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出版者:机械工业出版社

作者:卢健涛编

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2003-03-01

价格:32.0

装帧:平装

isbn号码:9787111116707

丛书系列:

图书标签:

• 工程制图
• 机械制图
• 建筑制图
• 计算机辅助设计
• CAD
• 图学
• 工程基础
• 技术图纸
• 标准化
• 制图规范

《结构动力学基础与应用》 图书简介 本书旨在为土木、机械、航空航天等工程领域的研究人员、工程师及高年级本科生提供一套全面、深入且高度实用的结构动力学理论与应用指南。在现代工程实践中，结构在各种动态载荷作用下的响应分析已成为结构安全性和可靠性评估的核心环节。从地震工程到高速铁路，从风力发电塔架到精密机械设备的振动控制，理解和预测结构的动态行为至关重要。 第一部分：基础理论与数学工具 本书的开篇部分（第1章至第3章）聚焦于建立坚实的数学和物理基础。我们首先回顾了必要的线性代数、常微分方程以及复变函数知识，确保读者具备理解后续复杂动力学建模所需的数学工具。 第1章 自由振动分析与单自由度系统（SDOF） 本章是动力学分析的基石。详细介绍了单自由度系统的运动微分方程的推导过程，包括粘滞阻尼、粘性阻尼和库仑阻尼等不同阻尼模型的建立。重点阐述了系统的固有频率和阻尼比的概念及其物理意义。通过精确解法和相平面法，深入分析了无阻尼和有阻尼自由振动的响应特性。此外，本章还引入了著名的“半定常态”（Transient Response）和“稳态响应”（Steady-State Response）的概念，并通过大量实例展示了临界阻尼、欠阻尼和过阻尼状态下的实际表现。 第2章 多自由度系统（MDOF）的振动分析 真实工程结构通常具有多个相互耦合的自由度。本章将分析扩展到多自由度系统，详细阐述了基于牛顿第二定律和拉格朗日方程的运动方程的矩阵形式表达。核心内容集中在特征值问题——求解系统的固有频率和振型。我们详细介绍了经典的子空间迭代法和QR算法在求解大型稀疏特征值问题中的应用，这些方法对于处理具有数百甚至数千个自由度的实际结构至关重要。此外，本章还深入探讨了模态叠加法（Modal Superposition Method），这是进行响应分析的基础。 第3章 连续体动力学导论：梁、板与杆件的离散化 对于工程实践中常见的弹性连续体（如梁、杆和薄板），本章展示了如何利用有限元方法（FEM）将其转化为离散的多自由度系统。以欧拉-伯努利梁单元为例，详细推导了单元刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵的形成过程。重点讲解了如何处理边界条件，以及如何将单元矩阵组装成整体结构矩阵。本章还简要介绍了有限元软件（如ANSYS或ABAQUS）中模态分析的底层原理。 第二部分：受迫振动与响应分析 在掌握了系统的固有特性后，接下来的部分致力于分析结构在外部激励下的动态响应。 第4章 外部激励下的响应：简谐激励与谐响应分析 本章主要处理结构受到周期性（简谐）外部载荷时的稳态响应问题。详细分析了系统传递函数、幅值比和相位角，并首次引入了“共振”现象的精确数学描述。内容涵盖了共振峰值的计算、以及通过增加阻尼来控制共振效应的工程手段。此外，本章还涉及了激励和响应之间的相位差对结构疲劳寿命的影响。 第5章 瞬态动力学响应分析 瞬态响应是结构在冲击、爆炸、碰撞等非周期性载荷下的反应，是安全评估的关键。本章系统介绍了两种主要的数值积分方法：直接积分法（如中心差分法、龙格-库塔法）和模态叠加法在瞬态分析中的应用。重点对比了这两种方法的精度、稳定性和计算效率。本章包含大量的实际案例，例如结构在阶跃载荷下的响应曲线分析。 第6章 随机振动理论与应用 许多环境载荷（如风、海浪、地面运动）本质上是随机过程。本章将读者从确定性分析带入随机分析的领域。内容涵盖随机过程的基础知识，如平稳性和遍历性，以及功率谱密度（PSD）的概念。详细介绍了系统的随机响应分析方法，包括均方根（RMS）响应计算和峰值概率估计，这在地震工程和航空航天结构可靠性设计中是不可或缺的工具。 第三部分：高级主题与工程应用 本书的后半部分深入探讨了在复杂工程环境中遇到的高级动力学问题。 第7章 阻尼理论与主动/被动控制 本章超越了简单的粘滞阻尼模型，探讨了更复杂的阻尼机制，如材料阻尼（内部阻尼）和结构阻尼。核心内容是结构振动控制系统。详细介绍了无源控制（如调谐质量阻尼器TMD、粘滞流体阻尼器）的设计原理、最佳调谐参数的确定方法。此外，还引入了主动控制概念，例如基于反馈的传感器-控制器-执行器系统在抑制结构振动中的应用。 第8章 接触动力学与非线性问题 在许多实际场景中，结构的动力学行为会表现出明显的非线性特征，如材料非线性、几何非线性以及接触非线性。本章重点讨论了接触动力学——结构部件之间的动态碰撞和摩擦问题，这对模拟桥梁的伸缩缝运动或机械部件的啮合至关重要。同时，介绍了求解非线性常微分方程组的牛顿-拉夫逊法迭代过程，以及如何处理大变形和材料屈服导致的刚度变化。 第9章 地震工程中的结构动力学 本章聚焦于结构动力学在抗震设计中的核心应用。详细讲解了地震波的特性表示（如反应谱），以及场地效应。核心内容是基于反应谱的等效静力法和基于时程分析的动力分析方法的详细步骤和规范要求。通过实际的地震记录数据，演示如何评估现有结构的抗震能力（Push-over分析的动力学基础）。 附录 附录部分提供了必要的工程参考资料，包括常用工程材料的动力学参数表、标准阻尼比参考值，以及一套用于验证求解器的基础 MATLAB 或 Python 脚本示例。 本书特色 理论与实践紧密结合： 每一理论推导后都伴随详细的工程算例和图解，使抽象概念具体化。 强调计算方法： 不仅教授“是什么”，更教授“如何算”，详细介绍有限元离散化和数值积分的实现细节。 面向前沿： 覆盖了随机振动、主动控制和非线性动力学等现代工程分析的难点。 通过系统学习本书内容，读者将能够独立建立复杂结构的动力学模型，精确预测其在各种动态载荷下的行为，并设计出具有高安全裕度和优异服役性能的工程结构。

