The Mechanics of Vibration pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

简体网页||繁体网页

☆☆☆☆☆

出版者:

作者:Bishop, Richard Evelyn Donohue; Johnson, D. C.;

出品人:

页数:610

译者:

出版时间:2011-7

价格:$ 62.15

装帧:

isbn号码:9781107402454

丛书系列:

图书标签:

• Vibration
• REN
• Bishop
• vibration
• mechanics
• engineering
• dynamics
• oscillation
• frequency
• amplitude
• resonance
• wave
• motion

《震动的奥秘：力学视角下的动态世界》 概述 《震动的奥秘：力学视角下的动态世界》是一部深入探讨机械振动基本原理及其广泛应用的书籍。本书旨在为读者提供一个全面而系统的理解，从最基础的振动概念出发，逐步深入到复杂系统的动态行为分析。无论是对工程、物理学、生物学，还是其他需要理解动态过程的领域，本书都将提供宝贵的洞见和实用的分析工具。本书的独特之处在于，它不仅注重理论的严谨性，更强调概念的直观理解，并通过丰富的实例和图解，将抽象的力学原理变得生动易懂。 内容详述 第一部分：振动的基本概念与模型 本部分将奠定坚实的理论基础，使读者能够理解振动的本质。 第一章：何为振动？ 本章将从最基本的定义出发，解释什么是振动，以及它在自然界和工程领域中的普遍性。我们将通过日常生活中常见的例子，如钟摆的摆动、弹簧的振荡、乐器的发声等，来引入振动的概念。 我们将区分周期性运动和非周期性运动，并重点介绍周期性运动的特征，如周期、频率和振幅。 本章还会简要介绍振动的历史发展，以及早期科学家们对振动现象的探索。 第二章：单自由度系统（SDOF）——最简单的振动模型 本章将聚焦于最基本也是最核心的振动模型——单自由度系统。我们将详细讲解质量-弹簧-阻尼器（M-K-C）系统的构成及其在模拟振动中的作用。 无阻尼自由振动： 我们将推导无阻尼系统的运动方程，并求解其自然频率和振幅随时间的变化。重点会放在理解能量在质量和弹簧之间的守恒。 有阻尼自由振动： 引入阻尼的概念，并区分过阻尼、临界阻尼和欠阻尼三种情况。我们将分析阻尼对振动衰减的影响，并讲解阻尼比的概念。 激励（强迫）振动： 探讨外部激励力如何影响系统的振动。我们将介绍稳态响应和瞬态响应的区别，并重点分析共振现象，包括其产生的原因、危害以及在工程中的应用。 振动方程的求解方法： 介绍求解二阶常微分方程的常用方法，如特征方程法，以及其在振动分析中的应用。 第三章：能量法与振动分析 本章将介绍另一种强大的振动分析工具——能量法。 虚功原理与达朗贝尔原理： 介绍这些基本原理在动力学分析中的应用，以及如何利用它们来建立振动方程。 瑞利法： 讲解瑞利法用于近似计算系统的固有频率，尤其适用于复杂的结构。 能量守恒与耗散： 深入分析振动过程中能量的传递和转化，以及阻尼如何耗散能量。 第二部分：多自由度系统与连续系统的振动 本部分将把振动分析的范围从简单的单自由度系统扩展到更复杂的多自由度系统和连续介质。 第四章：多自由度系统（MDOF）的振动 本章将引入多自由度系统的概念，并讨论其特点。 两自由度系统的振动： 以两自由度系统为例，详细讲解其振动模式和固有频率。我们将介绍耦合振动以及如何求解其运动方程。 n自由度系统的振动： 推广到n自由度系统，介绍质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵的概念。 振动模态分析： 深入讲解振动模态（eigenmodes）和固有频率（eigenfrequencies）的概念，以及它们如何描述系统的振动特性。我们将讨论模态的正交性及其在模态叠加法中的应用。 