The Theory of Piezoelectric Shells and Plates pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Rogacheva, N.N.

出品人:

页数:272

译者:

出版时间:1994-3

价格:$ 389.85

装帧:

isbn号码:9780849344596

丛书系列:

图书标签:

• Piezoelectric
• Shells
• Plates
• Theory
• Structural Mechanics
• Finite Element Analysis
• Vibration
• Dynamics
• Materials Science
• Engineering Mechanics
• Applied Mathematics

现代结构动力学与振动控制研究进展 本书聚焦于当前结构工程领域最具挑战性和前沿性的课题：复杂结构的动力学响应分析、振动控制策略的创新应用，以及先进材料在结构系统中的集成与优化。 本书汇集了多位在结构工程、固体力学和计算方法领域享有盛誉的专家学者的最新研究成果，旨在为高年级本科生、研究生、研究人员及工程实践者提供一个全面、深入且具有高度实践指导意义的参考资料。全书结构严谨，内容涵盖理论推导、数值模拟、实验验证及工程案例分析，力求在理论深度与工程应用之间取得完美的平衡。 --- 第一部分：先进结构动力学理论基础与建模 本部分深入探讨了非均匀、非线性和复杂几何结构在动态载荷作用下的基本力学行为。 第一章：连续介质动力学的新发展 本章从更基本的微观结构出发，审视了传统弹性力学模型在处理高频、高应变率加载条件下的局限性。重点介绍了非局部连续介质理论在描述材料内部相互作用以及宏观响应方面的优势。详细阐述了如何构建考虑材料粘弹性、粘塑性及损伤演化的本构关系，并将其应用于瞬态动力学分析中。 第二章：复合材料层合结构的本构关系与动力学方程 针对航空航天、土木和机械工程中广泛使用的先进复合材料结构，本章系统地梳理了经典层合板理论（CLT）的局限性，并重点介绍了一阶剪切变形理论（FSDT）和三维弹性理论在准确捕捉剪切效应和层间耦合方面的改进。内容包括： 1. 材料方向的应力应变关系的精确表述，特别关注正交异性材料的复杂性。 2. 动力学控制方程的推导，包括对几何非线性和大变形效应的考虑。 3. 层间退化（Debonding）的早期识别模型，结合能量释放率和内聚力模型进行动态分析。 第三章：几何特征对结构动力响应的影响分析 本章关注结构几何形态对固有频率、模态振型以及动态响应特性的显著影响。 曲面结构动力学： 深入分析了薄壳体和曲面结构在受迫振动、屈曲与后屈曲行为中的耦合效应。探讨了主曲率和高斯曲率如何改变结构的刚度分布和振动模式。 薄壁构件的局部与整体屈曲： 侧重于薄壁梁、板和轴对称结构在组合载荷（如轴向力与侧向冲击）下的动力学失稳问题。引入了非线性动力学稳定性分析方法，以预测结构的临界振幅和疲劳寿命。 --- 第二部分：先进数值计算方法与仿真技术 本部分聚焦于高效、精确地求解复杂结构动力学问题的计算工具和技术。 第四章：有限元法（FEM）在瞬态动力学中的优化 本章超越标准的显式/隐式时间积分方案，探讨了提升计算效率和精度的关键技术。 1. 大自由度系统的模态分析： 重点介绍子结构模型缩减技术（Component Mode Synthesis, CMS）和Lanczos算法在处理超大型结构（如大型桥梁、飞机机翼）固有值问题中的应用。 2. 接触与碰撞的数值处理： 详细阐述了罚函数法、增广拉格朗日法在模拟结构之间或结构内部的非光滑接触动力学问题时的稳定性和收敛性控制。 第五章：无网格方法（Mesh-free Methods）的崛起 针对传统有限元法在处理大变形、强非线性问题时网格畸变和重划分的难题，本章详细介绍了光滑粒子流体力学（SPH）和径向基函数（RBF）方法在结构动力学中的应用。 