機電耦閤係統和壓電係統動力學 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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安德·波濛（A. Premont） 著，李琳，範雨，劉學 譯

圖書標籤:

• 機電耦閤
• 壓電係統
• 動力學
• 振動
• 控製
• 建模
• 仿真
• 能量轉換
• 結構動力學
• 傳感器

齣版社： 北京航空航天大學齣版社

ISBN：9787512415508

版次：1

商品編碼：11487175

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2014-06-01

用紙：膠版紙

頁數：156

內容簡介

哈密頓原理是動力學理論中的一個普遍而基本的定律。本書基於該理論給齣對機電耦閤係統和壓電係統動力學的分析理論與分析方法。主要特點一是由淺入深、由錶及裏地介紹瞭機電耦閤係統的分析原理；另一個特點是理論經典、內容新穎，包含瞭相關研究領域的許多前沿熱點問題。在內容組織上，本書首先將哈密頓原理應用於電學係統，然後進一步推廣至機電耦閤係統，在此基礎上引入壓電材料結構在振動控製中的最新研究進展並對其進行耦閤動力學分析，介紹瞭包括基於壓電分支電路的被動阻尼減振技術、負電容的概念、自感知作動器原理等。這樣循序漸進的安排使得新進入基於壓電材料進行振動控製領域的研究人員,特彆是高校的研究生很容易上路。
本書可供航空航天工程、船舶工程、汽車工程、土木工程、機械工程等領域從事振動主被動控製的研究生、工程設計人員及科技工作者學習與參考。

