Mechanical Systems, Classical Models pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:Teodorescu, Petre P.

出品人:

页数:576

译者:

出版时间:

价格:1614.00 元

装帧:

isbn号码:9781402089879

丛书系列:

图书标签:

• 机械系统
• 经典模型
• 力学
• 工程学
• 建模
• 分析
• 动力学
• 控制
• 数学
• 物理

《工程动力学：经典理论与前沿应用》 这是一部深入探讨工程系统动力学核心原理的力作，旨在为读者构建一个坚实而全面的理论框架，并引导其理解这些经典理论如何在瞬息万变的现代工程实践中焕发新的生命力。本书并非一篇浅尝辄止的入门读物，而是一次严谨而富有洞察力的知识探索之旅，它将带领读者穿越力学发展的历史长河，剖析那些奠定了现代工程学基石的经典模型，同时又以前瞻性的视角审视这些理论在应对当代工程挑战时的强大潜能。 本书的核心目标在于，让读者深刻理解“何以如此”，即不仅仅是学习如何应用各种动力学方程和模型，更要理解这些模型是如何被发展出来的，其背后的物理直觉是什么，以及它们在不同约束条件下的适用范围与局限性。我们将从牛顿力学这门古老而永恒的学科出发，系统性地梳理其基本定律，包括惯性定律、运动定律和作用力与反作用力定律。这些定律是理解宏观世界中物体运动行为的基石，本书将通过大量精心设计的案例分析，展示如何将这些抽象的定律转化为解决实际工程问题的强大工具。例如，我们将探讨如何利用牛顿第二定律来分析复杂机械装置的运动轨迹，如何运用动量守恒原理预测碰撞过程的能量传递，以及如何通过能量守恒定律来估算系统的做功和能量损耗。 本书的重点之一将是经典力学模型在各种工程领域中的具体体现。我们将深入研究振动理论，这门学科是理解几乎所有工程系统行为的关键。从简单的单自由度系统，到更复杂的耦合振动和连续体振动，我们将详细阐述其数学描述、分析方法以及对系统性能的影响。读者将学会如何识别系统的固有频率和阻尼比，如何预测外部激励对系统产生的共振现象，以及如何设计减振和隔振装置来保护设备和人员安全。这部分内容不仅涵盖了理论推导，更注重实际应用，例如桥梁、建筑物的抗风抗震设计，汽车悬挂系统的优化，以及精密仪器中的防震处理等，都将作为鲜活的例证贯穿其中。 本书还将对刚体动力学进行详尽的阐释。对于具有旋转运动的机械系统，例如发动机的曲轴、陀螺仪、以及各种旋转机械设备，理解其角动量、转动惯量和力矩的关系至关重要。我们将详细讲解欧拉方程，这套方程能够精确描述刚体在任意力矩作用下的三维运动。通过对各种机械臂、航空航天器的姿态控制、以及高速旋转部件的稳定性分析等案例的研究，读者将能够掌握分析和控制复杂旋转系统的核心技能。 此外，拉格朗日力学和哈密顿力学作为经典力学的高级表述形式，也将占据相当篇幅。虽然它们的数学形式可能显得更为抽象，但它们在处理具有约束条件和复杂坐标变换的系统时，展现出无与伦比的优越性。本书将循序渐进地介绍变分原理、最小作用量原理，以及如何从牛顿力学推导出拉格朗日方程和哈密顿方程。我们将通过分析各种多体系统、机器人学中的路径规划、以及天体轨道力学等问题，展示这些高级理论在简化问题分析、发现更深层物理规律方面的强大威力。这些理论不仅是理论物理学的基石，也是现代控制理论和计算力学不可或缺的组成部分。 除了对经典理论的深度挖掘，本书更将目光投向这些理论在现代工程前沿中的创新应用。我们不会局限于对静态和稳态问题的探讨，而是会深入研究那些具有高度动态特征的系统。例如，在材料力学领域，我们将探讨动态载荷下材料的破坏机理，以及疲劳和断裂力学中的动力学考量。在流体力学方面，我们将关注流体振荡、涡激振动以及其在航空航天、能源以及生物医学工程中的重要性。 本书的另一大特色在于，它将理论分析与数值模拟相结合。在现代工程设计中，纯粹的解析解往往难以获得，数值方法成为了解决复杂动力学问题的重要手段。我们将介绍有限元法（FEM）、有限差分法（FDM）等数值技术在动力学分析中的应用，展示如何利用这些方法对复杂几何形状和载荷条件下的系统进行高精度仿真。通过对不同数值方法的原理、算法以及优缺点的对比分析，读者将能够选择最适合自身问题的求解策略，并能借助现有的工程仿真软件，如ANSYS、COMSOL、MATLAB/Simulink等，有效地开展工程设计和优化工作。 同时，本书还将关注一些新兴的动力学理论及其在工程中的应用，例如非线性动力学、混沌理论以及随机动力学。这些领域为我们理解许多看似无序但却遵循特定规律的复杂现象提供了新的视角。我们将探讨如何识别和分析系统的非线性行为，如何预测混沌系统的长期演化，以及如何处理系统中存在的随机扰动。这对于理解诸如天气预报、金融市场波动、生物种群动态，甚至是一些精密仪器中的微小位移变化等复杂现象都具有重要意义。 为了使读者能够更好地掌握书中内容，本书的每一章节都精心设计了大量的例题和习题。这些例题的难度和复杂度循序渐进，从基础概念的巩固到复杂工程问题的分析，覆盖了理论学习的各个阶段。习题则鼓励读者独立思考，将所学知识应用于新的情境，培养解决实际工程问题的能力。此外，本书还会在适当的地方引用最新的学术研究成果和行业案例，帮助读者了解该领域的最新发展动态。 总而言之，《工程动力学：经典理论与前沿应用》是一部集学术严谨性、理论深度和实践指导性于一体的著作。它不仅是一本供工程师和研究人员参考的工具书，更是一本能够激发读者深入思考、勇于探索的学术启蒙读物。通过对经典动力学模型的深入剖析和对前沿应用的广泛探讨，本书将帮助读者构建起一套完整的动力学知识体系，从而在应对未来工程挑战时，拥有更强大、更灵活的分析工具和创新思维。它致力于培养读者成为能够理解、设计和优化复杂工程系统，并能在瞬息万变的科技浪潮中，用科学的语言和方法，驾驭工程世界的力量。

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