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出版者:同济大学出版社

作者:(英)R.威尔逊

出品人:

页数:316

译者:周正威

出版时间:1992-02

价格:8.50

装帧:平装

isbn号码:9787560809694

丛书系列:

图书标签:

• 振动
• 结构动力学
• 工程结构
• 振动分析
• 有限元
• 模态分析
• 阻尼
• 地震工程
• 结构健康监测
• 随机振动

引言 在现代工程领域，结构的稳定性和安全性是至关重要的考量因素。从高耸入云的摩天大楼到横跨江河的宏伟桥梁，再到精密复杂的航空航天器，所有工程结构都不可避免地会受到各种外部激励的影响，从而产生振动。理解和预测这些振动行为，对于确保结构的正常运行、延长使用寿命、保障人员生命财产安全具有不可估量的价值。本书旨在系统地探讨工程结构在不同激励源作用下产生的振动现象，并提供一套全面而深入的分析方法和技术，以期帮助读者掌握结构动力学分析的核心知识。 第一章：绪论 本章将为读者搭建理解结构振动的理论基础。首先，我们将追溯工程结构振动研究的历史脉络，介绍这一领域在工程实践中的重要性和发展趋势。随后，我们将清晰界定“结构振动”的概念，区分其与静态响应的区别，并阐述振动为何是工程结构设计中不容忽视的关键参数。我们将介绍引起结构振动的几种主要激励源，包括但不限于： 自然激励： 如风荷载、地震波、海浪等。 机械激励： 如设备运行产生的机械力、车辆交通等。 人为激励： 如爆炸、冲击等。 最后，本章将概述本书将要涵盖的主要内容和学习目标，为读者指明深入学习的路径。 第二章：单自由度系统振动分析 单自由度系统（SDOF）是研究复杂结构振动问题的最基础模型。本章将深入剖析SDOF系统的振动特性，包括： 无阻尼自由振动： 探讨系统在无阻尼和无外力作用下的固有振动行为，介绍固有频率和振型等基本概念。 有阻尼自由振动： 分析阻尼对系统振动的影响，区分欠阻尼、临界阻尼和过阻尼三种状态，并讨论阻尼比的意义。 无阻尼受迫振动： 研究系统在周期性外力作用下的响应，重点分析共振现象及其危害，引入频率响应曲线。 有阻尼受迫振动： 综合考虑阻尼和周期性外力，详细推导系统的稳态响应，并分析阻尼如何缓解共振。 瞬态响应： 探讨系统在非周期性外力（如冲击）作用下的响应，介绍脉冲响应的计算方法。 第三章：多自由度系统振动分析 现实中的工程结构往往具有多个自由度。本章将在此基础上，进一步拓展至多自由度（MDOF）系统的振动分析： MDOF系统的动力学方程： 介绍如何建立MDOF系统的运动方程，包括质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵的构建。 模态分析： 详细阐述模态分析的原理和方法，计算系统的固有频率和振型。我们将介绍直接法和迭代法等求解特征值问题的常用技术。 模态叠加法： 解释如何利用系统的模态特性求解MDOF系统在任意激励下的响应，包括瞬态和稳态响应。 