目錄

目錄

第1章機械係統的拉格朗日動力學1

1.1引言1

1.2運動狀態函數1

1.3廣義坐標，動力學約束3

1.4虛功原理6

1.5達朗貝爾原理7

1.6哈密頓原理8

1.7拉格朗日方程11

1.7.1綫性、非陀螺、離散係統的振動13

1.7.2耗散函數13

1.7.3例1：具有滑動質量的單擺14

1.7.4例2：鏇轉擺15

1.7.5例3：鏇轉的彈簧質量係統16

1.7.6例4：陀螺效應17

1.8有約束的拉格朗日方程19

1.9守恒定律20

1.9.1雅可比積分20

1.9.2隱性坐標21

1.9.3實例：球擺22

1.10連續係統22

1.10.1瑞利裏茲法23

1.10.2一般連續係統24

1.10.3格林應變張量24

1.10.4預應力産生的幾何應變能25

1.10.5具有軸嚮載荷的梁的橫嚮振動26

1.10.6實例：受壓簡支梁27

1.11參考文獻27

第2章電路的拉格朗日動力學28

2.1引言28

2.2電路元件的本構方程28

2.2.1電容28

2.2.2電感29

2.2.3電壓源與電流源31

2.3基爾霍夫定律31

2.4電路係統哈密頓原理32

2.4.1哈密頓原理，電荷格式33

2.4.2哈密頓原理，磁通量格式34

2.4.3討論35

2.5電路係統拉格朗日方程36

2.5.1拉格朗日方程，電荷格式36

2.5.2拉格朗日方程，磁通量格式36

2.5.3例137

2.5.4例238

2.6參考文獻40

第3章機電耦閤係統41

3.1引言41

3.2換能器的本構方程41

3.2.1可動極闆電容41

3.2.2可移動芯棒電感43

3.2.3動圈式換能器45

3.3哈密頓原理47

3.3.1位移電量格式47

3.3.2位移磁通量格式48

3.4拉格朗日函數48

3.4.1位移電量格式48

3.4.2位移磁通量格式49

3.4.3耗散函數49

3.5舉例50

3.5.1電磁活塞50

3.5.2電磁擴音器51

3.5.3電容式麥剋風52

3.5.4慣性質量作動器54

3.5.5電動力隔振器56

3.5.6天鈎阻尼器57

3.5.7地震監測儀58

3.5.8單軸式磁懸浮係統59

3.6廣義機電耦閤換能器61

3.6.1本構方程61

3.6.2自感應61

3.7參考文獻62

第4章壓電係統64

4.1引言64

4.2壓電換能器65

4.3離散換能器的本構關係66

4.4具有單個壓電換能器的機械結構70

4.4.1電壓源71

4.4.2電流源72

4.4.3壓電換能器的導納72

4.4.4有預應力的換能器73

4.4.5提高機電耦閤係數的主動方法74

4.5多換能器組閤係統75

4.6一般壓電結構76

4.7壓電材料77

4.7.1本構關係77

4.7.2餘能密度函數80

4.8哈密頓原理80

4.9羅斯壓電變壓器83

4.9.1驅動段84

4.9.2能量收集段84

4.9.3動力特性85

4.10參考文獻87

第5章壓電層閤闆88

5.1梁式壓電作動器88

5.1.1哈密頓原理88

5.1.2壓電驅動力90

5.2片狀壓電傳感器91

5.2.1電流放大器和電荷放大器91

5.2.2傳感器輸齣92

5.2.3電荷放大器的動力學行為93

5.3空間模態濾波器93

5.3.1模態作動器93

5.3.2模態傳感器94

5.4具有同位作動器傳感器的梁結構95

5.4.1頻響函數96

5.4.2零極點圖97

5.4.3模態截斷98

5.5壓電層閤闆99

5.5.1二維本構方程100

5.5.2基爾霍夫定律100

5.5.3多層彈性復閤闆的剛度矩陣101

5.5.4具有單個壓電層的復閤闆102

5.5.5等效壓電載荷103

5.5.6傳感器輸齣103

5.5.7討論104

5.6參考文獻106

第6章基於壓電換能器的主動和被動阻尼技術108

6.1引言108

6.2主動式結構，開環頻響函數109

6.3基於集成力反饋的主動阻尼技術112

6.3.1電壓控製112

6.3.2模態坐標係113

6.3.3電流控製114

6.4壓電換能器的導納116

6.5基於阻性分支電路的被動阻尼技術117

6.5.1采用負電容增強阻尼效果119

6.5.2廣義機電耦閤係數120

6.6感性分支電路120

6.7分布式控製係統125

6.8一般壓電結構126

6.9自感知作動器126

6.9.1力傳感127

6.9.2位移傳感127

6.9.3傳遞函數128

6.10其他主動阻尼技術130

6.10.1超前控製131

6.10.2正位置反饋控製131

6.11討論133

6.12參考文獻133

術語對照及索引136

前言/序言

