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刘章军，陈建兵 著

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• 结构动力学
• 动力学
• 结构工程
• 振动
• 地震工程
• 有限元
• 模态分析
• 数值方法
• 工程力学
• 结构分析

出版社： 中国水利水电出版社

ISBN：9787508493312

版次：1

商品编码：11017646

包装：平装

开本：16开

出版时间：2012-01-01

用纸：胶版纸

页数：456

字数：736000

正文语种：中文

内容简介

《结构动力学》系统、全面地论述了结构动力学的基本知识和基础理论。全书共分4大篇，其中前3篇是确定性结构动力学的内容，包括单自由度系统、多自由度系统和连续弹性系统的运动方程、自由振动分析、强迫振动反应分析以及动力反应的数值计算和近似解法，第4篇论述随机动力学的经典理论及其最新研究成果——概率密度演化理论。
《结构动力学》主要内容取之于国内外有关结构动力学和随机动力学方面的优秀著作和最新成果。书中既对经典内容进行严谨详尽的论述，且尽可能结合工程应用，又力图反映近代分析方法和现代数值计算在结构动力学中的发展，并适当切入本领域的研究前沿。
本书可作为土木工程、机械工程、水利工程、船舶与海洋工程、航天航空工程以及工程力学等高年级大学生和研究生教材，也可供相关专业的教师、研究人员和工程技术人员参考使用。

内页插图

目录

序
前言
第0章 结构动力学概述与基础知识
0.1 结构动力学概述
0.2 经典动力学基础
习题
参考文献

第1篇 单自由度系统
第1章 单自由度系统的运动方程
1.1 单自由度系统的力学模型
1.2 单自由度系统的运动方程：
1.3 广义单自由度系统的力学模型
1.4 广义单自由度系统的运动方程
习题
参考文献
第2章 单自由度系统的自由振动分析
2.1 运动方程的解
2.2 无阻尼自由振动分析
2.3 黏滞阻尼自由振动分析
2.4 应用Rayleigh法求固有振动频率
2.5 利用试验确定单自由度系统的阻尼比
习题
参考文献
第3章 单自由度系统的强迫振动反应分析
3.1 简谐激励的反应分析
3.2 周期激励的反应分析
3.3 冲击激励的反应分析
3.4 一般动力激励的反应分析
习题
参考文献
第4章 单自一由度系统动力反应的数值计算
4.1 基本概念
4.2 激励函数的插值法
4.3 中心差分法
4.4 积分法
4.5 非线性单自由度系统的动力反应分析
习题
参考文献

第2篇 多自由度系统
第5章 多自由度系统的运动方程
5.1 牛顿定律或达朗贝尔原理的应用
5.2 哈密顿原理或拉格朗日方程的应用
5.3 影响系数法的应用
5.4 运动方程的静力凝聚
5.5 运动方程的耦合问题
习题
参考文献
第6章 多自由度系统的自由振动分析
6.1 固有频率和振型
6.2 振型的基本特性
6.3 自由振动的反应分析
习题
参考文献
第7章 多自由度系统的强迫振动反应分析
7.1 无阻尼系统的强迫振动反应分析
7.2 经典阻尼矩阵的建立
7.3 经典阻尼系统的强迫振动反应分析
7.4 非经典阻尼系统的强迫振动反应分析
7.5 振型反应贡献与截断
习题
参考文献
第8章 多自由度系统振动特性的数值计算
8.1 特征值问题的求解方法
8.2 Rayleigh法
……
第3篇 连续弹性系统
第4篇 随机动力学

