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出版者:未定义出版社

作者:

出品人:

页数:816

译者:

出版时间:2005-02-01

价格:115.00

装帧:Paperback

isbn号码:9780071181747

丛书系列:

图书标签:

• 振动
• 机械振动
• 结构动力学
• 振动理论
• 工程力学
• 机械工程
• 物理学
• 数学模型
• 分析方法
• 动力系统

机械动力学基础：深入探索振动现象与控制的权威指南 内容概要： 本书旨在为读者提供一套全面、深入且实用的机械动力学基础知识体系，重点聚焦于机械系统中的振动现象、分析方法以及控制策略。本书内容涵盖从最基础的单自由度系统分析到复杂的多自由度系统建模，并扩展至连续介质的振动理论，旨在培养读者对机械系统动态行为的深刻理解和解决实际工程问题的能力。 第一章：振动基础与建模 本章首先确立了机械动力学研究的基石。我们从物理学角度重新审视振动——系统偏离平衡位置后周期性往复运动的本质。内容从最简单的无阻尼、自由振动系统开始，详细推导了单自由度系统的运动微分方程（二阶常微分方程），并精确求解了其简谐响应。随后，引入阻尼效应，区分粘性阻尼、库仑阻尼和滞后阻尼，并深入分析了阻尼对系统振动衰减特性的影响。 等效化与自由度概念： 本章重点阐述了如何将复杂的实际机械装置简化为理想化的数学模型。我们介绍了概念化的“自由度”定义，并演示了如何通过能量法（拉格朗日方程的初步应用）和牛顿第二定律，建立包含弹簧、质量和阻尼元件的离散系统模型。针对扭转振动和线性化处理，也进行了详尽的讨论。 第二章：强迫振动与共振现象 本章转入对外部激励下系统响应的研究。我们将重点分析周期性激励（如简谐力、脉冲力）和瞬态激励（如冲击载荷）对系统动态行为的影响。 稳态响应分析： 详细推导了有阻尼单自由度系统在简谐激励下的稳态响应，包括位移、速度和加速度的幅值与相位关系。共振现象作为本章的核心，被深入剖析——系统在特定频率下响应急剧增大的物理机制、共振峰值的影响因素（阻尼比）以及工程中如何规避或利用共振。我们引入了频率响应函数（FRF）的概念，并展示了其在系统识别中的应用。 瞬态响应与峰值预测： 对于冲击激励，本书采用阶跃函数和冲激函数的积分形式，求解系统的瞬态响应。重点讨论了峰值超调（Overshoot）的计算方法，这对于评估结构在地震或碰撞载荷下的安全性至关重要。 第三章：多自由度系统动力学 随着机械系统复杂度的增加，单自由度模型已不足以准确描述其实际行为。本章将振动分析提升到多自由度（MDOF）层面。 矩阵动力学基础： 引入了系统的质量矩阵 ($mathbf{M}$)、阻尼矩阵 ($mathbf{C}$) 和刚度矩阵 ($mathbf{K}$)，建立了描述MDOF系统的矩阵形式运动方程。 无阻尼自由振动： 详细推导了无阻尼MDOF系统的特征值问题，即求解系统的固有频率（特征值）和主振型（特征向量）。通过特征正交性，系统可以解耦为一系列独立的单自由度系统，从而简化分析。 模态分析： 本章的精髓在于模态分析。我们不仅计算了前几阶模态的频率和振型，还深入探讨了振型在描述系统不同运动模式中的物理意义。通过模态叠加法（Modal Superposition Method），展示了如何利用模态信息合成系统对任意激励的响应，这是现代有限元分析（FEA）的基础。 有阻尼MDOF响应： 讨论了实际工程中，阻尼矩阵通常与质量和刚度矩阵不成比例（非比例阻尼）的情况。虽然精确求解复杂，但我们介绍了近似解法，如有效阻尼比的概念，以及在特定应用中采用比例阻尼假设的合理性。 第四章：连续体振动与场量描述 本章将研究对象的范围从离散的质点系统扩展到连续体，如梁、杆、膜和板，这构成了结构动力学的基础。 一维波动方程： 从牛顿定律和能量原理出发，推导了无轴向力杆的微小纵向振动方程，即一维波动方程。通过分离变量法求解，得到了无穷多个固有频率和对应的正弦/余弦振型函数。 梁的横向振动： 重点分析了欧拉-伯努利梁（Euler-Bernoulli Beam）在不同边界条件（简支、固端、自由）下的振动特性。详细讨论了梁的弯曲刚度对固有频率的决定性影响。 有限元方法的初步接触： 简要介绍了如何使用基础的常微分方程解法，引导读者理解如何将连续体离散化为有限元模型，从而过渡到更高级的结构动力学分析软件的应用。 第五章：非线性振动与随机振动 本章探讨了超越线性系统假设的更现实的振动问题。 非线性系统的分析： 讨论了产生非线性的常见原因（如刚度非线性——受拉伸或压缩的悬臂梁；阻尼非线性——平方阻尼）。重点介绍了相平面法和定性分析，用于理解如范德波尔（Van der Pol）振荡器等自激振动现象。对于保守非线性系统，引入了等效线性化方法进行近似分析。 随机振动理论： 现实世界中的激励（如风荷载、湍流、地震地面运动）通常是随机的。本章介绍了随机过程的基础知识，特别是平稳随机过程。使用功率谱密度（PSD）描述输入激励的能量分布，并推导了系统在随机输入下的均方根响应和峰值预测。这对于评估结构在不确定载荷下的可靠性至关重要。 第六章：振动测量与主动控制 本章将理论分析与工程实践相结合，探讨振动如何被测量、诊断以及如何被主动干预和控制。 振动测试与传感器： 详细介绍了加速度计（压电式、电容式）、应变计在振动测试中的应用。讲解了信号调理、采样定理（Nyquist Rate）以及傅里叶变换（FFT）在频域分析中的关键作用，用于识别系统的固有频率和阻尼比。 振动控制策略： 重点介绍两种主要的控制思路： 1. 被动控制： 深入分析了隔振器（Isolation Mounts）的设计原理，基于振动传递率函数，解释了在不同激励频率下，如何选择合适的隔振器刚度和阻尼来最小化传递到上部结构的反作用力。同时，讨论了调谐质量阻尼器（TMD）的原理和设计步骤，用于抑制特定频率的共振峰。 2. 主动控制： 介绍了基于反馈控制的振动抑制概念，例如应用压电作动器或磁流变阻尼器。通过简单的反馈回路设计（如PD控制器），展示了主动控制如何根据实时监测的系统状态来动态调整系统的刚度或阻尼，以实现更优异的抑制效果。 本书的组织结构旨在遵循从简单到复杂、从理论到应用的逻辑线索，确保读者不仅掌握了分析工具，更能理解这些工具背后的物理意义，从而能够自信地应对复杂的机械系统动力学挑战。