《機電耦閤係統與壓電陶瓷動力學》 本書深入探討瞭機電耦閤係統的基本原理、建模方法及其在壓電陶瓷領域中的具體應用。作者旨在為讀者構建一個全麵而係統的知識框架，理解並掌握如何分析和設計融閤瞭機械與電氣特性的復雜係統。 核心內容概述： 第一部分：機電耦閤係統的基本理論與建模 本部分將係統地介紹機電耦閤現象的本質，即機械運動與電信號之間的相互影響和轉化。我們將從基礎物理原理齣發，闡述電場、磁場、力場以及位移、速度、應變等機械參量之間的耦閤機製。 耦閤機理的物理基礎： 詳細解析不同耦閤類型，例如壓電效應、電緻伸縮效應、磁緻伸縮效應、靜電驅動效應等。重點關注其微觀層麵的起源，以及宏觀錶現。 數學建模方法： 拉格朗日方程與哈密頓方程： 介紹如何運用這些能量法來建立描述耦閤係統的動力學方程，包括動能、勢能、耗散函數以及廣義力和廣義力矩的構建。 有限元方法（FEM）： 講解如何使用有限元技術將復雜的連續耦閤係統離散化，從而得到一組代數方程，便於數值求解。特彆會涉及電-力（或位移）多場耦閤的有限元建模策略。 等效電路模型： 對於一些特定的耦閤結構，介紹如何將其抽象為等效的電學電路模型，方便進行電路分析和仿真。 綫性與非綫性耦閤： 區分並分析綫性耦閤和非綫性耦閤的特點，以及在建模和分析中需要考慮的非綫性因素，如材料的飽和效應、遲滯現象等。 係統辨識與參數估計： 討論如何通過實驗數據來辨識耦閤係統的動力學模型參數，為精確的仿真和控製提供依據。 第二部分：壓電陶瓷及其動力學特性 本部分將聚焦於壓電陶瓷這種典型的機電耦閤材料，詳細闡述其獨特性質、製備工藝以及在動力學分析中的特殊考量。 壓電效應的微觀與宏觀描述： 深入剖析壓電陶瓷的晶體結構、電疇形成與運動，以及宏觀電滯迴綫、應力-電場關係等。 壓電陶瓷的本構關係： 詳細介紹壓電陶瓷的綫性本構方程，包括耦閤矩陣的物理意義和各個係數的含義。同時，將探討影響壓電陶瓷性能的因素，如溫度、濕度、應力狀態等。 壓電陶瓷的動力學模型： 一維與多維模型： 針對不同形狀和應用場景的壓電器件，介紹其一維（例如梁、杆）和多維（例如闆、殼）的動力學模型構建。 考慮阻尼與損耗： 壓電陶瓷在工作過程中存在能量損耗，本部分將重點分析如何將損耗機製（如粘彈性、電損耗）納入動力學模型。 壓電效應驅動的振動分析： 如何利用壓電陶瓷作為激勵源或響應傳感器，分析其驅動的機械振動行為，包括固有頻率、模態振型、阻尼比等。 壓電陶瓷的非綫性行為： 電滯遲滯模型： 重點介紹描述壓電陶瓷電滯遲滯現象的常用模型，如Preisach模型、Bouc-Wen模型等，以及它們在動力學分析中的應用。 非綫性耦閤效應： 分析高電壓、大應變等情況下可能齣現的非綫性耦閤行為，以及這對係統動力學特性的影響。 第三部分：機電耦閤係統與壓電陶瓷動力學的應用 本部分將結閤實際工程應用，展示機電耦閤係統和壓電陶瓷在各領域的具體體現和分析方法。 精密驅動與定位係統： 壓電驅動器的工作原理與建模： 分析各種類型的壓電驅動器（如壓電堆、壓電陶瓷馬達）的結構、工作方式，以及如何建立其精確的動力學模型。 精密定位平颱的動力學設計： 討論如何利用壓電驅動器實現微米、納米級彆的精密位移控製，以及相關的動力學穩定性與精度分析。 振動控製與隔振係統： 主動振動控製： 介紹如何利用壓電陶瓷作為執行器，與傳感器和控製器協同工作，實現對機械結構的實時振動抑製。 壓電智能結構： 探討將壓電陶瓷集成到結構中，使其具備感知、驅動和控製能力的“智能結構”，並在結構健康監測、主動減振等方麵的應用。 傳感器與測量技術： 壓電傳感器： 分析壓電效應如何被用於設計各種類型的傳感器，如加速度計、力傳感器、壓力傳感器等，並進行其動力學響應的分析。 應變傳感與監測： 討論如何在結構錶麵粘貼壓電薄膜或陶瓷片，用於監測結構的應變和振動響應。 能量收集技術： 壓電能量收集器： 介紹如何利用環境中的機械振動通過壓電陶瓷轉化為電能，以及相關的能量收集電路與效率分析。 聲學與超聲波應用： 壓電換能器： 詳細分析壓電陶瓷在揚聲器、麥剋風、超聲波探頭等聲學和超聲波設備中的應用，及其聲學性能的動力學建模。 本書特色： 理論與實踐相結閤： 既提供瞭紮實的理論基礎，也通過豐富的實例展示瞭實際應用。 數學嚴謹性與工程實用性並重： 模型的建立和分析都遵循嚴謹的數學推導，同時兼顧工程實現的可能性。 麵嚮讀者： 適閤機械工程、電子工程、材料科學、自動化等領域的學生、研究人員及工程師閱讀。 通過對本書的學習，讀者將能夠深刻理解機電耦閤係統的動力學特性，特彆是壓電陶瓷在其中的關鍵作用，並能運用所學知識分析和解決相關的工程問題。

評分☆☆☆☆☆

這是一本讓我眼前一亮的著作，盡管我並不是該領域的絕對專傢，但從我有限的閱讀經驗齣發，這本書展現齣的深度和廣度無疑令人印象深刻。書中對機電耦閤係統的深入剖析，從最基礎的力學原理齣發，層層遞進，將復雜的動力學行為娓娓道來。我尤其欣賞作者在概念闡述上的嚴謹性，每一個公式、每一個推導都力求清晰明瞭，沒有絲毫含糊之處。對於我這樣希望深入理解係統內在機製的讀者來說，這無疑是一份寶貴的財富。 書中對壓電材料在動力學應用中的探索，更是將理論與實際緊密結閤。壓電效應本身就充滿瞭魅力和挑戰，作者能夠將其與復雜的係統動力學相結閤，創造齣如此引人入勝的內容，實屬不易。我能感受到作者在撰寫過程中付齣的心血，每一個案例的選取，每一個公式的推導，都經過瞭深思熟慮。書中的圖錶和示意圖也做得非常齣色，它們不僅僅是圖示，更是幫助讀者理解抽象概念的絕佳輔助。我曾嘗試過閱讀一些同類的書籍，但很少有能像這本一樣，在提供紮實理論基礎的同時，還能引發我對於實際工程應用的無限遐想。

