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出版者:Laxmi Publications

作者:Dr. Ramachandran Vaidyanathan

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2008-06-30

价格:0

装帧:Hardcover

isbn号码:9788131803851

丛书系列:

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• 结构分析
• 力学
• 土木工程
• 结构力学
• 有限元
• 矩阵法
• 结构设计
• 桥梁工程
• 建筑工程
• 岩土工程

《土木工程结构动力学基础》图书简介 作者： 王建华 / 李明德 / 张伟 出版社： 科学出版社 出版日期： 2023年10月 --- 面向对象与核心价值 本书旨在为土木工程、结构工程、桥梁工程及相关学科的本科高年级学生、研究生，以及初入职场的结构工程师提供一套系统、深入且极具实践指导意义的结构动力学理论与应用教材。在现代工程实践中，无论是高层建筑、大跨度桥梁还是复杂的基础设施，都必须面对地震、强风、机械振动等动态荷载的考验。传统的静力学分析已无法满足当代结构安全与性能化设计的严苛要求。本书紧密围绕“理解动力响应、精确预测性能、优化设计方案”这一核心目标，构建起从基本概念到复杂系统分析的完整知识体系。 内容结构与章节划分 本书共分十章，逻辑清晰，层层递进，确保读者能够稳步掌握动力学分析的核心技能。 第一章：结构动力学概论与基本概念 本章首先界定结构动力学的研究范畴，区分静力分析与动力分析的本质差异。重点阐述了自由度、位移、速度、加速度的概念，并引入了结构动力学中的几个关键参数：质量、刚度、阻尼。通过对历史工程案例的简要回顾，强调了动力分析在保障结构安全中的不可替代性。本章为后续所有深入分析奠定了坚实的理论基础。 第二章：单自由度体系的自由振动分析 这是动力学分析的基石。本章详尽推导了无阻尼和有阻尼单自由度体系的运动微分方程。详细分析了自由振动的特性，如固有频率和周期，以及对数衰减率。通过引入粘滞阻尼模型，解释了阻尼对振动衰减的影响机制。章节末尾通过大量算例，演示如何计算实际结构（如简化后的悬臂梁或基础结构）的自振特性。 第三章：单自由度体系的受迫振动分析 本章将重点转向外部激励下的振动响应。系统分析了简谐荷载（如风荷载或机械振动源）作用下的稳态响应，深入探讨了“共振”现象的物理意义、危害及避免策略。随后，详细介绍了瞬态响应的求解方法，特别是利用初始条件和稳态解的叠加来获取完整响应。拉普拉斯变换法在求解复杂初始条件下的响应方面得到了应用介绍。 第四章：脉冲荷载与地震荷载响应分析 地震是土木结构最主要的动态荷载。本章专门针对瞬态脉冲荷载，特别是单位脉冲函数的作用，来阐述结构的冲击响应。随后，本章将核心精力集中于地震动输入的分析。介绍了反应谱理论的基础，并详细讲解了如何利用结构阻尼比和固有周期，从反应谱中直接提取最大响应值，这对于初步抗震设计至关重要。 第五章：多自由度体系的动力学基础 多自由度体系是真实结构的理想化模型。本章基于牛顿第二定律和虚功原理，推导了多自由度体系的运动微分方程，并引入了质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵。重点讲解了基于模态分析的解耦思想，为后续的模态叠加法做铺垫。 第六章：多自由度体系的自由振动：固有振型与固有频率 本章聚焦于系统的固有特性。详细介绍了特征值问题（即常微分方程的齐次解），推导了瑞利法用于近似计算基频。深入分析了振型（模态）的正交性，并展示了如何利用振型对系统进行归一化，为计算贡献系数做准备。 第七章：多自由度体系的受迫振动与模态叠加法 模态叠加法是实际工程中最常用的动力分析工具。本章详细阐述了如何将复杂的受迫振动问题，通过振型坐标变换，分解为一系列独立的单自由度体系问题，并利用模态响应的叠加来获得总响应。本章特别强调了模态截断的精度控制问题，即需要考虑多少阶模态才能保证足够的精度。 第八章：阻尼矩阵的建立与数值方法 在高级结构分析中，阻尼模型的选择至关重要。本章系统讨论了常用的阻尼模型，如粘滞阻尼、库仑阻尼和材料阻尼。重点介绍了瑞利阻尼（Rayleigh Damping）的构建方法，以及其与结构固有频率和阻尼比之间的关系。同时，引入了数值积分方法（如中心差分法、Newmark-$eta$法）在求解非解析解时的应用基础。 第九章：非线性动力分析导论 真实的工程结构在大幅度振动或地震作用下会进入非线性范围。本章初步探讨了结构非线性动力学的基本概念，包括刚度非线性（如材料屈服或构件屈曲）和几何非线性。介绍了逐步积分法在线性化迭代中的应用，为使用有限元软件进行非线性瞬态分析打下理论基础。 第十章：工程应用实例与软件基础 本章将理论知识与工程实践紧密结合。通过一个典型的高层建筑案例，演示如何建立精确的动力模型，计算其动力特性，并进行基于反应谱的抗震设计。同时，简要介绍了主流有限元软件（如SAP2000, ABAQUS等）在进行模态分析、瞬态动力学分析时的输入参数设置和结果判读的关键点。 本书的特色与创新点 1. 强调物理意义： 每一推导公式都紧密联系实际的物理现象，避免了纯粹的数学堆砌，帮助读者理解“为什么是这样”。 2. 工程导向的案例： 选取了桥梁、高层建筑、塔架等常见结构类型作为例证，所配图表和算例均源于真实的工程问题。 3. 系统性与前沿性的平衡： 在保证经典理论完备性的同时，融入了阻尼模型的高级选择和非线性分析的入门知识，使本书既适用于基础教学，也能作为工程师的进阶参考。 4. 详尽的推导过程： 关键微分方程和公式的推导过程详尽且易于跟进，方便自学者掌握核心数学工具。 通过学习本书，读者将能够熟练掌握结构动力学分析的基本原理和计算方法，为设计能够抵御动态环境考验的安全、经济的现代工程结构奠定坚实的理论基础和实践能力。

