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出版者:7-09999

作者:SINGIRESU S.RAO

出品人:

页数:1078

译者:

出版时间:2007-3-1

价格:315

装帧:

isbn号码:9780131207684

丛书系列:

图书标签:

• 机械振动
• 振动分析
• 机械工程
• 动力学
• 结构动力学
• 第四版
• 工程振动
• 振动理论
• 机械系统
• 振动控制

《机械振动：第四版》 引言 在物理世界的运转中，振动无处不在。从微观的原子尺度到宏观的巨型结构，从精密的仪器到庞大的工程设备，振动都是一个 fundamental 的现象。理解和控制机械振动，不仅是工程师们解决实际问题的关键，更是推动科学技术进步的基石。本书，《机械振动：第四版》，旨在为读者提供一个全面、深入且实用的机械振动理论学习平台。本书的编写，力求在理论的严谨性与应用的广泛性之间取得平衡，不仅阐述了机械振动学的基本原理，更着重于其在工程实践中的应用，帮助读者掌握分析、预测和解决实际工程问题所需的知识和技能。 本书的核心内容与结构 《机械振动：第四版》系统地涵盖了机械振动学的各个关键领域，从最基础的单自由度系统，逐步深入到多自由度系统、连续系统，并对非线性振动、随机振动等更复杂的议题进行了探讨。全书结构清晰，逻辑严谨，内容编排循序渐进，旨在让不同背景的读者都能有效地掌握相关知识。 第一部分：单自由度系统（Single-Degree-of-Freedom Systems） 本书的起点，也是核心基础，是单自由度系统的振动。这一部分将详细介绍： 振动的基本概念与分类： 什么是振动？自由振动、受迫振动、阻尼振动、无阻尼振动、线性振动、非线性振动等基本概念将被清晰界定，并阐述它们在实际中的体现。 无阻尼自由振动： 能量守恒原理在无阻尼系统中的应用，导纳和刚度对系统固有频率的影响。将引入质量-弹簧系统作为最基本的模型，详细推导其运动方程，并求解自然频率。 阻尼自由振动： 阻尼的物理意义，如粘性阻尼、干摩擦阻尼、结构阻尼等，以及它们如何影响系统的衰减行为。重点分析过阻尼、临界阻尼和欠阻尼三种情况下的振动响应，并引入阻尼比的概念。 无阻尼受迫振动： 当系统受到周期性外力作用时的响应。详细分析其稳态响应和瞬态响应，引入频率比、幅值放大系数和相角等重要概念。特别关注共振现象及其危害，以及如何通过改变系统参数来避免共振。 阻尼受迫振动： 结合阻尼效应，分析周期性外力作用下的系统响应。将探讨不同阻尼比下，系统对不同频率激励的响应特性，以及阻尼在减小共振幅值方面的重要作用。 能量法与瑞利法（Rayleigh’s Method）： 除了直接求解微分方程，还将介绍利用能量守恒原理估算系统固有频率的近似方法，这在处理复杂系统时尤为有用。 激励的特殊形式： 详细分析各种非周期性激励，如单位冲量响应、单位阶跃响应，以及它们如何描述系统对瞬时或突变输入的反应。 第二部分：多自由度系统（Multi-Degree-of-Freedom Systems） 在现实工程中，大多数机械系统并非简单的单自由度模型所能完全描述。因此，本书将深入探讨多自由度系统的振动特性： 多自由度系统的运动方程： 如何将具有多个相互关联的自由度的物理系统建模，并建立其运动方程。将使用拉格朗日方程或牛顿第二定律来推导。 无阻尼多自由度系统的自由振动： 求解多自由度系统的固有频率和振型。将介绍矩阵特征值问题，以及特征向量（振型）的物理意义，即各自由度相对位移的比例关系。 模态分析（Modal Analysis）： 介绍振动分解为一系列独立的模态振动的概念。理解模态叠加原理，以及如何利用模态分析来理解和预测复杂系统的振动行为。 