振动方程的解耦： 探讨如何通过坐标变换将耦合的振动方程解耦，简化分析过程。 第五章：连续系统的振动 本章将把振动分析的范围扩展到连续介质，如杆、梁、弦等。 弦的横振动： 以弦的横振动为例，推导波动方程，并讲解驻波、波长、频率和传播速度的概念。我们将分析简谐波和驻波的形成。 杆的轴向振动： 分析杆件沿轴向的振动，推导波动方程，并讨论其固有频率和振动模态。 梁的弯曲振动： 深入探讨梁的弯曲振动，推导梁的弯曲振动方程（欧拉-伯努努方程），并介绍其固有频率和振动模态。我们将讨论不同边界条件对梁振动特性的影响。 多维振动： 简要介绍板和壳体等二维、三维连续体的振动分析，以及其复杂性。 第六章：振动分析的数值方法 随着工程问题的复杂化，解析解往往难以获得，因此数值方法变得至关重要。 有限元法（FEM）： 介绍有限元法的基本原理，如何将连续体离散化为有限的单元，并建立系统的整体刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵。重点讲解单元方程的建立和组装过程。 有限差分法（FDM）： 介绍有限差分法的基本思想，如何用差分近似替代微分，并求解振动方程。 其他数值方法： 简要提及其他数值方法，如边界元法（BEM）等，以及它们在特定问题中的应用。 第三部分：振动控制与应用 本部分将聚焦于如何利用振动理论来解决实际工程问题，包括减振、隔振和故障诊断。 第七章：振动隔离与减振技术 隔振器设计： 详细讲解隔振器的原理和设计原则，如何选择合适的隔振材料和结构来降低结构的振动传递。 阻尼材料与结构： 介绍各种阻尼材料（如沥青、橡胶、聚氨酯等）及其在减振中的应用。讲解如何通过改变结构形状或添加阻尼层来提高结构的阻尼性能。 谐振器（Tuned Mass Damper, TMD）： 详细讲解调谐质量阻尼器的设计原理、工作方式及其在抑制特定频率振动中的有效性。 主动振动控制： 介绍主动振动控制系统的基本组成，包括传感器、控制器和执行器，以及其在复杂振动抑制中的优势。 第八章：共振的利用与避免 共振的危害： 再次强调共振可能导致的结构破坏和性能下降，并提供工程中避免共振的策略，如改变结构固有频率、增加阻尼等。 共振的应用： 探讨共振在一些特殊领域的积极应用，如超声波发生器、电磁共振传感器等。 第九章：振动监测与故障诊断 振动信号的测量： 介绍常用的振动测量仪器（如加速度计、速度计、位移传感器等）及其工作原理。 时域和频域分析： 讲解振动信号的时域和频域分析方法，如何通过傅里叶变换等手段提取振动信号中的关键信息。 故障特征识别： 讨论不同类型的机械故障（如轴承损坏、齿轮磨损、不平衡、不对中等）如何在振动信号中留下特征，以及如何利用这些特征进行故障诊断。 故障预测与健康管理（PHM）： 介绍振动监测在设备状态监测和预测性维护中的作用。 第十章：工程中的振动应用实例 本章将通过具体的工程案例，将前面学到的理论知识应用到实际问题中。 桥梁和建筑物的抗震设计： 分析地震激励下的结构振动，以及如何设计能够抵抗地震的结构。 航空航天器和汽车的振动分析： 讨论高速运动部件、发动机、悬挂系统等产生的振动，以及如何优化设计以提高乘坐舒适性和结构可靠性。 精密仪器的隔振： 讲解精密仪器对外界振动的敏感性，以及如何通过隔振平台和设计来保证测量精度。 生物医学工程中的振动： 探讨生物体（如人体骨骼、软组织）在受力时的振动特性，以及振动在医学诊断和治疗中的应用（如超声波检查、骨科手术）。 声学与振动： 简要介绍声音的产生与振动之间的关系，以及振动在乐器、音响系统设计中的作用。 结论 《震动的奥秘：力学视角下的动态世界》力求通过系统化的讲解、直观的图示和丰富的实例，为读者打开一扇理解动态世界的大门。本书不仅提供了严谨的力学理论，更强调了理论与实践的结合，旨在培养读者独立分析和解决振动相关问题的能力。希望本书能成为所有对振动现象及其工程应用感兴趣人士的宝贵参考。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

