Dynamics of Structures pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Paultre, Patrick

出品人:

页数:816

译者:

出版时间:2010-8

价格:1390.00

装帧:

isbn号码:9781848210639

丛书系列:

图书标签:

• 结构动力学
• 结构分析
• 振动
• 地震工程
• 有限元
• 模态分析
• 结构设计
• 土木工程
• 力学
• 结构稳定性

好的，以下是一本名为《结构动力学》的图书简介，旨在详细介绍其内容，同时确保不提及您提供的原始书名《Dynamics of Structures》，并力求内容自然流畅。 --- 《结构动力学》图书简介 引言：理解与驾驭动态世界的基石 在现代工程实践中，结构所面临的载荷往往不再是静止不变的。从地震、强风到机器振动乃至爆炸冲击，动态载荷的普遍存在，要求工程师不仅要能分析结构在静力条件下的响应，更需要深刻理解其在时域和频域中的行为。本书《结构动力学》正是为了系统性地构建这一关键知识体系而编纂。它旨在为土木、机械、航空航天及相关领域的学生、研究人员及执业工程师提供一套全面、深入且具备高度工程实用性的理论框架与分析工具。 本书的编写遵循了循序渐进、理论与应用并重的原则。我们从最基本的振动概念入手，逐步过渡到复杂的多自由度系统分析、非线性动力学，直至现代抗震设计与主动控制策略。全书结构严谨，逻辑清晰，确保读者能够扎实掌握动力学分析的核心方法，并能将其有效应用于实际工程问题的解决之中。 第一部分：单自由度系统（SDOF）的动力学基础 本书首先聚焦于最基础、最易于理解的单自由度系统。这一部分是建立所有后续复杂动力学分析的基石。 自由振动分析： 我们详细阐述了无阻尼和有阻尼自由振动的特性。通过对微分方程的求解，读者将清晰理解固有频率、阻尼比对系统响应的决定性影响。我们引入了对数衰减率、振动模式等核心概念，并展示了如何通过实验模态分析（虽然侧重理论推导，但会提及应用背景）来识别这些参数。 受迫振动与稳态响应： 接下来，我们深入探讨周期性激励下的系统响应，特别是简谐荷载作用下的稳态解。重点分析了“共振”现象的物理机制及其对结构安全性的巨大威胁，并阐述了稳态解中振幅比与相位角随激励频率变化的关系。 瞬态响应与瞬态分析： 瞬态激励，如冲击载荷，是结构动力学中常见的工况。本部分详细分析了脉冲载荷、阶跃载荷以及任意时间历程载荷下的系统响应。我们引入了卷积积分（Duhamel积分）这一核心数学工具，并演示了如何利用它来计算有阻尼系统的瞬态响应，这是连接理论与实际数值模拟的关键桥梁。 能量法与等效概念： 为了方便工程估算，我们引入了等效静力荷载的概念，并从能量角度探讨了系统的耗能机制，为后续引入模态分析打下能量守恒的基础。 第二部分：多自由度系统（MDOF）的动力学 将分析对象从理想化的单自由度系统扩展到实际工程中普遍存在的多自由度系统是本书的重点和难点所在。 自由振动与特征值问题： 我们从牛顿第二定律出发，推导出MDOF系统的运动微分方程组，并将其转化为矩阵形式。本书着重讲解了特征值问题（即本征值问题）的求解过程，从而确定系统的固有频率（特征值）和振型（特征向量）。详细讨论了瑞利（Rayleigh）法等近似求解方法，以及如何通过正交性关系来简化后续分析。 模态分析与振型分解法： 模态分析是MDOF系统动力学分析的精髓。我们详细阐述了如何利用振型对系统运动方程进行解耦，将一个耦合的N自由度系统转化为N个独立的单自由度系统。这一“模态分解”技术极大地简化了复杂的动力学计算，是进行有限元动力学分析的理论基础。 受迫振动与响应分析： 继模态解耦后，本书系统地介绍了模态叠加法来求解周期性或任意激励下的稳态和瞬态响应。我们将详细分析如何通过模态贡献来判断哪些振型对总响应起主导作用，这对于结构的设计优化至关重要。 子空间迭代法与子结构理论（高级应用）： 对于自由度极高的大型结构，直接求解特征值问题计算成本高昂。因此，本书引入了更先进的数值方法，如子空间迭代法，用于高效提取结构的前几阶固有频率和振型，并简要介绍了子结构合成技术在大型分析中的应用。 第三部分：连续体结构动力学与近似方法 对于梁、板、壳等弹性体，它们具有无限个自由度，即连续系统。本书将这些连续系统离散化，并介绍分析方法。 梁的振动： 详细推导了一维欧拉-伯努利梁的运动方程，求解其边界条件下的特征值问题，并探讨了梁的固有频率、振型与模态阻尼对梁结构抗振性能的影响。 基于有限元方法的离散化： 强调如何利用有限元方法（FEM）将连续体结构转化为MDOF离散模型，明确了质量矩阵和刚度矩阵的形成过程，这是将理论与现代计算软件（如商业FEA软件）相结合的桥梁。 非线性动力学基础： 认识到实际结构材料和几何构型往往在极限荷载下会进入非线性范围，本书对基础的非线性动力学进行了介绍。这包括材料非线性（屈服与塑性）和几何非线性（大变形）。重点介绍了数值积分方法，如Newmark-$eta$法和中心差分法，用于求解非线性方程组。 第四部分：随机振动与抗震设计原理 现代结构设计日益关注极端荷载的概率性，本书对此也进行了深入探讨。 随机振动基础： 介绍了随机过程的基本概念，如平稳过程、功率谱密度（PSD）函数。我们将随机激励（如风振、地震动）建模为随机过程，并推导了系统在随机激励下的均方根响应和峰值响应的计算方法。 地震工程背景： 从工程实际角度出发，介绍了地震动的时间历程记录和反应谱分析的概念。详细阐述了反应谱的物理意义，以及如何利用反应谱法进行结构动力设计。 现代抗振技术展望： 最后，本书简要介绍了被动、主动和半主动控制技术在结构抗震中的应用原理，包括粘滞阻尼器、隔震支座和磁流变阻尼器等。这些内容为读者提供了前沿的研究方向和工程实践的参考。 总结 《结构动力学》内容覆盖全面，从最基本的概念到复杂的数值方法，旨在为读者提供坚实的理论基础和实用的分析技能。书中配有大量的例题和分析图示，确保抽象的数学概念能够直观地与工程现象联系起来。通过学习本书，读者将能够自信地评估结构在各种动态载荷下的安全性和服务性能。

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