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出版者:人民邮电出版社

作者:[美]R.E.柯林

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页数:669

译者:吕继尧 译

出版时间:1981.5

价格:2.60

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好的，这是一本名为《结构动力学导论》的图书简介，内容完全不涉及微波工程的基础知识，且力求详细、专业： --- 《结构动力学导论》图书简介 第一部分：导论与基本概念 1. 结构动力学的基石 《结构动力学导论》旨在为工程专业人士、研究生以及高年级本科生提供一个全面且深入的结构动力学分析框架。本书将结构动力学定位为土木工程、机械工程及航空航天工程中至关重要的一环，它关注的是结构在时间依赖性载荷（如地震、风荷载、机械冲击或爆炸）作用下的响应行为。 本书首先从振动学的基本概念入手，明确区分了静态分析与动态分析的本质差异。我们详细阐述了自由度和约束的概念，引入了质点系与连续体的理想化模型。核心内容包括对位移、速度和加速度响应的描述，以及如何建立描述结构运动的微分方程。 2. 单自由度系统的经典模型 在结构动力学分析中，单自由度（SDOF）系统是理解复杂系统行为的基石。本书将大量篇幅用于系统地剖析SDOF系统的响应机制。 2.1 自由振动分析： 我们首先研究不计阻尼和外力作用下的自由振动。重点阐述了固有频率和周期的概念，推导了系统的运动方程，并求解了不同初始条件下的解析解。这部分内容强调了结构刚度与质量对振动特性的决定性影响。 2.2 阻尼的引入： 现实世界中，能量耗散机制（阻尼）不可忽略。本书对粘性阻尼进行了深入探讨，这是最常用的工程模型。我们详细介绍了阻尼比的概念，推导了粘性阻尼下系统的运动方程，并基于特征方程解出了有阻尼自由振动的响应形式（包括过阻尼、临界阻尼和欠阻尼情况）。特别地，书中引入了对数减 衰 律，用以通过实验数据确定结构的实际阻尼特性。 2.3 受迫振动与稳态响应： 引入周期性外部激励（如旋转机械引起的激振力或地震波）。本书推导了稳态响应的解析解，并着重讨论了频率响应函数和倍频效应。对于工程实践中至关重要的共振现象，我们进行了详尽的物理意义解释和危害分析，并给出了避免共振的设计准则。 2.4 瞬态响应与冲击载荷： 针对冲击载荷（如撞击或脉冲载荷），我们采用卷积积分（Duhamel积分）来计算结构的瞬态响应。书中不仅给出了积分的数学推导，还辅以大量的实例演示了如何应用该方法分析矩形脉冲、三角脉冲等典型冲击载荷。 第二部分：多自由度系统分析 3. 离散化与运动方程的建立 将实际工程结构抽象为多自由度（MDOF）系统是进行精确动力分析的关键步骤。本书系统介绍了建立MDOF系统运动方程的两种主要方法： 3.1 虚功原理（Lagrange方程）： 详细介绍了如何利用能量原理（动能、势能和虚功）来建立系统的矩阵形式运动方程 $mathbf{M}ddot{mathbf{x}} + mathbf{C}dot{mathbf{x}} + mathbf{K}mathbf{x} = mathbf{F}(t)$。 3.2 刚度法与质量矩阵的确定： 侧重于工程应用，阐述了如何通过有限元方法的预处理知识，系统地组装结构的全局质量矩阵 $mathbf{M}$ 和刚度矩阵 $mathbf{K}$。这部分内容与有限元分析软件的底层逻辑紧密相关。 4. 无阻尼自由振动分析 对于无阻尼的MDOF系统，其核心在于求解特征值问题。本书详细讲解了如何通过求特征方程 $det(mathbf{K} - omega^2mathbf{M}) = 0$ 来确定系统的固有频率（特征值）和振型（特征向量）。 4.1 模态分析与主坐标变换： 我们引入模态分析的概念，解释了振型如何描述系统在特定频率下的变形形态。通过模态正交性，系统运动方程被解耦为一组独立的单自由度方程，极大地简化了后续的受迫振动分析。本书详细演示了如何通过模态坐标变换来实现这一简化过程。 5. 模态叠加法与有阻尼系统 5.1 模态叠加法（Modal Superposition）： 这是分析复杂MDOF结构对地震或风载荷响应的标准方法。书中详尽阐述了如何利用求解出的模态信息，通过模态分解和叠加，重构出结构的整体时程响应，包括位移、速度和应力。 5.2 阻尼的复杂性： 现实中，阻尼矩阵 $mathbf{C}$ 不总是与质量 $mathbf{M}$ 和刚度 $mathbf{K}$ 存在简单的比例关系（即非比例阻尼）。本书对Rayleigh阻尼模型进行了深入分析，并探讨了非比例阻尼系统在模态空间中行为的复杂性及其近似求解方法。 第三部分：连续体动力学与高级主题 6. 连续体结构的动力学 将动力学分析从离散化模型扩展到连续体（如梁、板、壳）是工程深化的要求。 6.1 经典梁的动力学： 本章聚焦于欧拉-伯努利梁理论在动力学问题中的应用。我们推导了梁的运动微分方程，并求解了简支梁、悬臂梁等典型边界条件下的固有频率和振型。这部分内容为结构设计中的振动控制提供了理论基础。 6.2 模态分析的数值实现： 鉴于解析解的局限性，本书简要介绍了有限元方法（FEM）在求解大型结构模态分析中的核心作用，强调了网格划分、单元选择对结果精度（特别是高阶模态）的影响。 7. 激励与响应的专业分析 7.1 地震工程中的动力分析： 结构动力学与抗震设计息息相关。我们详细讨论了反应谱分析法作为一种快速评估地震响应的有效手段。这包括反应谱的构造原理、设计地震力的确定，以及如何将结构的模态响应与反应谱结合，计算结构的最大作用力。 7.2 随机振动理论基础： 针对风荷载、海洋波浪等具有随机特性的载荷，本书导论性地介绍了随机振动理论。核心概念包括功率谱密度函数（PSD）、平稳随机过程，以及如何计算结构响应的均方根值和峰值。 第四部分：工程应用与展望 8. 结构动力学在工程中的应用 本书的最后部分侧重于理论向实践的转化，包括： 振动控制技术： 简要介绍被动控制（如隔震、减震器）和主动控制（如主动质量阻尼器）的基本原理，这些技术都是基于对系统动力特性的精确掌握。 疲劳与寿命评估： 探讨了长期周期性载荷作用下，结构响应与材料疲劳损伤累积之间的关系。 非线性动力学初步： 概述了在强地震或爆炸作用下，结构进入屈服或破坏阶段时，如何从线性模型过渡到非线性模型的分析思路。 《结构动力学导论》力求在理论的严谨性与工程的实用性之间取得平衡，确保读者不仅能掌握动力分析的数学工具，更能深刻理解结构在时变载荷下“如何运动”的物理本质。全书配备了大量详尽的例题和习题，以巩固对核心概念的掌握。 ---