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这本《FUNDAMENTALS OF VIBRATIONS》的书名本身就带着一种厚重感，仿佛是通往复杂振动世界的一扇坚实大门。我迫切地想知道，它究竟能为我揭示哪些关于振动的奥秘。我希望它能够从最基础的动力学原理出发，比如牛顿定律、能量守恒定律等，然后逐步过渡到振动系统的数学描述。单自由度系统的分析想必是重中之重，包括自由振动、阻尼振动以及受迫振动。我很想看到书中如何处理不同的阻尼形式，比如粘滞阻尼、库仑阻尼等，以及它们对系统响应的影响。更进一步，我期望书中能深入探讨多自由度系统的振动特性，这对于分析更复杂的工程问题至关重要。比如，如何通过模态分析来理解一个结构的固有频率和振动模式？书中是否会介绍一些实用的数值方法，如有限元法，来处理那些无法解析求解的复杂系统？我对书中的公式推导过程非常关注，希望它们能够严谨而清晰，并且能够解释清楚每一个步骤背后的物理意义，而不是仅仅给出一堆让人费解的数学符号。此外，如果书中能够穿插一些历史发展的脉络，介绍一些关键的振动理论研究者和他们的贡献，那将为学习过程增添一份人文色彩，让我不仅仅是学习理论，更能体会到科学进步的艰辛与辉煌。

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这本书的封面设计就给人一种沉静而深入的感觉，一种严谨的学术气息扑面而来，让我对接下来的阅读充满了期待。我一直对物理学中的动态现象很感兴趣，尤其是在工程和材料科学领域，振动无处不在，从微小的原子尺度到宏伟的桥梁结构，都逃脱不了振动的规律。我希望这本书能够系统地梳理振动学的基本概念，比如简谐振动、阻尼振动、受迫振动等等，并且能够清晰地阐述它们背后的数学模型和物理原理。我尤其期待书中能够有丰富的图示和案例分析，这对于我这样更倾向于直观理解的学习者来说至关重要。能否用生动形象的比喻来解释抽象的物理概念？能否通过实际工程中的例子来展示振动理论的应用价值？比如，分析一下汽车悬挂系统是如何通过阻尼来减缓颠簸的，或者分析一下建筑结构在地震中的响应是如何与振动原理相关的。我希望这本书不仅仅是知识的堆砌，更是一次引导读者深入思考和探索的旅程。它能否教会我如何分析一个复杂的振动系统，如何通过数学建模来预测其行为，甚至如何设计出能够抑制或利用振动的系统？我对书中的数学推导部分也抱有很高的期望，希望它能够循序渐进，清晰明了，而不是一味地堆砌公式，让人望而却步。一个好的教科书应该能够引导读者一步步地掌握核心概念，并鼓励他们独立解决问题。

