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出版者:

作者:Li, Jie/ Chen, Jianbing

出品人:

页数:384

译者:

出版时间:2009-8

价格:1235.00 元

装帧:

isbn号码:9780470824245

丛书系列:

图书标签:

陈建兵
概率方法
概率密度演化理论
李杰
好难--！大擦擦
结构动力学
随机动力学
结构可靠性
概率方法
随机振动
非线性动力学
土木工程
机械工程
数值方法
不确定性分析

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具体描述

In Stochastic Dynamics of Structures, Li and Chen present a unified view of the theory and techniques for stochastic dynamics analysis, prediction of reliability, and system control of structures within the innovative theoretical framework of physical stochastic systems. The authors outline the fundamental concepts of random variables, stochastic process and random field, and orthogonal expansion of random functions. Readers will gain insight into core concepts such as stochastic process models for typical dynamic excitations of structures, stochastic finite element, and random vibration analysis. Li and Chen also cover advanced topics, including the theory of and elaborate numerical methods for probability density evolution analysis of stochastic dynamical systems, reliability-based design, and performance control of structures. Stochastic Dynamics of Structures presents techniques for researchers and graduate students in a wide variety of engineering fields: civil engineering, mechanical engineering, aerospace and aeronautics, marine and offshore engineering, ship engineering, and applied mechanics. Practicing engineers will benefit from the concise review of random vibration theory and the new methods introduced in the later chapters. "The book is a valuable contribution to the continuing development of the field of stochastic structural dynamics, including the recent discoveries and developments by the authors of the probability density evolution method (PDEM) and its applications to the assessment of the dynamic reliability and control of complex structures through the equivalent extreme-value distribution."

—A. H-S. Ang, NAE, Hon. Mem. ASCE, Research Professor, University of California, Irvine, USA "The authors have made a concerted effort to present a responsible and even holistic account of modern stochastic dynamics. Beyond the traditional concepts, they also discuss theoretical tools of recent currency such as the Karhunen-Loeve expansion, evolutionary power spectra, etc. The theoretical developments are properly supplemented by examples from earthquake, wind, and ocean engineering. The book is integrated by also comprising several useful appendices, and an exhaustive list of references; it will be an indispensable tool for students, researchers, and practitioners endeavoring in its thematic field."