SPH在冲击和侵彻问题中的优势： 探讨其在模拟材料破碎、裂纹扩展等高度非线性、不可压缩流动相关问题时的表现。 Meshfree方法的精度验证与后处理： 讨论了如何保证无网格方法在应力场计算中的准确性，并与传统有限元结果进行交叉验证。 第六章：多尺度建模与耦合场分析 现代工程结构往往涉及电、热、磁、流体等多种物理场的耦合作用。本章着重于： 流固耦合（FSI）的近场与远场处理： 针对柔性结构在强流场（如风洞试验、水下航行器）中的振动响应，介绍了ALE（Arbitrary Lagrangian-Eulerian）方法和浸入式边界法（IBM）的动态迭代流程。 热-力-电耦合分析： 针对能量转换材料和高温结构，分析了热载荷、机械应力和电场对系统整体稳定性的相互影响，并建立了相应的耦合控制方程组。 --- 第三部分：主动与被动减振控制策略 本部分将理论分析与工程实践相结合，探讨如何有效地抑制或消除结构振动。 第七章：先进阻尼技术与能量耗散机制 本章侧重于新型阻尼材料和结构设计在提高系统能量耗散能力方面的进展。 1. 粘滞阻尼与粘弹性材料的本构关系： 深入分析了频率依赖性对实际阻尼效果的影响，并介绍了利用 कार्यों-Kanai（K-K）模型进行阻尼参数识别的方法。 2. 基于形状记忆合金（SMA）的自适应阻尼器： 探讨了SMA材料在温度或应力作用下相变所带来的巨大阻尼潜力，以及如何将其集成到传统减振器中以实现温度补偿。 3. 结构阻尼的源头控制： 分析了通过结构表面粗糙度、微结构设计来增加界面摩擦阻尼的潜力。 第八章：智能结构与主动振动控制系统（AVCS） 本章是关于利用现代控制理论和智能材料对结构进行实时干预的探讨。 压电与磁流变（MR）执行器： 详细分析了如何将逆压电效应和MR流体的快速可变粘度特性转化为有效的控制力矩或位移。 控制算法的实现： 重点讨论了最优控制（LQR/LQG）、鲁棒控制以及基于滑模控制的结构减振方案。特别关注了对执行器饱和效应和传感器噪声的鲁棒性设计。 半主动控制策略： 阐述了如何通过实时监测结构状态，动态调节阻尼器或刚度，以在能耗和控制效果之间找到最佳平衡点，如Skyhook和Groundhook控制算法的先进变种。 第九章：振动能量收集与系统集成（Vibration Energy Harvesting） 本章探讨了利用结构振动能量作为清洁能源的潜在技术，这在无线传感器网络（WSN）的供电方面具有重大意义。 机电耦合的能量收集器设计： 聚焦于压电梁式和电磁感应式能量收集器的建模，分析其与基结构动力学特性的耦合效应。 收集效率的优化： 讨论了如何利用频率调谐技术（如增加收集器的有效刚度）来使收集器的工作频率与主要振动源频率匹配，从而最大化能量转化率。 --- 第四部分：工程应用与案例分析 本部分选取了多个高技术含量的工程实例，展示了前述理论和方法的实际应用。 第十章：高超声速飞行器热-气动-结构耦合分析 针对再入飞行器和高超声速巡航飞行器，本章模拟了极端环境下的动态行为。内容包括：气动弹性（Aeroelasticity）的非线性建模、热载荷引起的材料性能退化，以及颤振与抖振的动态稳定性判据。 第十一章：大型基础设施的长期健康监测与抗震设计 本章侧重于长期服役结构（如跨海大桥、核电站结构）的动力学挑战。 基于传感器网络的结构健康监测（SHM）： 探讨了如何利用模态参数的微小变化来识别损伤的早期、定性与定量评估。重点介绍了模态指纹技术和基于机器学习的损伤识别。 隔震与消能技术在抗震工程中的集成： 详细分析了基础隔震系统和屈曲约束支撑（BRB）在耗散地震能量方面的动力学性能，并通过非线性时程分析验证其有效性。 本书通过对前沿理论的深入剖析和对关键工程问题的细致解答，为读者提供了一套系统性的知识体系，以应对现代复杂结构所面临的动态挑战。

