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出版者:重庆大学出版社

作者:龙恩深 编

出品人:

页数:393

译者:

出版时间:2002-10

价格:33.50元

装帧:

isbn号码:9787562425830

丛书系列:

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现代结构动力学基础与应用 本书简介 本书旨在全面、系统地介绍现代结构动力学领域的核心理论、分析方法以及工程应用。我们聚焦于结构在各种动态荷载（如地震、风、冲击、振动等）作用下的响应规律，并探讨如何将这些理论转化为可靠的工程设计与评估工具。全书内容涵盖了从基础的单自由度系统分析到复杂多自由度、连续体系统的动力学特性识别与建模，并深入探讨了非线性动力学、随机振动理论以及先进的控制技术在结构工程中的实践。 第一部分：结构动力学基础理论 第1章：结构动力学概述与背景 本章首先界定了结构动力学的研究范畴，阐述了其在土木、机械、航空航天等工程领域的重要性。我们将追溯结构动力学的发展历程，并明确区分静态分析与动态分析的根本差异。重点讨论了时间、频率和空间作为分析尺度的基本概念。此外，本章将介绍结构动力学分析所需的数学工具预备知识，包括微分方程的求解方法、傅里叶分析和拉普拉斯变换在处理瞬态响应中的应用。 第2章：单自由度系统（SDOF）的振动分析 这是结构动力学分析的基石。本章详细推导并分析了无阻尼、有阻尼的自由振动、简谐荷载下的强迫振动以及任意荷载作用下的瞬态响应。我们将引入著名的“峰值因子”和“响应谱”的概念，解释如何通过输入荷载的特性曲线来快速评估系统的最大响应。阻尼的物理意义（粘滞阻尼、库仑阻尼）及其对系统能量耗散的影响将被深入探讨。通过大量的解析解案例，读者将掌握如何构建和求解最简单的动力学模型。 第3章：多自由度系统（MDOF）的动力学 当结构具有多个相互耦合的振动模式时，MDOF系统分析成为必要。本章从牛顿第二定律和能量原理出发，推导出系统的运动微分方程，并重点介绍矩阵形式的表达。核心内容集中在系统的“模态分析”：如何通过特征值问题求解系统的固有频率和振型。我们将详述对角化方法，讲解如何利用模态坐标将耦合的二阶微分方程组解耦，从而简化分析过程。本章还将讨论质量矩阵和刚度矩阵的物理意义及其选择标准。 第4章：连续体结构的动力学 对于梁、板、壳等无限自由度的结构，本章引入偏微分方程（PDE）的动力学分析。我们将采用分离变量法和瑞利-里兹法，推导一维梁结构的欧拉-伯努利梁方程的动力学解。模态分析的理论框架将扩展至连续体，讨论如何通过傅里叶级数或级数展开来获取无穷多阶的固有频率和振型。本章将为后续的有限元动力学分析奠定理论基础。 第二部分：数值分析与系统辨识 第5章：模态分析与有限元法（FEM） 本章将结构动力学分析的核心工具——有限元方法——与动力学理论相结合。我们将详细讲解如何构建结构的质量矩阵和刚度矩阵（包括一致质量矩阵和集中质量矩阵的比较），以及如何求解广义特征值问题。重点讨论数值算法，如子空间迭代法和Lanczos方法，它们在处理大规模结构特征值问题时的效率和稳定性。 第6章：瞬态响应的数值求解 在实际工程中，精确的解析解往往不可得。本章专注于系统地介绍求解瞬态动力学问题的数值积分方法。我们将深入分析直接积分法，包括中心差分法（显式）和Newmark-$eta$法（隐式）。对比分析不同方法的稳定性和精度，并讨论何时应采用条件稳定（显式）或无条件稳定（隐式）的算法。本章还将涵盖模态叠加法在计算瞬态响应中的应用。 第7章：结构系统辨识与健康监测 从实际测量数据中提取结构动力特性是工程应用的关键环节。本章介绍基于实验振动数据的系统辨识技术，包括频响函数法、随机子空间辨识（SSI）等先进算法。我们将讨论如何处理环境噪声和测量误差，以获得可靠的固有频率、阻尼比和振型数据，为结构的快速评估和状态监测提供技术支持。 第三部分：高级动力学主题与工程应用 第8章：随机振动理论 现实世界中的荷载（如风场、地震波）具有随机性。本章将随机振动理论应用于结构分析。我们将介绍随机过程的基本概念，如平稳性、遍历性、功率谱密度（PSD）函数和自相关函数。重点推导系统在平稳随机激励下的均方值响应，以及如何应用随机载荷下的响应谱方法进行可靠性评估。 第9章：非线性动力学基础 当结构的刚度、质量或阻尼与位移、速度或时间相关时，系统将表现出非线性行为。本章将讨论几何非线性和材料非线性对动力响应的影响。非线性系统的分析主要依赖于数值方法，如改进的HHT法或Runge-Kutta法。本章将分析非线性对模态特性和能量耗散的显著影响，并引入分岔和混沌现象的初步概念。 第10章：结构抗震设计与减隔震技术 本章将动力学理论直接应用于土木工程的抗震设计。我们将详细阐述反应谱方法的设计原理，以及基于时程分析的设计校验。深入探讨现代减隔震技术（如橡胶支座、滑动支座、粘滞阻尼器等）的工作机理，并分析如何通过修改结构的动力特性（增加柔度、耗能）来提升其抗震性能。 第11章：先进主动与半主动控制 本章聚焦于结构控制技术，旨在主动干预结构的振动响应。我们将介绍压电作动器、磁流变阻尼器（MR Damper）等关键执行器。针对主动控制，将介绍最优控制（LQR）和鲁棒控制（H$infty$）的基本思想；针对半主动控制，将探讨基于最优性判据的阻尼力算法，以实现在不消耗或消耗极少能量的情况下有效减振。 结语 本书力求在理论深度和工程实用性之间取得平衡，为结构动力学领域的学习者和研究人员提供一套全面且与时俱进的分析工具箱。通过对这些核心概念的掌握，读者将能够准确预测和应对复杂动态环境对现代工程结构构成的挑战。

