具体描述
This book gives comprehensive coverage of mechanical science for HNC/HND students taking mechanical engineering courses, including all topics likely to be covered in both years of such courses, as well as for first year undergraduate courses in mechanical engineering. It features 500 problems with answers and 200 worked examples. The third edition includes a new section on power transmission and an appendix on mathematics to help students with the basic notation of calculus and solution of differential equations.
现代土木工程中的结构动力学与抗震设计 作者： [此处可填写虚构的作者名，如：张伟, 李明] 出版社： [此处可填写虚构的出版社名，如：蓝天科技出版社] 图书简介： 在人类文明的进程中，建筑与结构始终是衡量技术进步的重要标志。然而，随着结构规模的增大、材料的革新以及对安全与舒适性要求的日益提高，传统的静力学分析方法已远远不能满足现代工程实践的需求。自然界中，地震、强风、爆炸等动态载荷的突袭，对工程结构的韧性和可靠性提出了严峻的挑战。本书《现代土木工程中的结构动力学与抗震设计》正是在这样的背景下应运而生，它旨在为土木、结构、桥梁、机械工程等领域的专业人士、研究人员以及高年级本科生和研究生，提供一套全面、深入且实用的结构动力学理论基础和抗震设计方法论。 本书内容跨越了从最基础的振动理论到复杂的非线性动力响应分析，再到前沿的隔减震技术应用，结构严谨，逻辑清晰，注重理论与工程实践的紧密结合。全书共分为五个主要部分，共计二十章，力求构建一个完整的知识体系。 第一部分：结构动力学基础理论 (Fundamentals of Structural Dynamics) 本部分是理解后续所有高级主题的基石。我们从最简单的单自由度系统（SDOF）的自由振动和受迫振动分析入手。详细阐述了系统的质量、刚度和阻尼参数的物理意义及其在数学模型中的表达。重点探讨了系统固有频率和阻尼比的概念，以及如何通过解析法（如拉普拉斯变换法、复指数法）求解运动方程。 随后，内容扩展至多自由度系统（MDOF）。通过建立质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵，引入了模态分析（Modal Analysis）的核心概念。详细推导了特征值问题，解释了主坐标变换法，使复杂的多自由度问题得以简化为一组相互独立的单自由度系统进行求解。本部分还特别加入了连续体系统的动力学基础，简要介绍了梁、板等弹性体的基本振动模式，为深入研究复杂结构打下基础。对阻尼的模拟，特别是黏性阻尼、库仑阻尼和材料阻尼的工程适用性进行了细致的比较分析。 第二部分：随机振动与地震工程基础 (Random Vibrations and Earthquake Engineering Basics) 现代工程结构所承受的动态荷载，尤其是地震和风荷载，往往表现出随机性和不确定性。本部分聚焦于如何用概率论和随机过程的理论来描述和分析这类载荷。我们引入了随机过程的基本概念，如平稳性、遍历性、功率谱密度函数（PSD）和自相关函数。重点讲解了如何利用均方根（RMS）值和峰值因子来评估结构的随机响应。 在地震工程方面，本部分详细剖析了地震动的特性，包括加速度时程记录的特征、反应谱的构建原理及其在设计中的应用。我们深入探讨了地震动的随机模型，特别是白噪声模型和通过地震动合成技术（如Kanai-Tajimi模型）来模拟实际地震输入。理解这些随机过程的工具，是进行可靠性分析和风险评估的前提。 第三部分：结构抗震分析方法 (Methods for Seismic Structural Analysis) 这是本书的核心应用章节。我们系统地介绍了工程结构抗震分析的主要方法。首先是时程分析（Time-History Analysis），包括直接数值积分法（如中心差分法、Newmark-$eta$法）以及模态叠加法。重点强调了如何选择合适的地震波记录，以及不同积分方法在精度和计算效率上的权衡。 接着，详细阐述了反应谱分析法（Response Spectrum Analysis），这是目前设计规范中应用最广泛的方法之一。解释了如何利用谱加速度的峰值响应来估计结构的最大反应，并详细讨论了模态参与系数、地震力分布规律以及各种“偶然偶然效应”的考虑。 此外，本部分还涵盖了非线性动力分析（Nonlinear Dynamic Analysis）的理论基础，包括材料非线性和几何非线性的建模，例如使用纤维梁单元或集中塑性铰模型来模拟结构的屈服和承载能力极限。对于超高层和关键基础设施，我们还介绍了基于性能的设计（Performance-Based Seismic Design, PBSD）的基本框架和分析流程。 第四部分：抗震设计原理与技术 (Principles and Technologies of Seismic Design) 本部分将理论分析转化为实际的工程设计实践。首先，我们梳理了抗震设计的基本原则，包括“强柱弱梁”、“延性设计”和“大震不倒”的理念。详细讲解了如何根据规范（如不同国家或地区的抗震规范）确定设计地震作用和作用组合。 重点介绍了延性设计的核心要素，包括如何通过合理的配筋和节点构造来保证结构在超极限状态下的变形能力和能量耗散能力。书中包含了大量的钢筋混凝土结构和钢结构的抗震构造细则和设计要点。 随着技术的发展，本书对先进抗震技术进行了深入的探讨。包括： 1. 被动控制技术： 隔震技术（Base Isolation），详细分析了铅芯橡胶支座、叠层橡胶支座的工作机理、设计参数（如附加阻尼、等效刚度）的确定，以及在动力分析中的建模方法。 2. 能量耗散技术： 粘滞阻尼器、粘弹性阻尼器和屈服型金属阻尼器的原理、选型和放置策略。 3. 主动与半主动控制： 对基于反馈控制的结构主动控制系统进行了概述，并重点分析了半主动控制技术（如MR阻尼器）在减震中的应用潜力。 第五部分：特殊结构与工程案例 (Special Structures and Engineering Case Studies) 本部分将理论和技术应用于特定的复杂工程场景。首先讨论了高耸结构（如超高层建筑）的扭转响应、风-震耦合效应以及长周期振动的控制。随后，对桥梁结构的抗震设计进行了专门论述，包括桥墩的塑性铰建模、支座的抗震设计以及桥面体系的抗震连接。 书中穿插了多个经典工程案例分析，通过实际工程实例，展示了如何运用书中所学的动力学理论和抗震分析软件（如SAP2000, ETABS, ABAQUS等）对复杂结构进行建模、分析和优化设计。这些案例涵盖了不同抗震设防等级下的多层建筑、空间桁架结构以及某重大基础设施项目的抗震评估过程，帮助读者建立直观的工程感。 总结： 《现代土木工程中的结构动力学与抗震设计》不仅是一本理论教材，更是一本实用的工程手册。它力求在严谨的数学推导和深入的物理机制解释之间找到平衡，旨在帮助工程师们设计出不仅能抵抗常规荷载，更能有效抵御极端灾害性事件的、安全可靠、经济适用的现代工程结构。本书的深度和广度，确保了其作为结构动力学和抗震设计领域进阶学习的权威参考书的地位。
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