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出版者:机械工业出版社

作者:杨伯源

出品人:

页数:150

译者:

出版时间:2005-2

价格:14.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787111099994

丛书系列:

图书标签:

• 材料力学
• 工程力学
• 固体力学
• 结构力学
• 力学
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• 应力
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结构动力学基础与应用 作者： [此处可填写真实作者姓名或留空] 出版社： [此处可填写真实出版社名称或留空] 定价： [此处可填写真实定价或留空] ISBN： [此处可填写真实ISBN或留空] --- 内容概要 《结构动力学基础与应用》是一本全面深入探讨结构在动态载荷作用下响应规律的专业教材与参考书。本书旨在为土木工程、机械工程、航空航天工程及相关领域的学生、研究人员和工程师提供坚实的理论基础和实用的工程分析工具。全书内容组织严谨，逻辑清晰，从最基础的单自由度系统振动分析出发，逐步过渡到复杂的多自由度系统、连续体动力学，并结合现代工程实践，详细介绍了有限元法在动力学分析中的应用、随机振动理论以及抗震设计的基本原则。 本书尤其注重物理意义的阐述和数学模型的构建过程，力求使读者不仅掌握计算方法，更能理解结构动力学背后的物理机制。书中包含了大量的工程算例和图表，以增强对抽象理论的直观理解。 --- 详细章节介绍 第一部分：基础理论与单自由度系统（SDOF） 第一章：引言与动力学基本概念 本章首先界定了结构动力学的研究范畴，区分了静态分析与动力学分析的本质区别。重点阐述了惯性力、阻尼力、恢复力（刚度）的概念及其在动力学方程中的作用。引入了自由度（DOF）的概念，并建立了描述结构运动的微分方程的通用形式。 第二章：单自由度无阻尼自由振动 这是动力学分析的基石。本章详细推导了S D O F系统无阻尼自由振动的运动方程，求解其特征方程，确定了系统的固有频率和自然圆频率。通过对振动响应特性的分析，解释了周期、频率和振幅之间的关系。 第三章：单自由度有阻尼自由振动 引入粘性阻尼模型，探讨阻尼对系统振动的影响。详细分析了三种阻尼状态：无阻尼、欠阻尼、临界阻尼和过阻尼。重点讲解了对数衰减率的概念及其在评估结构阻尼比（$zeta$）中的应用。 第四章：单自由度受迫振动——谐响应分析 本章分析外部激励为简谐力（正弦激励）时系统的稳态响应。推导了系统的频率响应函数，并深入分析了“共振”现象，包括共振峰值、放大系数以及减小共振效应的设计策略。 第五章：单自由度瞬态响应与冲激响应 研究系统在非周期性载荷（如瞬态冲击、脉冲载荷）作用下的响应。详细讨论了单位脉冲响应函数的构建及其在求解任意载荷作用下响应中的应用（利用卷积积分）。 --- 第二部分：多自由度系统（MDOF）与高级分析方法 第六章：多自由度系统的自由振动分析 将单自由度系统的概念扩展到具有多个自由度的系统。建立 MDOF 系统的运动方程（矩阵形式）。推导特征值问题（齐次方程），求解特征向量（振型）和特征值（固有频率）。详细讨论了振型归一化及模态正交性。 第七章：多自由度系统的阻尼与有阻尼振动 探讨 MDOF 系统中阻尼的建模方法，如质量比例阻尼、刚度比例阻尼和 Rayleigh 阻尼。分析有阻尼 MDOF 系统的瞬态响应，介绍模态叠加法在求解有阻尼系统响应中的应用限制与修正方法。 第八章：多自由度系统的受迫振动与模态分析 应用模态叠加法求解 MDOF 系统在周期性载荷下的稳态响应。详细解释模态参与系数、模态坐标变换，并演示如何通过模态方法有效地简化高维动力学问题。 第九章：结构动力学中的有限元方法（FEM） 本章将理论分析与数值计算工具相结合。介绍如何使用有限元方法（特别是梁单元和板单元）离散化连续结构，推导出离散系统的质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵。重点讲解使用商业软件（如 Ansys/Abaqus 的基本流程）进行模态分析和瞬态动力学分析的步骤和注意事项。 --- 第三部分：连续体动力学与随机振动 第十章：一维连续体动力学基础 将动力学概念扩展到无限自由度的系统。以一维杆和梁为例，推导其偏微分方程（波动方程或欧拉-伯努利梁的运动方程）。求解边界条件下的固有频率和振型。 第十一章：随机振动理论基础 针对风荷载、地震动等本质上是随机过程的载荷，介绍随机振动的分析方法。阐述平稳随机过程、概率密度函数、自相关函数和功率谱密度（PSD）的概念。分析系统对随机输入的均方根响应和峰值预测。 第十二章：随机振动的频率域分析 利用输入力的功率谱密度和系统的动力学特性，计算结构的输出响应功率谱密度。引入均方根（RMS）响应作为衡量结构在随机载荷下安全性的重要指标。 --- 第四部分：工程应用与抗震设计 第十三章：地震工程基础与反应谱分析 深入探讨地震动对结构的特性。详细介绍地震波的傅里叶变换和功率谱。核心内容是反应谱理论，解释了结构物在特定地震输入下的最大反应（位移、速度和加速度）。讲解如何基于反应谱进行结构抗震设计（谱分析法）。 第十四章：时间历史分析 介绍直接时间积分法（如中心差分法、Newmark-$eta$ 法）求解结构在任意非平稳载荷（如人工或记录的地震波）下的瞬态响应。对比时间历史分析与反应谱分析的优缺点。 第十五章：结构振动控制与隔震/消能技术 介绍现代工程中用于提高结构抗震性能的主动、被动及半主动控制技术。重点分析隔震技术（如铅芯橡胶支座）和粘滞阻尼器的工作原理及其在动力学响应衰减中的作用。 --- 本书特色 1. 深度与广度兼备： 本书不仅覆盖了从 SDOF 到 MDOF 再到连续体动力学的完整知识体系，还引入了前沿的随机振动和振动控制技术，适应当前工程发展的需求。 2. 强调工程关联性： 理论推导紧密结合实际工程问题，特别是引入了有限元分析的章节，使读者能够无缝衔接到工程软件应用。 3. 清晰的数学表达： 在确保数学严谨性的同时，辅以大量的图示和物理图像，帮助读者理解复杂的矩阵运算和微分方程背后的物理含义。 4. 丰富的习题设置： 每章末尾均包含不同难度的理论推导题和数值计算题，以巩固和检验学习效果。 适用对象 高等院校土木、结构、机械、航空航天等专业的本科高年级学生及研究生。 从事结构设计、结构动力性能评估和抗震研究的工程师和科研人员。 希望系统学习和回顾结构动力学基础知识的专业人士。

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