—Pol Spanos, NAE, Ryon Chair in Engineering, Rice University, Houston, USA

《构筑的韧性：动态荷载下的结构响应解析》本书深入探讨了在不确定性和随机性因素影响下，各类工程结构所表现出的动态行为。我们聚焦于理解结构如何应对地震、风、波浪、机械振动以及其他时变载荷，并在此基础上，提出优化设计与风险评估的先进方法。本书旨在为土木工程、机械工程、航空航天工程、海洋工程等领域的工程师、研究人员和高级学生提供一个全面而深入的理论框架与实践指南。第一章：结构动力学基础与随机过程理论本章首先回顾了经典结构动力学的基本原理，包括单自由度与多自由度系统的振动方程、模态分析、响应谱理论等。在此基础上，我们将引入随机过程的数学描述，包括概率密度函数、统计矩、自相关函数、功率谱密度等关键概念。我们将详细阐述平稳随机过程与非平稳随机过程的区别及其在结构动力学中的适用性。特别地，我们将介绍高斯过程、泊松过程等在工程实践中常见的随机过程模型，并探讨如何将其应用于描述自然灾害（如地震地面运动、风速变化）和人为干扰（如机器振动）的随机特性。 1.1 确定性结构动力学回顾结构的自由振动与受迫振动质量、阻尼与刚度矩阵的建立振动方程的求解方法：直接积分法、模态叠加法响应谱的概念与应用 1.2 随机过程的数学描述随机变量与随机向量概率分布与联合概率分布统计矩：均值、方差、偏度、峰度自相关函数与互相关函数功率谱密度函数与互功率谱密度函数 1.3 常见随机过程模型高斯过程：特性与应用（如地震地面运动的简化模型）泊松过程：事件序列的描述（如冲击载荷的发生）其他相关过程模型（如正弦波叠加模型） 1.4 随机过程在工程中的意义不确定性的来源：荷载、材料、几何参数为何需要随机动力学分析第二章：线性能性结构在随机激励下的响应本章的核心是分析线性能性结构在各种随机激励下的响应。我们将重点介绍两种主要方法：功率谱密度法和统计线性化法。功率谱密度法能够直接计算结构响应的功率谱密度，进而求解响应的均方值、方差和峰值概率。我们将推导并应用此方法解决白噪声、有色噪声等激励下的结构响应问题。对于非线性系统，我们将引入统计线性化技术，将非线性系统等效为线性系统，然后应用线性系统的分析方法。本章还将涵盖随机振动的疲劳损伤累积理论，并介绍基于此理论的结构可靠性评估方法。 2.1 功率谱密度法输入激励功率谱与输出响应功率谱的关系线性系统传递函数（频率响应函数）的定义与计算响应功率谱的推导：卷积定理的应用结构响应统计特性的计算：均值、方差、均方值瑞利分布与响应峰值分布的近似 2.2 响应谱方法在随机激励下的扩展考虑不同频率成分的贡献能量谱密度与响应谱的关系 2.3 统计线性化方法非线性系统的等效线性化基于最小均方误差准则的等效刚度和阻尼迭代求解过程 2.4 随机振动中的疲劳分析 Miner法则及其在随机振动下的应用 Davenport方法与Wirsching方法基于疲劳的可靠性评估第三章：非线性能性结构在随机激励下的响应本章将深入探讨非线性能性结构在随机载荷下的复杂行为。我们将介绍多种更精确的非线性分析方法，包括蒙特卡洛模拟法、摄动法、以及更高级的近似解析方法，如卡尔曼滤波与扩展卡尔曼滤波在状态估计中的应用。蒙特卡洛模拟法通过大量随机模拟来逼近真实响应，能够处理任意形式的非线性与激励。我们将讨论如何设计有效的模拟方案、收敛性判断以及结果的后处理。摄动法将系统解分解为线性部分和非线性小扰动部分，适用于弱非线性系统。我们将分析这些方法的优缺点、适用范围以及计算效率。 3.1 蒙特卡洛模拟法随机变量生成技术（如Box-Muller变换）随机过程模拟（如离散时间序列模拟）仿真模型的建立与验证收敛性分析与样本量选择响应统计量的估计与置信区间的确定 3.2 摄动法与近似解析方法林奈森（Liancén）方法其他近似解析技术迭代逼近的收敛性与精度 3.3 具有迟滞、屈服等特性的非线性系统弹塑性模型的随机响应张力结构中的非线性效应阻尼特性的非线性化处理 3.4 状态估计与随机控制在非线性系统中的应用卡尔曼滤波的基本原理扩展卡尔曼滤波（EKF）处理非线性系统在监测与反馈控制中的潜在应用第四章：具有多自由度与空间分布特性的结构系统本章将研究更复杂的结构系统，包括具有多个自由度（MDOF）以及空间上分布广泛的结构。我们将扩展前几章的理论，分析多自由度系统在随机激励下的耦合振动行为。重点关注模态叠加法在随机动力学分析中的应用，以及模态解耦的条件与局限性。我们将讨论空间相关性对结构响应的影响，例如地震地面运动的空间变化、风荷载的空间分布等。本章还将涉及桥梁、高层建筑、海洋平台等大型结构在随机动力学方面的挑战，并介绍针对这些结构的特殊分析技术，例如有限元方法在随机动力学中的应用。 4.1 多自由度（MDOF）系统随机响应模态分析的扩展与应用随机激励下的模态解耦与耦合效应各阶模态响应的叠加与干涉 4.2 空间相关激励的影响地震地面运动的空间变化模型（如SIMQKE模型）风荷载的空间相关性模型波浪荷载的空间谱 4.3 分布式参数结构系统连续系统的随机动力学（如梁、板）有限元方法在随机动力学中的应用模型的离散化与精度考量 4.4 特殊结构系统分析桥梁结构在风与交通荷载下的随机响应高层建筑在风与地震作用下的随机响应海洋平台在波浪与风作用下的随机响应第五章：结构可靠性与风险评估本章将随机动力学分析的结果与结构可靠性理论相结合，为工程设计提供定量依据。我们将介绍可靠性指标（如P_f）的计算方法，包括基于故障模式的可靠性分析以及基于性能的可靠性设计。我们将重点阐述如何利用随机动力学分析的结果来评估结构的失效概率，并讨论不同荷载组合下的可靠性分析。本章还将涉及结构抗震设计中的概率方法，以及极限状态设计理念。最后，我们将探讨结构在全生命周期内的风险管理，包括设计阶段的风险评估、施工阶段的质量控制以及运营阶段的监测与维护。 5.1 结构可靠性理论基础失效模式分析随机变量的概率分布与不确定性描述可靠性指标（β）与失效概率（P_f） 5.2 基于随机动力学分析的可靠性评估单随机变量模型与多随机变量模型一次二阶矩（FOSM）方法、蒙特卡洛方法响应峰值与极限状态的关联 5.3 性能化设计与风险管理基于性能的结构设计理念全生命周期风险评估与管理地震风险评估与韧性设计 5.4 荷载组合与极端事件分析多重荷载的联合概率分布极端值理论在结构设计中的应用第六章：实例分析与工程应用本章将通过具体的工程案例，展示前述理论方法在实际问题中的应用。我们将分析典型工程结构，如桥梁、高层建筑、水坝、海洋平台等，在各种随机荷载下的动力响应，并进行可靠性评估。案例将涵盖地震作用下的结构响应、风荷载作用下的颤振与疲劳分析、海洋平台在波浪作用下的运动与载荷模拟、以及机械振动对精密仪器结构的影响等。通过这些实例，读者将能够更直观地理解随机动力学分析的价值，并学习如何将其应用于解决实际工程难题。 6.1 桥梁结构案例分析风致振动与疲劳寿命预测地震作用下的动态响应与损伤评估 6.2 高层建筑案例分析风致响应与舒适性分析地震作用下的非线性动力反应 6.3 海洋工程结构案例分析波浪载荷的统计模型与结构响应风浪流耦合作用下的动力学分析 6.4 其他工程领域案例精密仪器抗振设计核电站结构安全分析城市基础设施的抗灾韧性设计本书通过理论推导、方法介绍和实例分析相结合的方式，力求为读者提供一个清晰、系统、实用的结构随机动力学学习路径。我们相信，掌握这些知识和工具，将有助于工程师们在日益复杂和不确定的工程环境中，设计出更加安全、可靠、经济的结构。