阻尼多自由度系统的响应： 讨论如何处理多自由度系统中的阻尼。将介绍比例阻尼（Rayleigh damping）等简化模型，以及其对系统响应的影响。 振动分析的数值方法： 针对复杂的、难以解析求解的多自由度系统，本书将介绍常用的数值求解方法，如有限元法（Finite Element Method）在振动分析中的初步应用。 第三部分：连续系统的振动（Vibrations of Continuous Systems） 许多重要的机械构件，如梁、杆、板等，在振动时其变形是连续变化的，不能简单地用离散的自由度来描述。本书将触及这一领域： 弦的振动： 以最简单的弦为例，推导波动方程，并求解其固有频率和振型。 梁的振动： 详细推导梁的欧拉-伯努利梁理论，并分析梁的横向振动。将介绍不同边界条件（简支、固定、自由）对梁固有频率的影响。 其他连续系统简介： 简要介绍板、壳等更复杂连续系统的振动特性，并指出其在实际工程中的重要性。 第四部分：特殊类型的振动 为了更全面地理解振动现象，本书还将扩展到更复杂的振动类型： 非线性振动（Nonlinear Vibrations）： 讨论系统方程中包含非线性项时的振动行为。非线性振动可能出现有趣的现象，如超谐波、亚谐波、分岔和混沌等。 随机振动（Random Vibrations）： 现实世界的激励往往是随机的，而非确定的周期性函数。本书将介绍随机振动的基本概念，如功率谱密度（Power Spectral Density, PSD），以及如何分析系统在随机激励下的响应。 振动测量与分析（Vibration Measurement and Analysis）： 介绍常用的振动测量仪器（如加速度计、位移传感器）和数据采集系统。讲解如何对采集到的振动信号进行时域和频域分析，以及如何利用这些信息来诊断设备故障和评估系统性能。 第五部分：振动控制与应用 理论知识的最终目的是解决实际问题。本书的最后部分将聚焦于振动控制技术及其在工程中的广泛应用： 减振与隔振（Vibration Damping and Isolation）： 介绍各种减振和隔振原理与方法，如使用阻尼材料、安装隔振器、设计合理的支撑结构等。 主动控制（Active Control）： 介绍利用传感器、控制器和执行器来主动抵消或减小振动的技术，例如主动式减振器。 机械系统中的振动应用实例： 通过丰富的实例，展示机械振动理论在汽车悬挂系统、航空航天结构、桥梁工程、精密仪器设计、机械故障诊断等领域的实际应用。例如，分析发动机的振动对车辆舒适性的影响，以及如何通过结构设计来降低飞机结构在飞行过程中的振动。 学习方法与本书特色 《机械振动：第四版》在内容呈现上，始终贯穿着“理论与实践相结合”的理念。 严谨的数学推导： 所有重要公式和理论都基于扎实的数学推导，力求清晰易懂。 丰富的例题与习题： 每章都配有大量的例题，详细演示了如何运用所学知识解决具体问题。章末习题的难度和类型多样，能够帮助读者巩固和拓展所学内容。 工程实例贯穿： 在讲解理论的同时，不断穿插工程实例，让读者能够直观地理解理论在实际工程中的意义和应用。 清晰的图示与插图： 大量精心绘制的图示和插图，直观地展现了振动现象、系统模型和分析过程，大大增强了学习的直观性和趣味性。 循序渐进的难度： 从最简单的单自由度系统出发，逐步引入更复杂的概念和技术，适合不同学习阶段的读者。 结论 机械振动是理解和设计现代工程系统的基础。无论您是机械工程、航空航天工程、土木工程，还是其他相关领域的学生、研究人员或工程师，本书都将是您学习和掌握机械振动知识的宝贵资源。《机械振动：第四版》不仅是一本教材，更是一本解决实际工程挑战的指南，它将帮助您深入理解振动的奥秘，并能够自信地应对各种振动相关的问题，从而在您的职业生涯中取得更大的成就。