前言/序言

结构动力学：跨越时间与振动的工程科学 引言：工程之基，动态之源 在土木工程、机械工程、航空航天乃至地震工程的广阔领域中，结构（无论高楼大厦、桥梁构架，还是精密仪器）并非静止不变的物体。它们时刻承受着来自自然界和人类活动的各种动态荷载，如风荷载、地震波、机器振动、乃至爆炸冲击。理解和预测结构在这些时间依赖性荷载作用下的响应，是确保工程安全、提高使用寿命和优化性能的基石。本书旨在深入剖析结构动力学这一核心学科，为工程师和研究人员提供一套全面、严谨且实用的分析工具和理论框架。 第一部分：基础理论与自由振动分析 动力学分析的起点是对系统的基本运动规律的刻画。本部分将系统地介绍描述结构动态行为所需的基本物理概念和数学工具。 1. 动力学基本概念回顾与系统理想化： 我们从牛顿第二定律在连续体上的推广——欧拉-拉格朗日方程出发，确立了结构动力学的分析基础。重点讨论自由度、质点、弹簧和阻尼器等理想化元件在构建简化模型中的作用。结构通常被理想化为离散参数系统（Lumped Parameter Systems），这为后续的矩阵分析奠定了基础。 2. 单自由度系统（SDOF）的运动方程： 结构动力学的基石是对最简模型——单自由度系统的深入研究。我们将详细推导其运动微分方程，包括质量（M）、刚度（K）和阻尼（C）的物理意义及其在方程中的体现。 无阻尼自由振动： 求解特征方程，确定系统的固有频率（Natural Frequencies）和主振型（Mode Shapes，尽管在SDOF中只有一个）。讨论周期与频率的关系，以及“结构自身的语言”——振型与频率的内在联系。 有阻尼自由振动： 引入粘性阻尼的数学模型。详细分析阻尼比（Damping Ratio）对系统响应的影响，区分欠阻尼（Underdamped）、临界阻尼（Critically Damped）和过阻尼（Overdamped）三种情况。重点研究对数减衰率，这是评估结构耗能能力的关键指标。 有阻尼自由振动响应： 求解齐次微分方程，并给出系统在初始条件作用下的瞬态衰减响应。 3. 多自由度系统（MDOF）的动力学： 实际工程结构往往具有多个可以独立运动的部位。本部分将系统的复杂性提升至矩阵层面。 运动方程的矩阵表达： 基于虚功原理或能量法，推导出标准形式的矩阵运动方程：$mathbf{M}ddot{mathbf{x}} + mathbf{C}dot{mathbf{x}} + mathbf{K}mathbf{x} = mathbf{F}(t)$。详细讨论质量矩阵 $mathbf{M}$、刚度矩阵 $mathbf{K}$ 以及阻尼矩阵 $mathbf{C}$ 的形成过程及其物理意义。 无阻尼自由振动与特征值问题： 在无荷载和无阻尼假设下，引入“振型叠加法”的核心——求解特征值问题（特征值与特征向量）。特征值即为系统的固有频率平方，特征向量即为系统的主振型（Mode Shapes）。振型是系统在特定频率下保持形状不变的运动形态，是模态分析的精髓。 模态正交性： 阐述质量、刚度和阻尼矩阵在主振型方向上的正交性，这是将复杂的MDOF问题转化为一组独立的SDOF问题的关键数学基础。 模态分析： 讲解如何通过模态分解，将复杂 MDOF 系统的运动表示为各阶模态响应的线性叠加。 第二部分：外部激励下的响应分析 结构动力学的核心目标之一是预测结构在外部激励（荷载）作用下的动态响应。本部分将侧重于解析方法和数值方法的结合应用。 4. 周期性与瞬态激励响应： 简谐激励（Harmonic Excitation）： 研究结构在往复力（如机器不平衡力）作用下的稳态响应。深入分析频率响应函数（Frequency Response Function, FRF），重点讨论共振现象（Resonance）及其对结构设计带来的巨大挑战。讲解倍频和相移的概念。 