箱”，而是详细对比了Lanczos算法和子空间迭代法在收敛速度和计算资源占用上的差异。这对于需要进行超大规模结构模态分析的研究人员来说，是极其宝贵的对比信息。总而言之，这本书不仅仅是一本知识的载体，它更像是一个高质量的工程工具箱，提供给你一套完整、可靠、经过实践检验的方法论，让你能够自信地去面对和解决复杂的工业振动挑战。

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我得说，这本书在案例的选取和深度挖掘上，达到了一个很高的水准。很多关于结构动力学的书籍，案例都停留在教科书式的理想模型，比如简单的悬臂梁或者简支梁。但这本书显然更贴近工业现场的真实挑战。例如，它深入探讨了涡轮叶片在复杂气动载荷下的颤振问题，作者不仅给出了基于有限元模型的模态分析流程，更结合了大量的实验数据来验证数值结果的准确性。最让我眼前一亮的是，作者并未回避实际测量中的噪声和误差对模态识别带来的影响。他详细比较了频域法和时域法在处理真实复杂信号时的优劣，并提供了一套系统的误差分析和修正方案。这部分内容对我近期处理的某个风力发电机组的低频共振问题提供了直接的指导思路。阅读到这里，我甚至有些激动，因为这不再是纸上谈兵，而是实实在在可以落地到生产优化中的宝贵经验。这本书的实用价值，远超出了其理论深度本身。

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这本书的装帧设计真的挺有意思的，封面选用的那种深沉的墨绿色，搭配着烫金的字体，一下子就给人一种沉稳、专业的感觉。我本来以为这是一本晦涩难懂的理论专著，但翻开目录后发现，作者在结构编排上花了不少心思。它没有急于抛出那些复杂的数学公式，而是用一种近乎讲故事的方式，慢慢引入振动分析的各个基础概念。特别是开篇对机械系统模态特性的介绍，配图非常清晰，即便是初次接触这个领域的读者，也能很快抓住重点。我记得好几年前，我看过一本同类的教材，内容堆砌得非常零散，让人抓不住重点，而这本书的逻辑链条非常紧密，从最简单的单自由度系统，逐步过渡到多自由度系统，每一步的推导都考虑到了读者的接受程度。阅读过程中，我特别留意了作者对不同阻尼模型的描述，他不仅列举了经典模型，还结合了实际工程中的案例，解释了为什么在特定工况下必须选择特定的阻尼描述方式，这比单纯的公式罗列要有效得多。总的来说，这本书在视觉和内容组织上，都体现出一种对读者的尊重，让人愿意沉下心去钻研那些稍显枯燥的力学原理。

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这本书的精髓似乎并不在于它教你如何“计算”振动，而更在于它教会你如何“理解”振动现象背后的物理本质。我尤其欣赏作者处理非线性振动问题时的那种细腻笔触。在很多教材中，非线性振动往往被简化处理或者直接跳过，因为数学难度陡增。然而，这本书却用了相当大的篇幅来探讨分岔理论和混沌现象在机械系统中的具体表现。我记得其中有一个章节，详细分析了齿轮箱在高速运转时，由于接触刚度变化导致的周期性变化，作者通过相图分析，清晰地展示了系统是如何从稳定周期解跃迁到准周期甚至混沌状态的。这种从宏观现象到微观机理的层层剥开，极大地拓宽了我的视野。它不是那种死板的教科书，更像是一位经验丰富的老工程师在手把手地指导你如何从故障信号中反推出系统可能存在的结构缺陷。阅读体验上，我感觉自己不仅仅是在吸收知识，更是在培养一种“振动思维”。对于那些希望从基础工程师晋升到高级故障诊断专家的同行来说，这本书提供的思维框架是无价的。

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坦白讲，这本书的写作风格非常内敛和严谨，它几乎没有使用任何花哨的语言或修饰，每一个句子都像是经过精确计算的结构单元，直接服务于信息的传递。这种风格对于习惯了学术表达的读者来说是种享受，但对于初学者来说，可能需要更高的专注度。我个人在阅读一些关于随机振动分析的部分时，明显感觉到需要频繁地停下来，重新回顾前面关于傅里叶变换和功率谱密度的基础知识。作者对随机输入场建模的介绍非常彻底，他没有仅仅满足于白噪声的假设，而是花时间讨论了色噪声和脉冲噪声对系统响应的影响。有一点我特别欣赏，就是作者在引入新的数学工具时，总是会先铺垫好引入的动机——即“为什么我们需要这个工具？”而不是直接抛出公式。这使得那些看似复杂的数学推导不再显得突兀和毫无来由，而是成为解决特定工程难题的必然路径。这本读物无疑是为那些已经具备一定工程力学基础的专业人士准备的“进阶指南”。

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