质量、刚度和阻尼矩阵的特性： 讨论这些矩阵的物理意义及其在动力学分析中的作用。 第四章：连续梁和板的振动 许多工程结构，如桥梁、楼板等，可以被建模为连续梁或板。本章将重点研究这些结构的振动： 梁的振动微分方程： 推导梁在横向激励下的振动微分方程，引入欧拉-伯努努利梁理论。 梁的边界条件： 讨论不同边界条件（如简支、固定、自由）对梁振动特性的影响，及其在求解微分方程中的应用。 板的振动微分方程： 推导板在垂直激励下的振动微分方程，介绍薄板理论。 板的边界条件： 分析板的各种边界条件及其对振动模式的影响。 求解方法： 介绍求解梁和板振动问题常用的解析方法（如级数解法）和数值方法（如有限元法）。 第五章：振动控制与减振技术 理解振动行为的最终目的是为了对其进行有效控制，以满足工程设计的安全性、舒适性和可靠性要求。本章将介绍几种主要的振动控制和减振技术： 被动控制： 质量阻尼器（TMD）： 介绍TMD的工作原理，包括附加质量、弹簧和阻尼器的设计，以及其在降低结构振动响应中的应用。 隔振系统： 讨论如何通过隔振器（如橡胶垫、弹簧）隔离设备与结构之间的振动传递。 阻尼材料： 介绍粘弹性材料等如何通过材料本身的耗能机制来减小结构振动。 主动控制： 传感器、控制器和执行器： 介绍主动振动控制系统的基本组成部分，以及它们如何协同工作以抵消结构振动。 几种典型的控制策略： 如力反馈控制、加速度反馈控制等。 半主动控制： 结合被动和主动控制的特点，介绍自适应阻尼器等技术。 第六章：数值方法在结构振动分析中的应用 随着计算机技术的发展，数值方法已成为工程结构振动分析不可或缺的工具。本章将重点介绍几种主要的数值方法： 有限元法（FEM）： 基本原理： 介绍如何将连续结构离散化为有限个单元，并建立单元的动力学方程。 质量、刚度、阻尼矩阵的组装： 阐述全局矩阵的构建过程。 求解振动问题： 介绍如何使用FEM求解固有频率、振型以及响应。 有限差分法（FDM）： 介绍FDM的基本思想，即用差分近似代替微分，并讨论其在处理简单几何形状结构时的适用性。 时域和频域分析： 讨论数值方法在求解瞬态响应（时域）和稳态响应（频域）时的不同策略。 第七章：随机振动分析 现实中的许多激励源，如风、地震等，其性质是随机的。本章将介绍随机振动分析的方法： 随机过程的描述： 介绍平稳随机过程、功率谱密度（PSD）等概念，用于描述随机激励的统计特性。 结构在随机激励下的响应： 介绍如何计算结构的功率谱密度响应，以及均方根值（RMS）等统计参数。 疲劳分析： 讨论随机振动对结构疲劳寿命的影响，并介绍相关的疲劳评估方法。 结论 本书系统地阐述了工程结构振动分析的基本原理、常用方法和先进技术。通过对单自由度和多自由度系统的深入分析，以及对梁、板等连续结构的动力学特性探讨，读者可以建立起坚实的理论基础。同时，本书也介绍了振动控制的策略和数值分析的应用，旨在提升读者解决实际工程问题的能力。掌握结构振动分析，不仅是理解结构行为的关键，更是确保工程安全、优化设计方案、提升结构性能的必要手段。希望本书能够为广大工程技术人员和相关领域的研究者提供有益的参考和指导。

