Engineering Modelling and Analysis pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Lambert, Martin

出品人:

页数:440

译者:

出版时间:2008-12

价格:$ 203.40

装帧:

isbn号码:9780415469616

丛书系列:

图书标签:

工程建模
工程分析
数学建模
数值分析
仿真
优化
系统工程
控制工程
计算方法
应用数学

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具体描述

Introducing engineering students to numerical analysis and computing, this book covers a range of topics suitable for the first three years of a four year undergraduate engineering degree. The teaching of computing to engineers is hampered by the lack of suitable problems for the students to tackle, so much effort has gone into making the problems in this book realistic and relevant, while at the same time solvable for undergraduates. Taking a balanced approach to teaching computing and computer methods at the same time, this book satisfies the need to be able to use computers (using both formal languages such as Fortran and other applications such as Matlab and Microsoft Excel), and the need to be able to solve realistic engineering problems.

结构动力学基础与工程应用一本深入探讨结构在动态载荷下响应的权威性著作作者：[此处可自行想象作者姓名，例如：张伟、李明] 出版信息：[此处可自行想象出版社及年份，例如：机械工业出版社，2023年] 内容简介：本书旨在为土木工程、机械工程、航空航天工程以及相关领域的工程师、研究人员和高年级本科生提供一个全面、深入且严谨的结构动力学理论框架及其在实际工程问题中的应用方法。面对现代工程结构日益复杂化和极端载荷（如地震、风荷载、冲击、爆炸等）的挑战，理解和精确预测结构的动态行为至关重要。本书正是围绕这一核心需求，系统性地梳理了从基本概念到高级分析技术的整个知识体系。第一部分：基础理论与自由振动分析本书的第一部分奠定了整个动力学分析的理论基础。我们首先从单自由度（SDOF）系统的建立入手，详细阐述了质量、刚度、阻尼这三个基本参数的物理意义及其在数学模型中的表示。通过对SDOF系统的自由振动和受迫振动响应的求解，读者将掌握瞬态响应、稳态响应以及系统的固有频率和阻尼比的概念。特别地，我们对粘性阻尼的理论模型进行了深入探讨，并结合了对数减衰率等工程中常用的评估指标。随后，本书自然过渡到更具实际意义的多自由度（MDOF）系统。MDOF系统的分析是结构动力学的核心难点之一。我们详细介绍了刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵的形成过程，这些矩阵的构建基于能量法（如虚功原理）或直接的牛顿第二定律应用。重点讲解了特征值问题，即如何通过求解特征方程（$([K] - omega^2[M]){phi} = {0}$）来确定系统的固有频率（特征值）和振型（特征向量）。振型分析不仅是理论求解的步骤，更是理解结构在不同模式下变形形态的关键。为了应对MDOF系统的复杂性，本书系统介绍了模态叠加法（Modal Superposition Method）。该方法通过将复杂的 MDOF 系统解耦为一组独立的 SDOF 系统，极大地简化了瞬态响应的计算。我们详细推导了模态坐标下的响应方程，并讨论了如何通过模态参与系数和模态载荷来重构实际的结构位移响应。此外，书中还专门辟章节讨论了瑞利阻尼（Rayleigh Damping）的建立及其对计算结果的影响，这是工程实践中应用最为广泛的阻尼建模方式之一。第二部分：系统的激励响应与数值方法第二部分聚焦于外部激励下的系统响应分析。我们首先深入分析了周期性激励下的稳态响应，包括谐响应分析（Harmonic Analysis），并详细讨论了共振现象及其对结构安全性的潜在威胁。书中通过大量的图解和算例，展示了频率响应函数（FRF）在系统识别和结构健康监测中的应用。针对任意或非周期性载荷（如地震波、冲击载荷），本书全面介绍了直接时间积分法（Direct Time Integration），这是现代有限元软件进行非线性动力学分析的基础。我们详细比较了中心差分法、Newmark-β法和Wilson-θ法的数值稳定性和精度特性。对于Newmark-β法，书中不仅给出了算法步骤，还探讨了参数$gamma$和$eta$的选择对计算结果的控制作用，强调了时间步长的选取对保证计算收敛性的重要性。在处理非线性动力学问题时，本书强调了几何非线性和材料非线性的引入。在几何非线性方面，特别关注了大变形效应（如P-Delta效应）在桥梁和高层建筑中的影响。在材料非线性方面，我们引入了本构关系（如弹塑性模型、超弹性模型），并结合了迭代求解技术（如牛顿-拉夫逊法）来处理非线性平衡方程的求解。第三部分：随机振动与稳定性分析认识到实际工程中许多载荷是随机过程（如风荷载、海洋波浪力），本书引入了随机振动理论。我们详细介绍了功率谱密度（PSD）函数和自相关函数的概念，这些是描述随机过程特性的核心工具。通过均方根（RMS）响应分析和峰值因子的计算，工程师可以评估结构在随机激励下的服役可靠性。此外，本书还涉及了结构动力学的进阶主题，包括模态阻尼（Modal Damping）与能量耗散的关联，以及对稳定性问题的初步探讨，例如参数激励振动（Parametric Excitation）可能导致的参数共振现象，这对旋转机械和受控结构的设计具有指导意义。第四部分：工程应用与案例研究理论的价值最终体现在工程实践中。本书的最后部分通过多个详细的工程案例，展示了如何应用前述理论知识进行实际分析。案例涵盖了： 1. 地震工程：利用反应谱分析和时间历史分析法评估既有结构的抗震性能，包括非线性动力反应分析（NL-DRA）。 2. 机械系统：高速旋转机械的振动抑制与平衡调整，以及瞬态冲击响应的优化设计。 3. 先进材料结构：复合材料和夹层结构的振动特性分析，特别是层间剪切效应对模态的影响。本书的特点在于其详尽的数学推导、清晰的物理图像阐释以及丰富的工程背景知识。每一章节都配有精心设计的例题，以帮助读者巩固理论理解并掌握计算技巧。本书不仅是一本理论教材，更是一本面向实际问题的实用参考手册，致力于培养读者构建可靠、经济且安全的工程结构系统的能力。目标读者群：结构工程、土木工程、机械工程、航空航天工程专业的研究生及高年级本科生。从事结构设计、振动控制、安全评估的工程技术人员。结构动力学领域的科研工作者。