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最近在整理我祖父的老照片，他是一位曾经的民间艺术家，擅长制作精巧的木雕。在翻看他留下的手稿时，我发现了一系列关于“声音塑形”的实验记录。他认为，不同的声音频率可以对木材产生微妙的影响，甚至可以在木材内部形成特殊的“纹理”或“共鸣腔”。他用特制的木槌敲击不同直径的铜碗，再将这些铜碗紧贴在木块上，观察木材的变化。他记录下了各种声音的“形状”，以及它们与木材“灵魂”对话的过程。虽然我看不懂他那些奇特符号的含义，但我能感受到其中蕴含的对物质与非物质之间联系的探索。这让我想到了，《微波工程基础》这本书，虽然我并没有仔细阅读其中的内容，但“微波”这个词本身就暗示着一种超越可见光谱的能量形式，一种我们肉眼无法直接感知但却实实在在存在的力量。我爷爷的木雕，虽然是视觉艺术，但他对声音的敏感和运用，让我觉得这和微波工程在某种层面上是有相似之处的，都是在探索某种“隐形”的规律，并试图利用它们来创造或改变事物。我有时会想象，如果我爷爷的“声音塑形”技术能够与微波技术相结合，会产生怎样的奇妙效果？或许微波可以用来“烘烤”出更加精美的木雕纹理，或者声音的共鸣可以用来“引导”微波的传播路径，创造出前所未有的艺术品。