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说实话，《结构设计中的可靠性理论》这本书，初看有些枯燥，因为它大量涉及概率论和数理统计。但一旦进入状态，你会发现它彻底颠覆了传统“安全系数法”的保守和经验主义。作者非常巧妙地将失效概率、风险评估与工程实践相结合。书中详细阐述了极限状态设计法的各种模型，比如First-Order Reliability Method (FORM) 和 Second-Order Reliability Method (SORM)，并对比了它们在不同载荷分布情况下的精度差异。我印象最深的是关于材料疲劳寿命预测的部分，它不再是简单地依赖S-N曲线，而是引入了损伤累积的随机过程模型，这使得结构寿命预测更具科学性和可信度。这本书的价值在于，它指导我们如何用更经济、更科学的方式来确保结构的安全性，而不是一味地增加材料用量。对于需要进行大跨度桥梁、高层建筑或者复杂压力容器安全评估的工程师来说，这本书是提升决策科学性的关键读物。

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我最近翻阅了一本关于《先进材料的表面改性技术》，这本书的视角非常新颖，它聚焦于如何通过微观尺度的表面处理来赋予材料宏观上全新的功能。内容涵盖了等离子体增强化学气相沉积（PECVD）、激光熔覆以及原子层沉积（ALD）等前沿技术。尤其是在ALD章节，作者对自限制反应机理的描述细致入微，解释了为什么可以实现亚纳米级的厚度控制，这对于半导体制造中的薄膜工艺至关重要。书中的图谱质量极高，扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）的截面图清晰展示了界面结合的质量和晶体结构。我特别关注了抗腐蚀涂层和生物相容性涂层的制备实例，它揭示了如何通过精确控制表面化学官能团，来达到极端的环境耐受性。这本书更像是一本高精尖实验室的“操作手册加理论深度解析”，对于材料科学家和微纳加工工程师而言，无疑是一本指导性的宝典。

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近来在研究《大型建筑能耗模拟与优化导则》这本书，这本书简直是能耗分析人员的“圣经”。它没有停留在理论建模上，而是完全以实际的BIM（建筑信息模型）数据为输入，引导读者如何使用专业软件（如EnergyPlus或DOE-2）进行精确的能耗预测和后评估。书中对气象数据的处理、室内热环境参数的设定、以及HVAC系统效率曲线的输入，都有极其详细的步骤说明和常见错误警示。我特别欣赏它关于“负荷剖面优化”的讨论，即如何通过调整建筑的运行时间表和设备启停逻辑，来实现建筑负荷的削峰填谷，从而降低系统容量需求和运行成本。它不仅仅教你如何“跑模拟”，更教会你如何“解读模拟结果”，例如如何区分由围护结构传热引起的能耗和由设备运行不当引起的能耗。这本书的实用性极强，对于绿色建筑设计师和楼宇自控工程师来说，是实现真正节能目标的关键桥梁。

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我最近拜读了一本关于《高级过程控制策略》的专著，这本书的侧重点完全不在于基础的PID调谐，而是直指现代工业自动化中最具挑战性的部分。它用非常清晰的数学语言，构建了一套严谨的预测控制（MPC）理论框架。书中对约束处理、模型辨识的鲁棒性要求，以及多变量系统耦合的解耦策略，进行了极其详尽的论述。特别是它介绍了一种基于遗传算法的自适应MPC优化方法，解决了传统MPC在线计算量过大的问题，这在对实时性要求极高的化工生产线上具有极高的应用价值。阅读过程中，我感觉自己仿佛在跟着一位资深的过程控制专家进行一对一的辅导，他不仅告诉你“怎么做”，更重要的是告诉你“为什么这么做”以及“在什么情况下会失效”。书中大量的仿真案例，特别是针对大型反应釜的温度和浓度联合控制，展示了理论如何优雅地转化为稳定的生产实践。对于希望从基础控制工程师转型为高级自动化架构师的人来说，这本书提供了不可或缺的理论支撑和工程思维的飞跃。

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哇，最近读了几本关于建筑能源系统的书，感觉收获颇丰。《流体力学基础与应用》这本书简直是打开了我对流体行为的认知大门。它不仅仅是罗列公式和理论，而是通过大量贴近实际工程的案例，深入浅出地讲解了复杂流体现象背后的物理原理。比如，关于管道水力损失的章节，作者没有止步于达西-魏斯巴赫公式的推导，而是花了很大篇幅讨论了湍流过渡、局部阻力的精确计算方法，并结合泵选型实例，展示了如何在实际工程中优化系统效率。书中的插图非常精美，各种流线可视化图、边界层剖面图，让抽象的概念变得具象化。我特别喜欢它对“相似理论”的阐述，这对于我们进行风洞实验或者水槽模拟至关重要，它教会了我如何将小规模试验的结果可靠地放大到实际工程规模上去。这本书的深度和广度都非常令人满意，对于想扎实掌握流体力学作为工具的工程师来说，绝对是一本案头必备的工具书。读完后，我对如何设计高效的通风系统、优化热交换器的传热效率，都有了更深刻的理解和更科学的分析方法。

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