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对于《工程结构的振动》这本书，我的评价是“意料之外的惊喜”。我原本以为它会是一本纯理论的学术著作，阅读起来会比较吃力。但事实证明，这本书在保持学术严谨性的同时，又极具可读性。作者在讲解概念时，语言非常精练，而且逻辑清晰，很少有含糊不清的地方。我尤其喜欢它在探讨结构减振控制技术的部分。书中介绍了多种主动和被动减振方法，并且对它们的优缺点进行了比较分析。这让我对如何选择合适的减振策略有了更全面的认识。另外，书中对于数值模拟方法的介绍，也非常详细，比如有限元分析在振动问题中的应用。它不仅介绍了基本原理，还给出了一些实用的建模技巧和后处理方法。这对于我这样一个习惯于借助数值软件进行工程分析的人来说，非常有价值。这本书也并非完美无缺，有些章节的深度可以进一步挖掘，比如对某些复杂非线性动力学现象的讨论，如果能有更多的案例分析，可能会更加有助于理解。但总体而言，这是一款非常值得推荐的图书。

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《工程结构的振动》这本书，说实话，我最初的期待值并不高，想着可能就是一本老生常谈的教科书。但读完之后，我才意识到它的深度和广度远超我的想象。它不仅仅是介绍振动理论，更重要的是，它提供了一种思考问题的方式。书中在讲解模态分析的时候，没有止步于理论推导，而是花了很多篇幅去阐述模态的物理意义，比如不同模态下结构的变形形态，以及它们如何影响结构的整体响应。这一点对于我这样需要进行复杂结构静动力分析的人来说，简直是救星。我尤其欣赏它在介绍阻尼的时候，不仅仅是简单的线性阻尼，还触及了非线性阻尼和各种阻尼耗能机制，这让我对如何有效控制结构的振动有了更深的认识。书中还用了一些案例研究，比如航空发动机叶片的颤振，这部分内容就非常生动地展示了振动理论在高端工程领域的实际应用。我印象最深的是它关于随机振动的处理方法，这部分内容对于我理解设备在复杂随机载荷下的疲劳寿命评估非常有帮助。总而言之，这本书的价值在于它能够帮助读者建立起一个关于工程结构振动的完整知识体系，并且能够将其灵活地应用于各种复杂工程问题中。

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这套《工程结构的振动》简直是为我们这些还在啃理论的工程师量身定做的！我一开始拿到书，以为会是很枯燥的数学公式堆砌，结果翻开才知道，它其实是以一种非常直观的方式来讲解振动现象的。比如，关于结构动力学的一些基本概念，书中并没有直接给出一大堆抽象的定义，而是从一个很小的、生活中常见的例子入手，比如一根弹簧振子，然后逐步引导你理解质量、刚度和阻尼的作用。我特别喜欢它在讲解不同激励类型（简谐激励、瞬态激励）的时候，不仅给出了详细的数学推导，还配上了不少示意图，能让你清晰地看到结构在不同外力作用下的响应曲线。而且，它还会告诉你这些理论是如何应用到实际工程中的，比如桥梁的风振、建筑物的地震响应，甚至一些精密仪器的隔振设计。我之前在解决一个关于设备基础隔振的问题时，就卡在了如何准确估算结构的固有频率上，读了这本书关于自由振动和强迫振动的章节，再结合它提供的计算方法，茅塞顿开，问题迎刃而解。这本书的优点还在于它的循序渐进，不会上来就让你头晕，每一章都建立在前一章的基础上，让你感觉学习过程非常顺畅。对于想要深入理解工程结构振动原理，并将其应用于实际工程设计中的工程师来说，这本书绝对是必备的参考书。

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这本书《工程结构的振动》，与其说它是一本技术手册，不如说它是一本思维指南。我在阅读它的过程中，最大的感受就是作者并不是在简单地“告知”你知识，而是在“引导”你去思考。比如，在讲解傅里叶变换在结构动力学中的应用时，它并没有直接抛出公式，而是先探讨了为什么需要对信号进行频域分析，以及不同频率分量对结构响应的影响。这种从“为什么”到“怎么做”的逻辑链条，让我觉得学习过程非常扎实。书中对于非线性振动的介绍，也让我眼前一亮。我之前接触的很多资料都集中在线性振动，但实际工程中，很多结构的非线性特性是不可忽视的。这本书就详细介绍了分岔、混沌等非线性现象，并给出了相应的分析方法。虽然这些内容对我目前的工作来说还不是直接必需，但它极大地拓宽了我的视野，让我意识到在未来的工程实践中，可能需要更加深入地研究这些问题。这本书的另一个亮点在于它的参考文献，非常全面，而且涵盖了不同时期的经典研究，为我进一步深入学习提供了宝贵的资源。

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《工程结构的振动》这本书，给我的整体感觉是“接地气”但又不失“深度”。它并没有回避复杂的数学模型，但又非常巧妙地用图形和实例来解释这些模型背后的物理含义。我尤其欣赏它在讲解多自由度系统振动时，那种由浅入深的方式。从二自由度系统开始，逐步过渡到更复杂的n自由度系统，并且详细解释了主振型和耦合振动的概念。这让我对结构的整体振动特性有了非常清晰的认知。书中还讨论了许多工程中常见的振动问题，比如旋转机械的不平衡振动、管道系统的流体振动等等，这些都是我在实际工作中经常会遇到的。它提供的分析方法和解决方案，很多都可以直接套用到我的实际工作中，大大提高了我的工作效率。我之前在处理一个关于高层建筑的风致振动问题时，书中关于风荷载模型和结构响应分析的章节，给了我很大的启发，让我能够更准确地评估结构的安全性。总的来说，这本书是一本集理论性、实用性和前瞻性于一体的优秀工程技术书籍。

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