作者简介

目录信息

读后感

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用户评价

评分☆☆☆☆☆

这本书在知识的组织结构上展现出一种极高的层次感和递进性。它并非简单地按照章节顺序堆砌知识点，而是构建了一个由浅入深、环环相扣的知识网络。开篇部分奠定了概率论和随机过程的基础，随后迅速过渡到基础的结构动力学框架，然后才小心翼翼地引入更复杂的随机微分方程和高维系统的分析。最令人称道的是，作者非常注重章节间的“钩子”设计，总能在关键转折点埋下伏笔，引导读者带着疑问进入下一章，从而形成一种主动探索的学习节奏。这种精妙的结构设计，使得学习过程的连贯性极强，读者很少会感觉自己被丢在了知识的汪洋大海中，反而像是在一位经验丰富的向导带领下，稳步攀登至知识的高地，最终对整个领域的全貌有了宏观而深刻的理解。

评分☆☆☆☆☆

书中大量的案例分析和数值模拟结果展示，是这本书的另一个亮点，也是其实用价值的集中体现。理论推导固然重要，但如果脱离了实际工程背景，这些抽象的数学工具就成了空中楼阁。这本书非常巧妙地穿插了多组详实的数据表格和高质量的图形输出，这些图表不仅仅是用来“美化”版面的，而是作为验证理论有效性的核心证据。例如，在讨论特定激励下的系统响应时，作者不仅给出了解析解的曲线，还附带了基于有限元方法或蒙特卡洛方法的模拟对比图，清晰地指出了解析模型在何种程度的非线性下开始出现偏差。这种严谨的“理论对标实践”的处理方式，让读者在学习抽象概念的同时，能够清晰地预见到这些模型在真实工程设计中的应用潜力与局限性。

评分☆☆☆☆☆

我个人对书中对历史背景和理论演进脉络的梳理给予高度评价。这本书并非仅仅是罗列公式和解法，它更像是一部详尽的“思想史”。作者在引入核心理论之前，会花费篇幅去追溯该理论是如何从早期的简化模型一步步演化、修正，最终形成如今这般完备体系的。这种“溯源”的方法论，极大地帮助读者理解为何某些特定的假设会被采用，以及在不同工况下理论的适用边界究竟在哪里。通过这种方式，书本不再是冷冰冰的知识堆砌，而是充满了“人的思考痕迹”和“科学的探索历程”。读到某些关键的历史转折点时，仿佛能感受到先驱学者们在面对未知时的挣扎与突破，这种代入感，使得原本枯燥的力学分析变得富有传奇色彩，让人对这门学科产生更深层次的敬畏和热情。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，说实话，初读起来稍微有些挑战性，它毫不含糊地采用了高度专业化的学术语汇和严谨的逻辑链条，完全没有为了迎合大众读者而进行的“软化”处理。作者似乎坚信，只有最精准的表达才能承载最复杂的物理概念。这种直击本质的写作方式，对于已经具备一定理论基础的工程师和研究人员来说，无疑是一种福音，它意味着信息损耗的最小化。然而，对于初次接触该领域的新手，前几章的阅读过程可能会像是在攀登一座陡峭的山峰，需要极大的耐心和重复研读。不过，一旦跨越了最初的语言障碍，你会发现其行文的严密性和内在逻辑的自洽性是无懈可击的。每一个论断都建立在坚实的数学基础之上，观点之间的衔接自然流畅，如同精密的机械装置，每一个齿轮都咬合得天衣无缝，展现出作者深厚的学术功底和对领域深刻的洞察力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计着实令人眼前一亮，从拿到手的触感到翻开第一页，都能感受到一种沉稳而专业的格调。封面采用了一种低饱和度的深蓝色，配以烫金的字体，在光线下若隐若现，透露出一种低调的奢华感，仿佛预示着内里的知识体系之庞大与深邃。内页的纸张选择也相当考究，触感细腻，墨色印刷清晰锐利，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。排版上，作者显然花了不少心思，公式与文字的布局疏密有致，图表的插入位置恰到好处，有效缓解了纯文本阅读的枯燥感。特别是那些复杂的数学推导过程，作者都通过精心的分步展示和适当的留白，使得原本可能晦涩难懂的部分变得条理分明，极大地提升了阅读体验的流畅性。对于一本理论性如此强的著作而言，如此用心的外部呈现，无疑是鼓励读者深入钻研的第一步，让人忍不住想立刻沉浸其中，探索书中所蕴含的精妙结构。

评分☆☆☆☆☆