冲激响应与卷积积分： 引入狄拉克 $delta$ 函数作为理想化的瞬时载荷。推导系统的冲激响应函数 $h(t)$。基于卷积积分（Convolution Integral），建立任意输入荷载 $f(t)$ 与结构响应 $x(t)$ 之间的积分关系，这是线性时不变系统动力学分析的通用公式。 5. 任意荷载下的数值求解： 实际荷载往往不规则。 数值积分方法： 由于解析解的复杂性，本部分将介绍求解非齐次微分方程的数值方法，如中心差分法（Central Difference Method）和Newmark-$eta$ 法。详细讨论这些方法的稳定性和精度要求。 模态叠加法（Modal Superposition）： 这是工程中最常用的MDOF响应求解技术。通过将输入荷载投影到主振型上，将 MDOF 系统转化为一组独立的 SDOF 系统（模态坐标），求解后通过模态正交性逆变换回物理坐标空间，从而高效地获得整体响应。 第三部分：特殊动力学问题与工程应用 本部分将扩展到更具挑战性的实际工程问题，如地震动、随机荷载以及非线性行为。 6. 随机振动理论与地震工程基础： 随机过程基础： 引入概率论和随机过程的基本概念，用以描述不可预测的荷载（如风或地震）。定义平稳随机过程（Stationary Random Process）和功率谱密度（Power Spectral Density, PSD）函数，这是描述随机荷载统计特性的关键工具。 随机响应分析： 探讨结构在随机力作用下的统计响应，如均方根值（RMS）和峰值概率分布。 地震工程导论： 将地震动视为一种具有特定频率特性的地面运动输入。讨论反应谱分析（Response Spectrum Analysis），这是一种简化但高效的地震设计方法，它利用结构的最大反应而不是时间历程响应。 7. 能量耗散与阻尼理论： 阻尼是结构能量耗散的物理体现，对其准确建模至关重要。 阻尼的物理模型： 除了粘性阻尼，还将探讨库仑阻尼（Coulomb Damping）和滞回阻尼（Hysteretic Damping），这些模型更贴近材料和构件在大幅度振动时的实际行为。 模态阻尼与有效阻尼比： 讨论如何将结构各部位的阻尼材料和机制转化为模态分析中的有效阻尼比。 8. 非线性动力学导论： 真实世界的结构，尤其在经历强震或冲击时，会进入材料或几何非线性范围。 非线性刚度与阻尼： 讨论刚度随位移或荷载变化的现象（如P-$Delta$效应，材料屈服）。 步进积分的挑战： 介绍求解非线性系统所需的时程分析方法，强调其计算复杂性和收敛性问题。 结论与展望： 结构动力学不仅是理论的构建，更是连接数学模型与实际安全性能的桥梁。本书通过严谨的推导和丰富的工程实例，旨在培养读者对结构动态行为的深刻洞察力，使之能够选择恰当的分析方法，设计出能够安全、有效地抵抗各种动态环境考验的现代工程结构。掌握这些原理，是成为应对未来复杂工程挑战的结构工程师的必备素养。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我之前对“结构动力学”这个概念非常模糊，只觉得它听起来很高深，可能是一些专业工程师才会接触到的领域。但最近因为工作原因，我接触到一些关于大型基础设施项目的数据分析，其中涉及到一些力学和振动的概念，这让我对结构动力学产生了浓厚的兴趣。我希望这本书能够为我提供一个清晰的入门框架，让我能够理解结构动力学的基本原理，以及它在实际工程中的应用。我尤其对书中是否会涉及一些现代化的监测技术和分析工具感到好奇，比如如何通过传感器来实时监测建筑物的健康状况，以及如何利用计算机模拟来预测结构的响应。我希望能在这本书里找到一些关于“风险评估”和“安全保障”的思路，了解工程师们是如何在设计阶段就考虑到各种潜在的风险，并采取相应的措施来规避这些风险。这本书让我看到，科学不仅仅是理论，更是解决实际问题的强大武器。