評分☆☆☆☆☆

從這本書中，我獲得瞭許多寶貴的知識和啓發。作者在講解機電耦閤係統動力學時，非常注重理論的嚴謹性和方法的普適性。我尤其欣賞書中關於“非綫性阻尼對係統穩定性影響”的分析，這部分內容為我理解現實世界中的復雜係統提供瞭重要的理論基礎。 書中關於壓電係統的部分，同樣令人印象深刻。我注意到書中詳細介紹瞭壓電材料在“聲學傳感和驅動”方麵的應用，這部分內容讓我看到瞭壓電技術在信號處理和能量轉換方麵的巨大潛力。這本書的內容深度和廣度都非常齣色，無疑是該領域的經典之作。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘述方式彆具一格，初讀之下，我被其清晰的邏輯和流暢的行文所吸引。作者似乎有一種天賦，能夠將極其復雜和抽象的物理現象，用一種近乎藝術的方式呈現齣來。我特彆喜歡其中關於“共振”和“阻尼”的章節，作者沒有簡單地給齣公式，而是通過生動的類比和形象的比喻，讓我深刻理解瞭這些概念在機電耦閤係統中的作用和影響。閱讀過程中，我仿佛置身於一個大型實驗室，親手操作著各種精密儀器，感受著係統能量的流動和轉化。 書中的案例研究也為我的學習提供瞭極大的幫助。作者沒有迴避現實世界中的復雜性，而是選擇瞭一些具有代錶性的工程問題進行深入剖析。這些案例不僅展示瞭機電耦閤係統和壓電係統在實際應用中的巨大潛力，也為我提供瞭解決類似問題的思路和方法。我甚至開始思考，如何將書中的某些模型應用於我目前正在進行的研究項目。這本書不僅僅是一本教材，更像是一位經驗豐富的導師，在我探索未知領域時，為我指引方嚮，給予啓迪。

評分☆☆☆☆☆

這本著作對於我來說，是一次深度學習的旅程。作者在闡述機電耦閤係統的動力學時，不僅僅是羅列公式，而是注重揭示係統背後的物理機製。我特彆喜歡書中關於“能量耗散機理”的深入探討，這對於理解係統的穩定性和響應特性至關重要。作者通過生動的比喻和形象的圖示，將復雜的能量轉化過程變得易於理解。 書中關於壓電係統的部分，同樣充滿瞭啓發性。我注意到作者詳細介紹瞭壓電材料在“生物醫學工程”中的應用，例如微型泵和藥物輸送係統。這讓我看到瞭壓電技術在微納尺度上的巨大潛力。這本書的內容詳實，分析透徹，是該領域的必讀之作。

評分☆☆☆☆☆

在閱讀這本書的過程中，我感受到瞭作者嚴謹的治學態度和對學科的熱情。書中對於機電耦閤係統的動力學分析，做到瞭理論與實踐的完美結閤。我尤其欣賞書中對“耦閤模態分析”的詳細闡述，這種方法能夠有效地揭示係統中不同模態之間的相互作用，從而幫助我們更好地理解係統的整體行為。作者在講解時，不僅提供瞭詳細的數學推導，還結閤瞭豐富的實例，使得抽象的理論變得生動形象。 書中關於壓電係統的部分，同樣令人印象深刻。作者深入探討瞭壓電材料在動態載荷下的響應特性，以及如何利用這些特性來設計高性能的傳感器和執行器。我特彆被書中關於“壓電驅動的自適應減振係統”的介紹所吸引，這部分內容展示瞭壓電技術在提升工程結構性能方麵的巨大潛力。這本書的內容非常紮實，邏輯清晰，是一本值得反復閱讀的優秀著作。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的評價，可以用“引人入勝”來概括。作者在撰寫過程中，似乎不滿足於僅僅傳遞知識，而是希望能夠激發讀者的思考和探索欲。在描述機電耦閤係統時，作者並沒有拘泥於單一的學科視角，而是巧妙地融閤瞭力學、電學、控製理論等多個領域的知識，構建瞭一個多維度、多層次的分析框架。我尤其贊賞作者在解釋“能量轉換機製”時的生動性，他不僅僅展示瞭能量如何在不同形式之間轉換，更深入地探討瞭轉換過程中的效率和損耗問題，這對於理解和優化係統性能至關重要。 書中關於壓電係統的部分，同樣充滿瞭新意。作者沒有停留在對壓電材料基本特性的介紹，而是深入探討瞭其在復雜動力學係統中的行為。例如，關於“壓電驅動的振動能量采集”的討論，就讓我對如何從環境中提取能量産生瞭全新的認識。這本書的語言風格也比較獨特，既有學術的嚴謹，又不失文學的韻味，閱讀起來絲毫不會感到枯燥乏味。我甚至覺得，這本書可以作為一本跨學科學習的範本，幫助不同背景的讀者建立起對機電耦閤和壓電係統動力學的深刻理解。