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这本书绝对是我的学习生涯中的一座里程碑。当我第一次翻开《Structural Analysis》时，我怀揣着一丝敬畏和不确定，毕竟结构分析一直是我认为最具挑战性的工程学科之一。然而，这本书以一种我从未体验过的方式，将那些曾经让我头疼的概念一一解构，并以清晰、逻辑严谨的语言重新构建。作者的叙述方式仿佛一位经验丰富的导师，循序渐进地引导我深入理解每一个核心原理。从基本的静力平衡方程到复杂的动力学响应，每一个章节都仿佛经过精心设计，确保我能在掌握一个概念后，自然而然地过渡到下一个更深层次的理解。书中大量的图示和实例分析更是功不可没，它们将抽象的理论具象化，让我在脑海中能够清晰地“看到”力的传递和结构的变形。我尤其欣赏的是，作者并没有止步于理论的讲解，而是巧妙地将理论知识与实际工程应用紧密结合，通过案例分析展示了这些理论在现实世界中的重要性和指导意义。这不仅加深了我对知识的理解，更激发了我对未来工程实践的无限憧憬。这本书的学习过程，与其说是枯燥的知识灌输，不如说是一场充满探索和发现的智力冒险，我从中收获的不仅仅是知识，更是解决问题的信心和对工程的热爱。