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看到《FUNDAMENTALS OF VIBRATIONS》这个书名，我立刻感受到了一种严谨而深入的学术氛围，仿佛它是一本能够系统构建我关于振动学知识体系的宝典。我非常期待书中能够清晰地梳理振动学的基本概念，从最基础的振动描述，比如振幅、频率、周期、相位，到更复杂的振动类型，如简谐振动、阻尼振动、受迫振动。我希望书中能够深入地阐述这些基本振动类型的数学模型，并辅以大量的图示和实例，让我能够真正理解这些抽象公式背后的物理意义。特别是关于受迫振动和共振的章节，我希望它能够详尽地解释共振现象的产生机制、发生条件以及共振可能带来的巨大影响，并能结合一些经典的工程案例，让我深刻认识到振动控制的重要性。此外，如果书中还能涉及一些更高级的概念，比如多自由度系统的振动分析，或者介绍一些数值计算方法在振动分析中的应用，那将是对我现有知识的极大拓展，让我能够更好地应对复杂的工程挑战。

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这本《FUNDAMENTALS OF VIBRATIONS》的书名，让我联想到无数的物理现象，从微观粒子的振动到宏观结构的共振，它们共同构成了我们物理世界中动态的一面。我期待这本书能够为我打开一扇通往这一领域的智慧之门。我希望书中能够从最基础的动力学概念讲起，比如振动的定义、描述振动的基本物理量（振幅、频率、相位等），以及不同类型的振动（自由振动、受迫振动、阻尼振动）。我尤其关注书中对简谐振动的讲解，希望它能用清晰的数学语言和直观的图示来解释简谐振动的数学模型，比如正弦和余弦函数在描述振动中的作用。接着，我期望书中能够深入到阻尼振动的概念，理解阻尼是如何影响振动的能量和衰减速度的，并能区分不同类型的阻尼。对于受迫振动，我希望书中能详细阐述其数学模型，特别是关于共振现象的讨论，包括共振频率的计算以及共振可能带来的严重后果。如果书中还能涉及一些更复杂的振动系统，比如多自由度系统的振动，或者一些非线性振动的初步概念，那就更好了，这将极大地拓展我的知识边界。

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我一直对物理世界的动态变化深感兴趣，而振动则是其中最普遍、最基础的现象之一。当看到《FUNDAMENTALS OF VIBRATIONS》这本书时，我仿佛看到了一个系统梳理和深入理解振动学的机会。我期待这本书能够从最基本、最核心的概念入手，比如振动的定义、描述振动状态的关键参数（如振幅、角频率、相位）。我希望它能够清晰地阐述简谐振动的数学模型，并能够解释清楚这些数学表达式背后的物理意义。紧接着，我希望书中能够逐步引入阻尼的概念，让我理解能量如何从振动系统中耗散，以及不同程度的阻尼对振动行为的影响。我特别期待关于受迫振动的章节，因为它直接关系到许多实际工程问题，比如共振的发生及其潜在的破坏力。书中是否会通过具体的例子，比如分析一个乐器发声的原理，或者解释房屋在风中的摇摆，来帮助我更直观地理解这些理论？我希望书中能够提供一些实际的应用案例，让我看到振动理论在工程、材料科学、甚至生物医学领域的广泛应用。

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翻开这本书，我脑海中立刻浮现出那些我们生活中无处不在的振动现象：风吹过树叶的沙沙声，水面泛起的涟漪，甚至是我们每一次心跳的节奏，都与振动息息相关。我希望《FUNDAMENTALS OF VIBRATIONS》能够为我提供一个系统性的框架，来理解这些看似随机的动态过程背后的规律。从最简单的弹簧-质量系统开始，我期待书中能够详细阐述简谐振动的特性，包括振幅、频率、周期等参数的物理意义。然后，我希望它能深入到阻尼振动的范畴，理解能量耗散是如何影响振动衰减的，并区分过阻尼、临界阻尼和欠阻尼等不同情况。受迫振动的章节则是我最期待的部分之一，我希望能够清晰地理解共振现象是如何产生的，以及它可能带来的巨大影响，无论是积极的（如超声波清洗）还是消极的（如桥梁倒塌）。书中对于共振的解释是否能够配以生动的图示，比如展示不同频率下振幅的变化曲线，或者通过一些历史上的共振灾难案例来警示我们？我更希望书中能够探讨非线性振动，因为许多实际系统都表现出非线性特性，而线性理论往往无法完全描述它们的行为。

