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出版者:哈尔滨工程大学

作者:郑全逸

出品人:

页数:205 页

译者:

出版时间:2007年04月

价格:17.0

装帧:平装

isbn号码:9787810739863

丛书系列:

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《机械系统动力学分析：从基础理论到工程实践》 本书旨在为读者构建一套扎实的机械系统动力学分析理论体系，并强调理论知识在解决实际工程问题中的应用。内容涵盖了从经典力学的基本原理出发，系统地阐述了刚体动力学、多体系统动力学以及振动分析等核心概念。 第一部分：刚体动力学基础 本部分将深入剖析刚体动力学的基本概念和方法。我们将从牛顿运动定律出发，介绍力的概念、功、能、冲量、动量等基本物理量，并详细讲解如何应用这些概念来描述和分析单刚体的运动。 运动学分析：详细讲解了描述刚体运动的各种方法，包括位置、速度、加速度的表示，以及角位移、角速度、角加速度的概念。我们会重点介绍欧拉角、旋转矩阵、四元数等描述刚体空间姿态的数学工具，并分析它们在不同场景下的优劣。 动力学分析：着重于如何应用牛顿-欧拉方程和拉格朗日方程来建立刚体的动力学模型。我们将详细推导这些方程，并结合实例演示如何求解其运动方程。同时，会深入探讨惯性张量、动量矩、角动量等概念，以及它们在分析复杂运动中的作用。 约束与广义坐标：系统地介绍约束力及其对系统自由度的影响，并讲解如何引入广义坐标来简化多体系统的描述。我们将分析各种类型的约束，例如固定约束、滑动约束、滚动约束等，并演示如何将其转化为数学方程。 第二部分：多体系统动力学 本部分将视角从单刚体扩展到由多个相互连接的刚体组成的系统。我们将探讨如何有效地建立和分析多体系统的动力学模型。 系统运动方程的建立：介绍几种主流的多体系统动力学建模方法，包括拉格朗日方法、牛顿-欧拉方法以及基于Kane方程的方法。我们将详细阐述每种方法的原理、适用范围和优缺点，并通过具体的工程实例，如机械臂、车辆悬挂系统等，展示如何运用这些方法建立系统的运动方程。 自由度与约束分析：深入分析多体系统的自由度，以及如何通过引入约束方程来描述部件之间的相对运动。我们将探讨如何识别和处理系统中的冗余约束，以及如何利用D'Alembert原理等来简化方程组。 动力学仿真与结果分析：讲解如何利用数值积分方法求解多体系统的运动方程，并分析仿真结果。我们会介绍几种常用的数值积分算法，如Runge-Kutta方法，并讨论其精度和稳定性。同时，将指导读者如何解读和分析仿真得到的位移、速度、加速度、力和力矩等数据，并从中提取有价值的工程信息。 第三部分：机械振动理论与应用 本部分将聚焦于机械系统中普遍存在的振动现象，从理论上深入剖析振动的产生机制、传播规律及其影响，并提供相应的控制方法。 单自由度系统振动：详细介绍自由振动、受迫振动、阻尼振动等基本概念。我们将推导单自由度系统的运动方程，并分析其固有频率、阻尼比等关键参数。我们会通过弹簧-质量系统等典型模型，讲解如何理解和预测系统的振动特性。 多自由度系统振动：将振动分析的范围扩展到多自由度系统。我们将介绍质量矩阵、刚度矩阵、阻尼矩阵等系统参数，并重点讲解模态分析的原理和方法。我们将通过实际案例，如桥梁、建筑结构的振动分析，说明如何进行模态分析以识别系统的固有频率和振型，从而规避共振风险。 振动控制与减振降噪：探讨有效的振动控制策略和减振降噪技术。我们将介绍不同的减振器类型、隔振设计原理，以及主动控制与被动控制的优劣。内容将涵盖如何通过改变系统参数、增加阻尼、采用隔振材料等手段来降低振动幅度和噪声水平，并结合汽车悬挂系统、工业设备的减振设计等实例进行说明。 第四部分：工程实践案例与方法 在掌握了上述理论知识后，本部分将通过一系列贴近实际工程的案例，引导读者将理论应用于解决具体问题，并介绍一些常用的工程分析方法。 典型机械系统的动力学建模与分析：选取如行星齿轮减速器、飞机起落架、机器人关节等具有代表性的机械系统，演示如何根据其实际结构和工作环境，运用前面所学的理论知识进行动力学建模和分析。我们将详细讲解建模过程中的关键步骤，包括确定系统自由度、建立运动方程、施加载荷和约束等。 有限元法在动力学分析中的应用：介绍有限元方法在处理复杂结构动力学问题中的强大能力。我们将阐述有限元法的基本原理，包括离散化、单元选择、组装刚度矩阵和质量矩阵等，并讲解如何利用有限元软件进行模态分析、瞬态动力学分析和频率响应分析。 动力学仿真软件的使用与技巧：指导读者如何熟练使用主流的动力学仿真软件（例如ADAMS、Simulink等），并分享一些实用的技巧和注意事项。我们将演示如何导入模型、设置仿真参数、进行求解以及后处理分析，以提高仿真效率和结果的准确性。 问题诊断与优化设计：通过对工程实例中出现的动力学问题进行分析，例如强度不足、稳定性差、振动过大等，指导读者如何运用动力学理论和仿真结果来诊断问题根源，并提出相应的优化设计方案，以提升机械系统的性能和可靠性。 本书力求理论与实践相结合，在详细讲解基本原理的同时，提供丰富的工程案例和仿真指导。通过学习本书，读者将能够深刻理解机械系统的运动规律，掌握分析和解决复杂动力学问题的能力，为从事机械设计、制造、研究等相关领域的专业工作打下坚实的基础。