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《Structural Analysis》这本书，是我在学习结构分析领域时遇到的最令人印象深刻的读物之一。我一直认为，结构分析是工程领域中最能体现智慧与严谨的学科，但过往的学习经历常常让我感到力不从心。这本书的出现，彻底改变了我对这一学科的看法。作者的叙述方式，仿佛一位经验丰富的向导，带领我穿越复杂而迷人的结构分析世界。从基础的静力学原理到精细的动力学响应，每一个概念都得到了清晰而深入的阐释。书中大量的案例分析，将枯燥的理论知识与实际工程应用紧密联系起来，让我能够切实体会到这些原理的价值和力量。我特别赞赏书中对各种数学工具的应用，它以一种令人愉悦的方式展现了数学在工程分析中的强大能力。这本书的学习过程，与其说是记忆公式和定理，不如说是在构建一个强大的思维框架，它不仅提升了我的专业技能，更重要的是，它激发了我对工程领域更深层次的探索欲望，让我看到了这个领域无限的可能性。

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对于任何一个致力于深入理解结构力学的人来说，《Structural Analysis》都堪称是一本不可多得的宝藏。当我第一次接触这本书时，就被其严谨的逻辑和清晰的结构深深吸引。作者并没有一味地罗列公式和定理，而是从最根本的物理原理出发，逐步引导读者去理解结构在各种荷载作用下的行为。书中对不同结构体系的分析方法，如刚架、桁架、连续梁等，都进行了详尽的阐述，并且提供了多种解题思路，这对于培养我的分析能力和解决问题的能力起到了至关重要的作用。我特别欣赏作者在讲解过程中所展现出的深度和广度，他不仅涵盖了理论的核心内容，还触及了一些前沿的分析技术，为我打开了更广阔的视野。书中的插图和图解更是精妙绝伦，它们将抽象的力学概念形象化，让我在脑海中能够清晰地勾勒出结构的受力过程和变形状态。这本书的学习体验，与其说是被动接受知识，不如说是一次主动的探索之旅，我从中不仅获得了宝贵的知识，更培养了严谨的科学思维。

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不得不说，《Structural Analysis》这本书对我的学术生涯产生了不可估量的积极影响。在此之前，我对结构分析的理解大多停留在零散的知识点层面，缺乏一个系统性的框架。这本书的出现，就像为我搭建起了一座坚实的知识桥梁，将那些原本孤立的概念一一连接起来，形成了一个完整而 coherent 的知识体系。作者的叙述风格非常独特，他能够将复杂的理论用简洁明了的语言表达出来，并且善于运用恰到好处的比喻和类比，让读者在轻松愉快的氛围中掌握核心要义。我尤其喜欢书中对各种分析方法的权衡和比较，这让我能够更深刻地理解不同方法之间的优劣势，并在实际应用中做出更明智的选择。书中还包含了一些非常具有启发性的思考题，它们不仅能够检验我的学习成果，更能激发我进一步深入探究的欲望。总而言之，《Structural Analysis》不仅仅是一本技术书籍，更是一位循循善诱的良师益友，它在我的求学之路上点亮了无数盏灯，为我指明了前进的方向。

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初读《Structural Analysis》的感受，如同在浩瀚的知识海洋中找到了一张精确的航海图。我一直认为，结构分析是桥梁、建筑乃至一切宏伟工程的基石，但其内在的复杂性常常让人望而却步。这本书的出现，彻底改变了我的看法。作者以一种极其精妙的方式，将那些看似晦涩难懂的数学公式和物理定律，化为易于理解的逻辑链条。我发现自己能够轻松地跟随作者的思路，从最基础的概念出发，一步步构建起对结构行为的深刻认知。书中提供的多种解题方法和分析框架，为我打开了新的视野，让我认识到解决同一个问题可以有如此多不同的路径。最令我印象深刻的是，作者在讲解过程中，始终保持着一种严谨而又不失生动的风格，很少有生硬的理论堆砌，而是通过丰富的例子和深入浅出的阐释，将知识点娓娓道来。这种沉浸式的学习体验，让我仿佛置身于一个知识的殿堂，每一个角落都闪耀着智慧的光芒。这本书不仅是技术层面的指导，更是一种思维方式的启迪，它教会了我如何系统地分析问题，如何从全局的角度理解细节，这对于我在工程领域的长远发展，无疑具有深远的意义。

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