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出版者:国防工业

作者:刘玮

出品人:

页数:230

译者:

出版时间:2006-8

价格:24.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787118045482

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
• 教材
• 理工科
• 大学教材
• 应力
• 变形

好的，这是一份关于一本名为《结构动力学基础》的图书的详细简介，该书内容与“材料力学”并无直接关联，侧重于结构在动态载荷作用下的响应分析： 《结构动力学基础：理论、方法与工程应用》 作者：[此处可假设作者姓名，例如：张伟、李明] 出版社：[此处可假设出版社名称，例如：高等教育出版社] --- 内容概述与编写理念 《结构动力学基础》旨在为土木工程、机械工程、航空航天工程以及相关学科的高年级本科生、研究生及工程专业人员提供一套全面、系统且注重实践的结构动力学理论框架和分析工具。本书的编写严格遵循工程实际需求，从最基本的振动理论出发，逐步深入到复杂系统的建模、解析解与数值解法，最终聚焦于地震工程、冲击与爆炸响应等前沿工程问题。 本书的叙事逻辑是“从单自由度到多自由度，从确定性到随机性，从解析到数值”的渐进式构建。我们深刻理解，动力学分析是连接理论力学与实际工程灾害预防的关键桥梁。因此，书中每一个概念的引入都辅以清晰的物理图像和详实的数学推导，确保读者不仅“知其然”，更能“知其所以然”。 第一部分：单自由度系统动力学（The Dynamics of SDOF Systems） 本部分是理解所有复杂动力学问题的基石。我们详细探讨了线性和非线性单自由度系统的振动特性。 核心内容包括： 1. 自由振动分析： 系统的固有频率、阻尼比的物理意义和确定方法。对粘性阻尼、库仑阻尼和材料阻尼的数学模型进行了详尽的比较，并分析了阻尼对系统响应的影响。 2. 受迫振动分析： 稳态响应（谐响应）的解析解推导，重点阐述了共振现象的机理、临界转速的概念以及隔振设计的基本原则。 3. 瞬态响应与暂态过程： 脉冲载荷、阶跃载荷作用下的系统响应求解，包括利用拉普拉斯变换和卷积积分求解初始条件下的系统行为。 4. 非线性动力学初步： 引入了 Duffing 振子，通过相平面分析法初步展示非线性对系统行为（如跳振、软硬化特性）的复杂影响，为后续的深入研究奠定基础。 第二部分：多自由度系统动力学（The Dynamics of MDOF Systems） 将理论扩展到实际工程结构——具有多个离散质量和刚度单元的系统。本部分是全书的重心之一。 重点解析： 1. 运动微分方程的建立： 详细介绍了牛顿第二定律法、虚功原理法（达朗贝尔原理）以及最权威的拉格朗日方程法在建立离散多自由度系统矩阵方程 $mathbf{M}ddot{mathbf{x}} + mathbf{C}dot{mathbf{x}} + mathbf{K}mathbf{x} = mathbf{f}(t)$ 过程中的应用。 2. 无阻尼自由振动： 详细推导了广义特征值问题 $mathbf{K}oldsymbol{Phi} = lambda mathbf{M}oldsymbol{Phi}$，重点讲解了模态分析（Modal Analysis）的物理意义，包括主振型（Eigenmodes）的正交性及其对动力响应分解的贡献。 3. 有阻尼系统的响应求解： 由于完全阻尼矩阵的复杂性，本书着重讲解了比例阻尼（Rayleigh Damping）和模态叠加法（Modal Superposition Method）在求解系统瞬态响应中的应用，强调了选取有效模态数量对计算精度的影响。 4. 模态分析的应用： 讨论了模态正交性、模态振型在结构设计中的指导意义，以及如何通过实验模态分析（EMA）数据验证理论模型的准确性。 第三部分：连续体动力学与动力刚度法（Dynamics of Continuous Systems） 本部分将焦点从离散模型转移到梁、杆等连续体结构。 1. 波动方程的推导与求解： 以欧拉-伯努利梁为例，推导其运动微分方程，并求解无阻尼、无约束情况下的固有频率和振型，探讨纵向、弯曲和扭转振动。 2. 动力刚度法（Impedance Method）： 介绍了一种高效的数值方法，特别适用于周期性结构（如轨道梁、长管道）的频响分析。该方法通过频率相关的刚度矩阵直接分析系统的传递函数，有效避免了大规模模态求解。 第四部分：动力问题的数值方法与工程实例（Numerical Methods and Applications） 现代工程分析几乎离不开计算机模拟，本部分聚焦于如何使用数值工具求解复杂的动力学问题。 1. 时间积分方法： 详细介绍了求解非线性瞬态响应的直接积分法，包括中心差分法、Newmark-$eta$ 法和龙格-库塔法。特别对比了显式和隐式方法的稳定性和计算效率。 2. 有限元法在动力学中的应用： 阐述了如何利用有限元软件（如 ABAQUS, ANSYS）对结构进行动力学建模，包括质量矩阵和刚度矩阵的自动集成，以及隐式/显式分析的设置。 3. 抗震分析基础： 专门设立章节讨论实际地震动输入。介绍了地震波的特性、反应谱的构造与应用，以及反应谱法和时程分析法在结构抗震设计中的适用条件与步骤。 4. 随机振动理论简介： 对于风荷载、海洋波浪等随机激励问题，引入了随机过程的基础概念，并介绍了功率谱密度（PSD）在确定结构均方根响应中的应用。 适用对象与特色 教材定位： 本书可作为“结构动力学”、“振动控制基础”或“工程振动分析”等课程的指定教材。 注重工程实际： 书中包含大量的工程案例分析，如桥梁的行车振动、高层建筑的抗风设计、机械设备的动态平衡等，理论推导与工程实践紧密结合。 数学严谨性： 虽然侧重应用，但对矩阵代数、特征值分解等数学工具的使用保持了高度的严谨性。 软件工具集成： 提供了大量基于 MATLAB/Python 的示例代码，帮助读者实现对理论公式的快速验证和对复杂问题的数值模拟。 《结构动力学基础》力求以严谨的学术态度，清晰的逻辑结构，为读者构建一个坚实的动力学分析平台，使其能够准确预测和控制结构在各种动态载荷下的安全性和服役性能。

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