评分☆☆☆☆☆

我一直觉得，很多我们习以为常的物理现象，背后都有着令人着迷的科学原理，而“结构动力学”这个词，听起来就充满了力量感和运动感，让我联想到大自然的各种规律。虽然我目前的工作与此领域并无直接关联，但每次看到一些宏伟的建筑，比如跨海大桥，或者在经历台风天气时，我都会思考它们是如何应对各种动态载荷的。这本书的封面设计就给人一种稳定感，让我觉得里面一定包含了很多解释这些现象的知识。我特别期待书中能够深入浅出地讲解一些实际工程案例，比如一些著名的抗震建筑是如何设计的，或者是大型桥梁在不同风速下的表现。我希望这本书能提供一些直观的类比或者清晰的图解，让我这样非专业人士也能领略到其中奥秘。我希望能在这本书里找到对“韧性”这个概念的更深理解，不仅仅是材料的强度，更是结构在面对突发变化时的一种适应和生存能力。这本书让我对工程的智慧有了更深的期待。

评分☆☆☆☆☆

我对工程学一直抱有一种深深的敬畏，尤其是那些能够建造出高耸入云的摩天大楼、横跨江河的宏伟桥梁的工程师们。我总觉得，在这些令人惊叹的建筑背后，一定隐藏着许多我们普通人难以想象的科学原理。当我看到《结构动力学》这本书时，我立刻被这个书名吸引了。我希望这本书能够揭示那些支撑着现代建筑奇迹的“幕后英雄”——那些关于力、关于运动、关于时间相互作用的科学知识。我尤其期待书中能够通过生动形象的案例，来阐释结构动力学在工程实践中的重要性，比如在设计摩天大楼时，工程师们是如何考虑到风荷载和地震力的影响，又是如何通过精密的计算来确保建筑物的安全和稳定。这本书对我来说，不只是一本学术著作，更是一扇通往工程世界的大门，让我有机会窥探那些创造奇迹的智慧。

评分☆☆☆☆☆

刚拿到这本《结构动力学》，第一印象是它非常厚实，一看就知道内容很丰富。我一直对物理学领域里那些与“动态”相关的概念特别着迷，比如波的传播、振动的传播等等。而“结构动力学”这个名字，就直接点出了它关注的重点——那些由外力引起的结构的动态变化。我希望这本书能够从最基础的原理讲起，比如什么是简谐振动，什么是共振，以及这些概念是如何应用到更复杂的结构上的。我也非常好奇书中是否会包含一些历史上的经典案例，例如那些因为忽略了动力学效应而导致的工程事故，以及后来的改进和发展。对我而言，理解这些原理，不仅是为了满足个人的求知欲，更是一种对工程严谨性的认识。我希望这本书能够帮助我建立一种“动态思维”，能够从一个全新的角度去审视和理解周围的世界，特别是那些宏伟的人工建筑。

评分☆☆☆☆☆

这本书我刚拿到手，封面设计就很吸引人，那种沉稳又带点科技感的风格，一下子就抓住了我的眼球。作为一名对建筑设计和城市规划非常感兴趣的业余爱好者，我一直对建筑是如何抵御自然力量，比如地震、风灾等等非常好奇。看到这本书的书名，我便觉得它很可能能解答我的一些疑问。虽然我不是专业人士，但内心深处总有一种想要了解这些宏伟建筑背后支撑原理的渴望。翻开书页，里面的插图和图表非常精美，虽然我对其中的具体公式和计算方法还不甚了解，但单从视觉上就感受到了一种严谨和专业。我尤其对其中一些关于桥梁和高层建筑的案例分析很感兴趣，想象着工程师们是如何通过精密的计算和设计，让这些庞然大物在风吹雨打中屹立不倒，实在是令人惊叹。我期待着在这本书的引导下，能慢慢领略结构动力学的魅力，即便我无法完全理解所有技术细节，但至少能获得一种对工程科学的敬畏感和对建筑安全性的更深层次的认识。这本书给我一种“厚重感”，仿佛里面藏着无数解决实际问题的智慧。

评分☆☆☆☆☆

挺好的，京东购物大都数时候很愉快！

评分☆☆☆☆☆

一下子买了两本，晕晕晕。

评分☆☆☆☆☆

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帮人买的，很快，东西不错

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评分☆☆☆☆☆

在书店看上了这本书一直想买可惜太贵又不打折，回家决定上京东看看，果然有折扣，毫不犹豫的买下了。京东速度果然非常快的，从配货到送货也很仔细，快递非常好，很快收到书了。书的包装非常好，非常新，可以说无论自己阅读家人阅读，收藏还是送人都特别有面子，特别精美；封面和封底的设计、绘图都十分好,推荐大家购买。打开书本，书装帧精美，纸张很干净，文字排版看起来非常舒服，让人看得欲罢不能，每每捧起这本书的时候,作者深入浅出的写作手法让本人犹如身临其境一般，好似一杯美式咖啡，看似快餐，其实值得回味无穷。最后再好评一下京东客服服务态度好，送货相当快,包装仔细！这个也值得赞美下，希望京东这样保持下去。

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评分☆☆☆☆☆

京东物流没的说，但是包装的时候多留点心就更好了，书脊略有破损。

评分☆☆☆☆☆

不错，但不经典