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这本书的题目《FUNDAMENTALS OF VIBRATIONS》就像一个承诺，预示着它将带领我进入振动学的核心世界。我最期待的是书中能够以一种易于理解的方式，系统地介绍振动学的基本原理。这包括对振动的定义、描述振动的基本物理量（如振幅、频率、周期、相位）的清晰阐述。我希望书中能够详细讲解简谐振动的数学模型，比如如何用微分方程来描述一个简单的振动系统，以及如何求解这些方程。接着，我迫切地希望书中能够深入到阻尼振动的概念，理解阻尼的不同形式（如粘滞阻尼、干摩擦阻尼）以及它们如何影响振动的衰减过程。对于受迫振动，我特别期待能够深入理解共振现象，比如它发生的条件、共振时的响应特性，以及如何避免共振带来的不利影响。如果书中能够提供一些实际的工程案例，比如分析桥梁在风中的振动，或者解释机械设备的噪声和振动，那就太好了。我希望这本书不仅能教会我理论知识，更能培养我分析和解决实际振动问题的能力。

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《FUNDAMENTALS OF VIBRATIONS》这本书的书名就点明了其核心主题，它在我看来，是一次系统学习振动学基础知识的绝佳机会。我迫切地想知道，这本书将如何构建我对振动世界的认知。我期待它能从最基本的动力学原理出发，为我铺垫好理解振动现象的基石。我希望它能够清晰地阐述振动的定义、描述振动的基本物理量（如振幅、频率、周期、相位）以及不同类型的振动（自由振动、受迫振动、阻尼振动）。我尤其希望书中在介绍简谐振动时，能够用通俗易懂的语言和丰富的图示来解释其数学模型，让我能够直观地理解振动的周期性和规律性。接着，我期望书中能够深入探讨阻尼振动的概念，让我理解能量如何在振动系统中耗散，以及不同程度的阻尼对振动过程的影响。对于受迫振动，我最期待的是关于共振现象的详细解析，希望它能清楚地解释共振的发生条件，以及共振可能带来的巨大影响，无论是积极的工程应用还是潜在的危险。

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《FUNDAMENTALS OF VIBRATIONS》这个书名，对我来说，代表着深入理解我们物理世界动态运转规律的一条必经之路。我期待这本书能以一种系统而全面的方式，为我展现振动学的全貌。我希望它能从最基础的动力学原理出发，逐步引导我理解振动的本质，包括如何用数学语言精确地描述振动，以及振幅、频率、周期、相位等基本参数的物理含义。我尤其关注书中对简谐振动的讲解，希望它能通过清晰的推导和生动的图示，让我彻底掌握简谐振动的数学模型。接下来，我期望书中能够深入到阻尼振动的世界，让我理解能量耗散是如何影响振动行为的，并能够区分不同类型的阻尼。对于受迫振动，我希望它能清晰地解释共振现象是如何产生的，以及共振在实际工程中可能带来的巨大影响，无论是积极的应用还是需要极力避免的危险。如果书中还能提供一些实际的案例分析，比如汽车的悬架系统、桥梁的抗风设计等，那就更能加深我对这些理论知识的理解和应用。

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当我看到《FUNDAMENTALS OF VIBRATIONS》这本书的名字时，我立刻联想到生活中的种种动态现象，从自然界中的潮汐起伏到人造机械的规律运转，振动无处不在，它是理解许多物理现象的钥匙。我希望这本书能够为我提供一个扎实的理论基础，让我能够系统地掌握振动学的基本原理。我期望书中能够从最简单的振动模型开始，比如单自由度系统，详细介绍简谐振动的数学描述，以及振幅、频率、相位等关键参数的物理意义。然后，我希望它能够深入到阻尼振动的分析，让我理解阻尼是如何影响振动能量的耗散和衰减过程的，并能区分不同的阻尼类型。对于受迫振动，我最期待的是关于共振的讨论，希望书中能清晰地解释共振的发生条件、共振时的系统响应，以及共振在工程应用中的重要性，无论是有益的应用还是需要避免的危害。如果书中还能引入一些多自由度系统的概念，或者介绍一些更复杂的振动分析方法，那就更令人兴奋了，这将帮助我拓展对更复杂物理系统的理解。

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