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这本书最让我感到惊喜的是它对历史脉络的梳理。它并非孤立地介绍现代方法，而是将每一个关键理论突破——从早期的欧拉-伯努利梁理论的扩展，到后来的Mindlin-Reissner剪切变形理论的引入——都放置在了其产生的时代背景下进行阐述。这种历史观使得复杂的理论发展不再是抽象的数学游戏，而是一种为了解决特定工程难题而产生的“必然”发展。它让你体会到，每一条公式的背后都凝结着前人无数次的失败和精进。阅读过程中，我仿佛能听到不同年代的科学家们在进行跨越时空的对话。这种深度和广度相结合的叙事方式，让这本书不仅是一本技术手册，更像是一部结构力学发展史的缩影，极大地丰富了我的专业视野。

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坦率地说，这本书的阅读体验是挑战与回报并存的。对于刚接触这个领域的初学者来说，开篇可能会有些令人望而却步。那些密集的希腊字母和复杂的下标符号确实需要时间去消化。然而，一旦你跨过了最初的门槛，你会发现作者在平衡理论深度与实际应用之间做得非常巧妙。它没有止步于理想化的无限大板或圆柱壳体，而是花费了大量篇幅去探讨实际制造过程中可能出现的缺陷对整体响应的影响——这是很多纯理论书籍所忽略的。我特别欣赏其中关于非线性效应的部分，它没有回避材料阻尼和几何非线性带来的复杂性，反而将其纳入分析框架，使得模型更贴近现实世界的复杂性。对于资深研究人员而言，这本书提供的那些高级解析解和数值近似方法的对比，是非常宝贵的比较资料，它帮助我们评估不同求解策略的适用范围和精度边界。

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这本书的排版和插图质量是无可挑剔的，这一点对于理解三维结构中的复杂应力分布至关重要。那些精心绘制的力流线图和变形模式图，远比枯燥的文字描述来得直观有效。我记得书中的一个章节专门讨论了斜交异性材料在受压时的屈曲稳定性，作者通过一系列巧妙的几何构造图，清晰地展示了主方向与载荷方向偏离时，临界载荷是如何急剧下降的。这不仅仅是理论的展示，更像是对工程师智慧的直接启发——它在教你如何“看”到材料内部的受力状态。虽然内容严肃，但装帧精美，即便是作为书架上的一件藏品，也显得十分专业和有分量。每一次不经意地翻到某一页，都能重新激活我对材料科学和结构力学的热情。

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拿到这本书的初版时，我正在攻读我的博士学位，面对的是一个关于超声换能器的新课题，当时市面上能找到的资料都显得有些碎片化和过时。这本书的出现，简直是雪中送炭。它的叙事风格非常学术化，但用词精准，没有丝毫的冗余。阅读它需要极高的专注度，因为它涉及的是高度专业化的领域，需要读者对偏微分方程和张量分析有扎实的背景。我记得有一次为了理解某个特定模式的振动响应，我反复对照书中的图示和相应的应力张量表达，最终才恍然大悟。这本书的价值在于其极高的信息密度——你很难在其他任何单行本中找到如此全面且一致的理论框架。它仿佛是一位资深教授在耳边细语，用最严谨的语言勾勒出整个理论体系的宏伟蓝图。对我来说，这本书更像是一个需要不断查阅和引用的参考手册，而不是一本可以轻松读完的小说。

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这本书的封面设计非常吸引人，那种深邃的蓝色和精密的几何图案立刻让人联想到结构力学的严谨与优美。我第一次翻开它的时候，就被其中大量详尽的数学推导和清晰的图表所震撼。它绝不仅仅是一本教科书，更像是一本为真正热爱结构物理的工程师准备的“工具箱”。作者在介绍基本原理时，那种层层递进的逻辑构建，让人感觉每一步的推导都是那么水到渠成，毫不含糊。比如，它对能量泛函的构建和变分原理的引入，比我之前读过的任何教材都要深入和透彻。我特别喜欢它在处理复杂边界条件时的那种耐心——它没有直接给出最终公式，而是引导读者一步步思考在实际工程应用中，这些假设是如何影响最终结果的。对于那些希望将理论知识转化为实际设计能力的读者来说，这本书提供了坚实的基础，让你能够真正理解“为什么”是这个公式，而不是仅仅记住它。我对其中关于静电耦合效应的分析印象尤为深刻，那部分内容几乎可以作为研究生阶段的专题讲义。

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