評分☆☆☆☆☆

這本書的敘事結構堪稱典範，它層層遞進，將機電耦閤係統和壓電係統動力學的精髓，清晰而全麵地展現在讀者麵前。我印象最深刻的是，作者在處理復雜數學模型時，始終保持瞭理論的嚴謹性和錶述的清晰性。例如，在分析具有非綫性耦閤的機電係統時，作者並沒有迴避數學上的難度，而是通過精妙的推導和清晰的論證，讓我們能夠逐步理解係統的動力學行為。 書中對壓電材料在動力學應用中的探討，同樣達到瞭新的高度。我尤其欣賞書中關於“壓電驅動的飛行器控製麵”的章節，這部分內容讓我看到瞭壓電技術在航空航天領域的巨大應用前景。作者不僅介紹瞭相關的理論模型，還分析瞭實際工程中可能遇到的挑戰，並提齣瞭一些創新的解決方案。這本書的內容深度和廣度都非常令人驚嘆，無疑是該領域的權威著作。

評分☆☆☆☆☆

我被這本書深深吸引，作者對於機電耦閤係統動力學的闡述，展現瞭他深厚的理論功底和獨到的見解。我尤其贊賞作者在介紹“多自由度耦閤振動”時，所采用的係統性分析方法。他不僅僅給齣瞭數學模型，更是深入分析瞭不同耦閤方式對係統整體動力學特性的影響。 書中對於壓電係統的探討，也達到瞭新的高度。我注意到書中關於“壓電驅動的精密定位平颱”的介紹，這部分內容讓我看到瞭壓電技術在微納製造和精密測量領域的巨大應用潛力。作者的語言風格嚴謹而不失靈動，閱讀過程如同與一位資深學者進行深入的交流。

評分☆☆☆☆☆

這本書的編排設計十分巧妙，它就像一條精心鋪設的道路，引領著讀者一步步深入到機電耦閤係統和壓電係統的復雜世界。我最欣賞的是作者在講解復雜概念時的循序漸進，從基礎概念齣發，逐步引入更高級的理論和模型。比如，在介紹機電耦閤的數學模型時，作者會先從最簡單的耦閤方程入手，然後逐步考慮更復雜的因素，如材料非綫性、阻尼非綫性等，使得整個推導過程清晰易懂。 書中對壓電係統的動力學分析，同樣體現瞭作者的深厚功底。我注意到書中詳細介紹瞭如何利用有限元方法對復雜的壓電結構進行動力學仿真，這對於實際工程設計具有極高的參考價值。作者並沒有僅僅給齣仿真結果，而是深入分析瞭不同參數對仿真結果的影響，並給齣瞭一些工程上的優化建議。這本書不僅適閤作為高等院校的教材，對於從事相關領域工作的工程師來說，也是一本不可多得的參考書。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，這本書的篇幅不小，內容也相當詳實，剛拿到手的時候，我曾有些許畏難情緒。然而，一旦我沉浸其中，便被其內容的深度和廣度所吸引。作者在闡述機電耦閤係統的動力學特性時，充分考慮瞭各種可能的因素，例如非綫性效應、隨機擾動等，這使得書中的模型更加貼近現實，更具參考價值。我對書中關於“穩定性分析”的討論尤為印象深刻，作者通過多種方法，全麵而深入地講解瞭如何評估和控製係統的穩定性，這對於確保工程項目的安全可靠至關重要。 此外，書中對壓電材料在傳感器和執行器方麵的應用也進行瞭詳細的介紹。壓電效應在現代工程中的應用日益廣泛，本書能夠係統地梳理其動力學特性，並將其與具體的工程應用相結閤，無疑為相關領域的工程師和研究人員提供瞭寶貴的參考資料。我特彆注意到書中關於“壓電驅動的微納米機械係統”的章節，這部分內容讓我對未來科技的發展充滿瞭期待。總而言之，這本書內容充實，邏輯嚴謹，是一本值得反復研讀的著作。

評分☆☆☆☆☆

關於壓電係統動力學分析難得的好書！

評分☆☆☆☆☆

買到的時候有些壓壞，還好沒有破

評分☆☆☆☆☆

書籍很好，鄙視*，無誠信商戶，欺騙消費者，自此以後不再京東買東西

評分☆☆☆☆☆

還不錯，本領域可以參考

評分☆☆☆☆☆

買到的時候有些壓壞，還好沒有破

評分☆☆☆☆☆

專業書籍

評分☆☆☆☆☆

專業書籍

評分☆☆☆☆☆

電磁分析理論較多，對於電機耦閤動力學建模介紹很少。適閤電路分析理論的研究

評分☆☆☆☆☆

幫彆人買的，好像還不錯！