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这本书的作者绝对是一位“偏执”的学者，他对细节的把握到了令人发指的地步。我注意到，在几乎每一个重要的定义或定理的引入处，作者都会追溯其历史渊源或者引用相关的经典文献，这让整本书的知识体系显得无比坚实和可信。我记得有一次我在计算一个复杂的悬挂系统的固有频率时，遇到了一个数值不一致的问题，翻阅了好几本书都没找到答案，最后还是在这本书的某一节附录中，找到了关于数值积分方法的特定收敛性讨论，一下子就点亮了我的思路。此外，这本书在处理随机过程与振动响应的结合部分，也做得非常出色，不同于其他教材只是简单罗列公式，作者还深入探讨了不同随机输入模型（如白噪声、有色噪声）对系统动态行为的实际影响，这对于从事信号处理和状态监测的工程师来说，简直是宝藏级别的知识。总而言之，这本书的深度和广度，远超我的预期，它是一部真正意义上的“案头常备”的参考书。

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这本书的封面设计实在是太吸引人了，简约又不失专业感，那种深邃的蓝色和银色的字体搭配，让人一看就知道这不是一本泛泛之谈的入门读物。我是在一个非常偶然的机会下接触到这本书的，当时我正在为我的毕业设计寻找一些深入的理论支持，手头上的参考资料总感觉差点意思，总是在关键时刻掉链子。翻开这本书后，我立刻被它严谨的逻辑结构和详尽的公式推导所折服。作者显然在结构动力学和随机振动分析方面有着极其深厚的造诣，每一个章节的过渡都如同行云流水般自然，没有丝毫的拖沓感。特别是关于模态分析和阻尼理论的那几个章节，我印象特别深刻，那些复杂的概念被拆解得非常细致，配合着清晰的图示，即使是初次接触这些复杂模型的读者，也能很快抓住核心要点。我尤其欣赏作者在举例时所采用的实际工程背景，这让理论不再是空中楼阁，而是与现实紧密相连的实用工具。这本书为我解决设计中的一个关键瓶颈提供了决定性的思路，让我得以顺利完成项目，至今想来仍心存感激。

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说实话，这本书的排版风格有点像我大学时代最爱的那本经典教材，那种略带复古的严肃感，让人不自觉地就提高了阅读的专注度。我通常不怎么喜欢阅读过于厚重的专业书籍，但这本书的章节划分非常合理，每一章都像是一个独立的、可以被深入挖掘的知识模块。我最喜欢的部分是作者对非线性振动现象的处理方式，他没有停留在表面的描述，而是深入到相平面分析和庞加莱截面这些更高级的工具层面。读到那里，我仿佛又回到了研究生课堂上，和导师一起推导那些令人头疼的微分方程组。这本书的厉害之处在于，它既能让你在宏观上把握振动问题的全貌，又能在微观上提供精确的数学工具。我发现，当我在实际工作中遇到一些棘手的机械共振问题时，这本书里的某些特定章节，比如关于参数激励振动的讨论，总能给我提供一个全新的、更具洞察力的视角去审视问题。它不是那种读完一遍就束之高阁的书，而是那种需要反复翻阅、在不同工作阶段都能提供新启发的“工具箱”。

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我必须坦率地说，对于一个初学者来说，这本书的入门门槛可能稍微高了一点，它的语境和假设更多地倾向于已经具备了扎实的基础理论知识的读者。刚开始读的时候，我感觉像是在啃一块硬骨头，很多地方需要停下来，查阅其他的代数或微积分基础知识才能继续。但是，一旦你跨过了最初的障碍，你会发现自己获得了一个巨大的提升。这本书对于建立“工程直觉”非常有帮助。它不只是告诉你“应该怎么做”，更重要的是解释了“为什么必须这样做”。例如，在讨论能量法和虚功原理时，作者对这些物理概念的阐述，清晰地揭示了机械系统中能量是如何传递和耗散的。这对于我理解和设计那些具有特定能量吸收需求的结构至关重要。这本书的价值不在于让你快速得到一个答案，而在于培养你提出正确问题的能力。它强迫你思考背后的物理本质，而不是仅仅依赖软件模拟的结果。

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这本书的语言风格非常“德式”，严谨、精确，几乎不带任何多余的情感色彩，但正因为这种直白和准确，反而产生了一种独特的力量感。我最欣赏的一点是，它在引入新概念时，总能巧妙地将时间和空间维度上的振动现象联系起来，形成一个统一的分析框架。比如，在讨论傅里叶分析在模态分析中的应用时，它清晰地展示了如何从时域信号中剥离出系统的模态特性。书中的插图虽然看起来简单，但每一个都经过了深思熟虑，它们不是装饰品，而是帮助理解复杂几何关系和受力情况的关键辅助工具。我曾经尝试用这本书中的方法来分析一个高速旋转机械的不稳定问题，书中关于旋转机械动力学章节的论述，提供了比我之前使用的任何资料都更系统化的不稳定性判据。读完这本书，我感觉自己对机械系统的“动态行为”有了更深层次的敬畏和理解，它不再是简单的运动，而是一套严密遵循物理定律的复杂舞蹈。

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