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这本书的标题是《微波工程基础》，但我最近恰好在研究一种非常古老的、已经几乎被遗忘的古代炼金术文本，里面描述了一些关于物质转化的奇特理论，其中有一段提到了“精髓的共振”和“能量的低语”，这让我联想到了一些关于波动的概念，虽然和微波工程毫不相关，但我总觉得这其中似乎隐藏着某种跨越时空的联系。炼金术士们用晦涩的语言描述着他们对物质本质的探索，他们通过蒸馏、煅烧、溶解等一系列复杂的操作，试图提炼出物质中最纯净的“精华”，并认为这些精华之间存在着一种看不见的联系，可以相互激发、相互影响。书中的“基础”二字，总让我忍不住联想到这些古老著作中对“基础元素”的探讨，比如水、火、土、风，以及更加神秘的“以太”。炼金术士对“共振”和“频率”的理解虽然粗糙，但其中蕴含的对物质之间相互作用的直觉，有时候甚至让我觉得比一些现代科学的简化模型还要来得更具启发性。我不知道这是否是因为我的想象力过于丰富，还是因为这些古老的智慧真的触及了某种我们尚未 fully 领悟的宇宙规律。我常常会沉浸在这种跨界的思考中，试图在炼金术的符文和微波工程的公式之间找到一丝微妙的共鸣，虽然我知道这很可能只是我的一厢情愿。

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我最近对古老的音乐理论产生了浓厚的兴趣，特别是关于音律和和弦的构建。我发现，不同的音程组合会产生不同的听觉感受，有些和谐悦耳，有些则显得不和谐。古人是如何发现这些规律的？他们是否通过长期的实践和观察，总结出了某种关于声音振动的基本原理？这让我想到，《微波工程基础》这本书，虽然我还没有涉足其中，但“微波”这个词汇本身就充满了“振动”和“频率”的概念。我想象，或许微波的传播和相互作用，也遵循着某种我们尚未完全理解的“和谐”或“不和谐”的规律。这本书的“基础”部分，是否会像古老的音律理论一样，揭示出关于微波最根本的构成原理？我希望它能提供一种全新的视角，让我能够以一种更加“音乐化”的方式来理解微波的本质，看到微波在宇宙中以某种“韵律”存在和传播。

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我最近正在研究一种非常特殊的鸟类迁徙行为，它们似乎能够感知到地球磁场的细微变化，并以此来导航。科学家们对此进行了大量的研究，但依然有一些未解之谜。我常常会好奇，这些鸟类是如何做到这一切的？它们体内是否拥有某种天然的“罗盘”，能够精确地感应到地球的磁力线？这种感应是否涉及到某种我们尚未完全理解的能量形式？这让我想到了《微波工程基础》这本书。虽然我还没有机会阅读里面的具体内容，但“微波”这个词汇让我联想到了一种我们肉眼看不到，却能够穿透物质、传递能量的电磁波。我是否可以推测，鸟类感应地球磁场，是否与某种微波的相互作用有关？也许，鸟类体内存在着某种能够接收和解释特定微波信号的生物结构，这些信号来自地球的磁场，或者与磁场相关的其他能量场。这本书中的“基础”概念，也许能够为我理解这种生物导航机制提供一些新的思路，让我看到一种全新的解释可能性，即便这种解释在当下看来可能有些牵强。

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我一直对古老的航海图非常着迷，尤其是那些绘制于大航海时代早期的星图。上面密密麻麻地标注着星座、恒星的位置，以及船只的航行路线。我常常会花上几个小时，试图去理解那些航海家们是如何仅凭着星辰的位置和一些简单的工具，就能在茫茫大海上辨别方向，找到归途的。他们的智慧和勇气令人敬佩。我最近偶然看到了一本关于《微波工程基础》的书，虽然我还没有时间去深入研究，但“微波”这个词让我联想到了一些与导航和定位相关的技术。我想象着，或许微波技术在过去也曾扮演着某种角色，只是我们没有注意到，或者已经被历史的尘埃所掩盖。比如，古代的某些天文现象，或者某些未被发现的自然规律，是否与微波的传播特性有着某种联系？书中“基础”两个字，也让我思考，所有现代的复杂技术，是否都建立在一些看似简单、却又无比深刻的基础原理之上？就像航海家们依靠对星辰运动的观察，构建了他们赖以生存的导航体系一样。我希望这本书能够揭示一些关于微波的“基础”知识，这些知识或许能让我重新审视那些古老的航海图，甚至发现一些被遗忘的航海秘诀。

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