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作为一个已经工作了一段时间，想重新捡起专业知识的工程技术人员来说，我最看重的是知识的“可用性”。这本书在这方面做得非常到位。它不仅仅是理论的堆砌，更像是一本实战手册。书中每一个核心概念的阐述后，紧接着就是一系列精心设计的应用案例，这些案例的选择非常贴近现代工程中的实际场景，而非仅仅是经典的力学玩具。比如，它对非保守系统能量分析的应用，不仅仅停留在简单的摩擦力上，而是延伸到了阻尼振动在精密仪器中的控制策略上。这种紧密的理论与实践的结合，让我能够迅速地将书中的知识点与我日常工作中遇到的具体难题产生连接，极大地提高了学习的效率和针对性，真正做到了学以致用。

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这本书的语言风格是一种非常独特、融合了严谨与灵动的调性。它既保持了科学著作应有的精确无误，用词措辞都极为考究，没有丝毫的模糊地带；同时，作者在解释那些公认的难点和易混淆的概念时，又展现出一种近乎幽默或富有启发性的叙事方式。比如，在解释张量在描述物理量中的必要性时，作者用了一个非常形象的比喻，一下子就将原本晦涩的数学概念变得直观易懂。这种文字上的魅力，有效地缓解了理论力学本身的枯燥感，让我在长时间的阅读中也能保持高度的思维活跃度，甚至会时不时地产生一种“原来如此”的豁然开朗感。对于那些容易在纯粹的公式推导中迷失方向的读者来说，这种人文关怀式的写作是极其宝贵的。

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这本书的装帧设计真是让人眼前一亮，那种沉稳又不失现代感的封面，握在手里沉甸甸的，立刻就能感受到它蕴含的分量。我之前在网上看到图片的时候还担心会是那种过分学院派、显得陈旧的风格，结果实物拿在手里，那种纸张的质感和油墨的清晰度都远超我的预期。尤其是内页的排版，真的是花了心思。复杂的公式和图形，在不同层次的字体和字号的运用下，显得井井有条，即便是初学者也能相对轻松地定位到关键信息，不会被密密麻麻的文字信息淹没。不得不提的是，作者在章节划分和内容逻辑上的梳理也极为出色，从基础概念的引入到深入问题的探讨，过渡得非常自然流畅，仿佛有一位经验丰富的导师在旁边耐心引导。这种对细节的打磨，很大程度上提升了阅读体验，让人在面对那些抽象的物理概念时，也能保持相对高的专注度和学习热情。

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从学习进阶的角度来看，这本书的难度梯度设置堪称艺术品。它显然不是一本给完全零基础入门者准备的“速成读物”，而是为那些已经具备基础力学常识，渴望迈向更高层次分析的学生或研究人员准备的“进阶阶梯”。前几章的布局非常稳健，确保读者对基础框架有牢固的把握；然而，一旦进入到高级主题，比如刚体动力学或变分原理的部分，其难度陡然提升，对读者的数学准备提出了很高的要求。这种故意设置的“挑战区”，实际上是对读者学习成果的一次有效检验和再塑。它不会轻易地让你感到满足，总是能推出新的、更复杂的结构让你去思考，这种持续的挑战性，正是驱动我不断深入下去的最大动力，它迫使我不断地查阅和巩固更高阶的数学工具。

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这本书在理论阐述上的深度和广度，绝对是教科书级别的典范，但更难得的是，它并没有停留在空泛的理论描述上。我特别欣赏作者处理“模型建立”这一环节的方式。许多教材往往只是简单地给出一个理想化的模型，然后直接套用公式，但这本书却非常详尽地剖析了从实际物理现象到抽象数学模型的每一步心路历程——为什么要引入理想化假设？这些假设在实际中会带来多大的误差？如何通过更复杂的条件来修正模型以贴近真实？这种层层递进的剖析，真正培养了读者将物理直觉转化为数学语言的能力。阅读过程中，我感觉自己不再是机械地记忆结论，而是在参与一场严谨的科学探究过程，这对于建立扎实的理论根基至关重要，也为后续解决更复杂的开放性问题打下了坚实的基础。

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