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说实话，当我拿到这本书时，我正为公司新引入的曲面零件绘制项目感到焦头烂额。这本书的“高级曲面表达与标注”章节简直就是雪中送炭。作者对样条曲线、NURBS曲面在工程图纸上的标准化表达进行了非常细致的讲解，并提供了大量实用的截面线、流线图的绘制技巧。我过去常常因为担心客户无法理解复杂的曲面定义而头疼，但这本书提供的标注体系和视图组织逻辑，让复杂的设计意图变得清晰可辨。更让我惊喜的是，它在处理“形位公差”时，没有使用过于专业的数学语言，而是用非常形象的比喻和实际测量场景来解释，比如“基准的选取”和“全跳动”的含义，真正做到了将“高深的理论”转化为“可操作的技能”。读完这部分内容，我立刻信心倍增，成功地优化了我们的产品图纸，得到了生产部门的好评。

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这本书的深度和广度都令人称赞，它成功地在理论深度与工程实践之间找到了一个绝佳的平衡点。最让我感到震撼的是它对“面向制造的设计”（DFM）理念的融入。许多传统的制图书籍只教你如何将三维实体准确转化为二维视图，而《现代工程制图》则更进一步，它教会读者如何从一开始就用“易于制造”的方式去构建模型和标注公差。例如，它详细讨论了在CNC加工、钣金折弯、铸造工艺中，特定的几何特征或尺寸标注可能带来的工艺限制和成本增加。这种前瞻性的视角，使得这本书的价值远远超过了一本单纯的制图规范参考书，它更像是一本跨学科的工程素养培养读本。书中对标准件库的集成和自动化出图流程的探讨，也让我看到了未来绘图工作自动化的趋势，让人对自身的职业发展有了更清晰的规划。

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这本书的价值，对于刚步入职场的年轻工程师而言，是无法估量的。它不仅教授了“画什么”，更重要的是教授了“为什么要这样画”。作者在开篇就强调了制图的沟通属性，并将其置于整个产品生命周期的视角下进行考察。我非常欣赏书中对图纸“可追溯性”和“版本管理”的重视，这在大型项目中至关重要，但往往在基础教程中被忽略。书中详细介绍了如何利用现代CAD系统中的图层管理、属性关联等功能，来实现图纸信息的自动化维护和更新，大大提高了工作效率和准确性。此外，书中对国际标准和国内标准的对比分析，也帮助我理解了在跨国合作项目中，如何快速适应不同地区的制图习惯。这本书内容详实，结构严谨，是一部真正能指导实践、提升专业素养的重量级参考书。

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老实说，我原本以为这会是一本非常“硬核”的教材，充满了各种晦涩难懂的规范和条文，但实际阅读体验完全出乎我的意料。作者的叙述风格极其平易近人，仿佛是一位经验丰富的老工程师在手把手地教导你如何“看图”和“画图”。书中对投影原理的阐述，简直是教科书级别的清晰度，它没有停留在理论的空中楼阁，而是立即将抽象的几何关系与实际零件的结构特征联系起来。我印象最深的是关于视角选择和剖视图处理的技巧部分，它强调了“清晰性优先于美观性”的设计原则，让我明白制图的最终目的在于有效沟通。此外，书中对不同行业（如机械、建筑、电子）的制图规范差异进行了简要对比分析，拓宽了我的视野，使我认识到“工程制图”并非铁板一块，而是需要根据应用场景进行灵活调整的。对于已经有一定基础的人来说，这本书可以作为一次系统性的、高效率的知识梳理和查漏补缺的工具书。

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这本《现代工程制图》给我带来了耳目一新的感觉。它不仅仅是一本枯燥的技术手册，更像是一本引导我进入现代工程设计思维的指南。作者在阐述基本原理时，并没有停留在传统的二维图纸的层面，而是非常深入地探讨了三维建模、参数化设计以及与CAE（计算机辅助工程）软件的集成应用。我尤其欣赏其中关于“数字孪生”和“增材制造”图纸标准的论述，这在当前工业4.0的大背景下显得尤为及时和前瞻。书中对新材料和复杂曲面表达的技巧讲解得细致入微，即便是初学者也能通过大量的实例图例，迅速掌握如何准确、高效地表达设计意图。特别是关于GD&T（几何尺寸与公差）的章节，它不是简单地罗列标准，而是结合了实际的制造和检测需求，让我深刻理解了为什么一个微小的符号差异，在实际生产中会造成巨大的成本变动。这本书的排版和图文比例也做得非常好，阅读起来非常舒适，大量的实物照片和软件界面截图，极大地降低了学习曲线。

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