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出版者:清华大学出版社

作者:李德葆

出品人:

页数:377

译者:

出版时间:2004-9-1

价格:35.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787302092810

丛书系列:高等院校力学教材

图书标签:

振动分析
振动
CAX
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结构动力学
模态分析
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机械工程
测试技术
可靠性
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具体描述

《工程振动试验分析》系统介绍了机械及工程结构的振动试验分析理论和测量技术。全书共12章。第1章至第5章阐述有关振动测量的基本概念、信号适调和数据采集、传感器技术及常规测量方法；第6、7章介绍振动信号的处理和分析基本理论、随机振动的基本概念和信号分析，增加了拉氏变换与z变换的比较及随机减量法的内容；第8、9章着重介绍频响分析和模态分析的物理概念和最基本的模态分析方法，并专题介绍了应变模态理论；第10、11章主要阐振动和冲击隔离理论与方法、机械故障信号分析和运行监测；第12章介绍结构振动试验的模型理论，并专题介绍了模型模态分析的相似理论。全书由浅入深，着重基本概念和实验技术和介绍，系统引入了现代振动实验和分析技术，所引图表和公式均充分考虑了工程可用性。

工程结构动力学与振动控制导论第一部分：结构动力学基础本书深入探讨了工程结构在动态荷载作用下的响应规律与分析方法，旨在为读者构建坚实的理论基础和实用的工程技能。我们首先从经典的单自由度系统分析入手，详细阐述了自由振动、受迫振动、瞬态响应以及随机激励下的系统行为。通过引入阻尼模型的概念，如粘性阻尼和结构阻尼，我们精确模拟了能量耗散过程，并讨论了模态分析在系统识别中的关键作用。随后，我们将视角扩展到多自由度系统。系统的运动方程推导是本部分的核心内容，主要基于牛顿第二定律和拉格朗日方程。我们着重讲解了特征值问题的求解方法，包括Rayleigh法、子空间迭代法等，以确定结构的固有频率和振型。模态叠加法作为计算复杂结构动态响应的基石，将得到详尽的论述，包括如何选择有效模态数以保证计算精度。对于连续体系统，如梁、板、壳，我们将引入偏微分方程的求解方法，如分离变量法和有限元方法（FEM）的初步概念，展示如何将无限自由度的系统离散化为可计算的多自由度模型。第二部分：振动测试与识别技术为了验证理论模型的准确性和评估现有结构的健康状况，振动测试是不可或缺的环节。本部分系统地介绍了实验模态分析（EMA）的整个流程。内容涵盖了从测试方案设计、传感器选型与布置（加速度计、力传感器）到数据采集系统的选择与设置。在信号处理方面，我们详细讲解了时域和频域分析技术。傅里叶变换（FFT）及其在谱分析中的应用是基础，重点关注如何从复杂的冲击或扫频激励响应中提取有用的模态信息。模态参数识别是本部分的关键技术，我们将对比和分析频域识别方法（如峰值法、频响函数拟合法）和时域识别方法（如频域分解法FDD、随机子空间识别法SSI）。每种方法的适用条件、优缺点以及在实际工程中的应用案例将被细致剖析。本部分还将介绍模态试验中的非接触式测量技术，如激光多普勒测振仪（LDV）的应用，以及大规模结构（如桥梁、高层建筑）现场试验的特殊挑战与解决方案，包括环境激励（如风、交通）下的模态识别策略。第三部分：工程结构动力学响应分析本部分聚焦于实际工程荷载对结构的影响分析。首先，我们将深入研究地震作用下的结构响应。内容包括地震波的特性描述、反应谱的构建与应用，以及时间历程分析法。我们将详细介绍抗震设计的基本原则，如性能化抗震设计（Performance-Based Earthquake Engineering, PBEE）的基本理念，以及如何利用非线性动力分析来评估结构在极端荷载下的承载能力和损伤潜力。除了地震荷载，风致振动也是现代结构设计中必须考虑的重要因素。我们将探讨风的统计特性、气动弹性力学基础，并重点分析涡激振动、抖振和失稳（Flutter）现象。针对高耸结构（如烟囱、塔桅结构），我们将介绍流固耦合（FSI）的基本模型和分析流程。此外，机械设备、交通运输等引起的周期性或随机振动对结构的影响也将得到关注。我们将讲解疲劳损伤累积的动力学视角，如Miner准则在随机振动环境下的应用，以及如何通过动力学分析来优化设备的安装基础和减振降噪措施。第四部分：主动与被动振动控制技术有效的振动控制是提升结构安全性和使用舒适度的重要手段。本书将系统介绍现代振动控制的理论与工程实践。被动控制技术：重点讨论隔振、吸能和动力刚化技术。隔振系统（如橡胶支座、铅芯橡胶支座）的设计原理和选型准则将详细阐述。吸能装置，特别是粘滞阻尼器和金属屈服型阻尼器的工作机理，将通过其本构关系和能量耗散能力进行量化分析。此外，质量阻尼器（TMD）的设计与优化方法，包括如何根据结构模态参数确定附加质量和刚度，将作为降低特定频率振动的有效手段进行深入探讨。主动与半主动控制技术：随着控制理论的发展，本部分将介绍智能结构的概念。主动控制系统（如基于作动器的控制）的控制律设计，如最优控制理论（LQR）在抑制结构振动中的应用。半主动控制，尤其是基于半主动磁流变/电磁流变阻尼器的技术，因其节能高效的特性，将重点介绍其控制策略（如滑模控制、最优切换控制）的构建。本书的最终目标是培养工程师能够综合运用理论分析、实验验证和先进控制手段解决复杂工程振动问题的能力，确保工程结构在各种动态环境下的安全、可靠与持久。