**第四段** 本书的叙事节奏有一种奇特的、近乎古典的沉稳感。它不急于给出最终答案，而是花费大量篇幅来铺垫背景、定义术语，并详尽阐述所采用的数学工具的合理性。这种严谨性，在当今快节奏的学术写作中已属罕见。例如，在介绍傅里叶变换在模态识别中的应用时，作者先花了三章的篇幅来回顾离散时间信号处理的理论基础，确保读者在应用技术之前，对信号的采样、混叠等问题有深刻认识。这使得我对振动数据处理的信心倍增，因为我知道每一个步骤都是建立在牢固的数学基石之上的。这种“慢工出细活”的写作风格，虽然在阅读初期可能显得有些冗长，但后期你会庆幸作者为你打下了如此坚实的基础，让你在面对实际工程项目中的“脏数据”时，能够保持镇定和准确。

评分☆☆☆☆☆

**第二段** 这本书的排版和插图设计简直是工业美学的体现，每一张图都像是精心绘制的工程蓝图，而不是为了凑页数而堆砌的示意图。我很少见到一本技术书籍能在保持严谨性的同时，兼顾如此高的视觉愉悦度。特别是关于模态分析那一章，作者用不同颜色的线条清晰地勾勒出了各个主振型的空间形态，这极大地帮助我突破了二维屏幕对三维运动理解的限制。而且，它对历史发展的脉络梳理得非常到位，通过引用早期先驱者们的研究片段，让整个学科的学习过程充满了“考古”的乐趣。你不是在跟一本僵硬的教科书对话，而是在与一个世纪以来，无数工程师和物理学家共同构建的知识体系进行深入交流。这本书读起来是一种享受，一种知识与美感完美结合的体验，让那些原本可能枯燥的分析过程，变得生动起来，让人愿意一页一页地翻下去。

评分☆☆☆☆☆

**第一段** 这本书的物理图像构建得相当扎实，作者似乎对能量如何在机械系统中流动和转化有着深刻的洞察力。我特别欣赏它在处理复杂系统建模时所展现出的那种清晰的、几乎是艺术性的简化能力。它没有陷入数学的泥沼，而是通过直观的物理类比，将那些抽象的微分方程与真实的机器运动紧密联系起来。读到关于阻尼理论的部分时，我感觉自己仿佛亲手拆解了一台老旧的发动机，能够清晰地看到每一个振动是如何被耗散掉的。作者对材料非线性和几何非线性的讨论，虽然涉及高深内容，但其叙述方式总是引人入胜，仿佛在引导你进行一场思想实验。它不只是告诉你“为什么”，更重要的是告诉你“如何”在脑海中描绘出那个振动的世界。对于那些希望真正理解振动本质，而非仅仅停留在公式求解层面的人来说，这本书提供了一个绝佳的视角，让人对机械的“生命力”——即那些看不见的抖动和共鸣——产生更深层次的敬畏。

评分☆☆☆☆☆

**第三段** 老实说，这本书的难度曲线相当陡峭，它显然不是为初学者准备的“入门宝典”。如果你期待的是那种“五分钟掌握基础”的快餐式教程，那你可能会失望。它要求读者具备扎实的微积分基础和初步的线性代数功底，否则在处理后期关于随机振动和非线性系统的章节时，会感到力不从心。但正是这种挑战性，让它在专业领域内显得如此珍贵。它毫不留情地揭示了工程实践中那些“意料之外”的复杂性，例如材料老化对固有频率的微妙影响，或是结构耦合效应的非线性叠加。我花了整整一个下午才彻底消化掉其中关于庞加莱映射的描述，但一旦理解，那种豁然开朗的感觉，是其他任何通俗读物都无法给予的。它像一位严厉但公正的导师，逼迫你跳出舒适区，去面对真实世界中机械系统的复杂性。

评分☆☆☆☆☆

**第五段** 从应用角度来看，这本书的实践性体现在其对实验测量和故障诊断的深入探讨上。它没有止步于理论推导，而是紧密结合了现代的传感器技术和数据采集系统。我对其中关于敲击测试（Impact Testing）的章节印象尤其深刻，作者不仅描述了如何放置加速度计和力锤，更详细分析了不同激励方式下对测量信号信噪比的影响，以及如何利用频响函数（FRF）的特性来识别结构损伤。这不仅仅是理论知识，更像是项目经理和现场工程师的经验总结。这本书成功地搭建了实验室研究与车间维护之间的桥梁，使得理论分析不再是象牙塔里的空中楼阁，而是可以直接指导设备状态监测和预防性维修的有力工具。它让我对如何利用振动数据“听诊”机器的健康状况有了更专业、更系统化的认知。

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆

评分☆☆☆☆☆