结构优化及其在振动和声学设计中的应用

结构优化及其在振动和声学设计中的应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

杜建镔 著
图书标签:
  • 结构优化
  • 振动控制
  • 声学设计
  • 有限元分析
  • 模态分析
  • 优化算法
  • 结构力学
  • 工程设计
  • 数值计算
  • 多学科优化
想要找书就要到 静流书站
立刻按 ctrl+D收藏本页
你会得到大惊喜!!
出版社: 清华大学出版社
ISBN:9787302385912
版次:1
商品编码:11678237
品牌:清华大学
包装:平装
丛书名: 清华大学动力学与控制丛书
开本:16开
出版时间:2015-04-01
用纸:胶版纸

具体描述

内容简介

  《结构优化及其在振动和声学设计中的应用》是作者在清华大学航天航空学院所讲授的研究生课程“结构优化设计”讲义的基础上,对有关内容做进一步整理和补充编写而成的。全书分为两篇。第1篇为基础部分,前5章大致涵盖了结构优化的基本概念、一般性理论和较为常见的求解方法; 第6~8章介绍了一些在大规模结构优化问题的求解中十分有效的模型处理技术和灵敏度分析方法。考虑到结构拓扑优化是近20年来结构优化领域最为活跃的方向,而振动和声学设计又是近年来该方向的研究热点之一。本书第2篇围绕此领域进行专题介绍。第9章对结构拓扑优化的基本思想和实现方法进行介绍,第10~13章分别针对振动和声学拓扑优化领域的四个专题进行介绍,即特征频率优化、动态柔度优化、声振耦合系统优化及声学微结构优化,其内容除了包括基本理论和方法,也汇集了作者及其合作者在近年的一些相关研究成果。
  《结构优化及其在振动和声学设计中的应用》可作为高等院校力学、航空航天、机械、土木建筑、水利、车辆工程等专业的本科生和研究生的教材,也可作为上述专业的教师和工程技术人员的参考用书。

结构优化及其在振动和声学设计中的应用 本书深入探讨了结构优化的理论基础、核心方法及其在工程设计中的关键作用,尤其聚焦于其在解决振动和声学问题时的独到之处。通过对结构性能指标的精细化控制,实现轻量化、高强度、低噪声、优良隔振等设计目标,是现代工程技术领域面临的重要挑战。 理论基石与优化范式 本书首先为读者构建了坚实的理论框架。我们将从最基本的优化理论入手,介绍数学规划、凸优化等基础概念,为理解更复杂的结构优化算法奠定基础。随后,将详细阐述结构优化中的关键要素:设计变量、目标函数和约束条件。设计变量可以是结构的几何尺寸、材料属性、拓扑构型,目标函数则涵盖了质量最小、刚度最大、固有频率调控、噪声抑制、振动传递减弱等多种性能指标。约束条件则包括应力、位移、屈曲载荷、模态频率范围、声学衰减率等。 我们将重点介绍当前主流的结构优化方法。这包括: 拓扑优化 (Topology Optimization):这是实现结构轻量化和性能提升的强大工具。本书将详细讲解基于密度法(如SIMP法)、水平集法、可制造性驱动拓扑优化等主流算法的原理、数值实现及其在不同应用场景下的优劣势。我们将通过案例分析,展示如何通过拓扑优化设计出前所未见的、高效的结构形式,以达到材料使用的最优。 形状优化 (Shape Optimization):当结构的整体构型基本确定,但边界形状仍有改进空间时,形状优化能够发挥重要作用。本书将介绍如何利用梯度方法、共轭梯度法等,对结构的边界进行微调,以优化应力分布、改善流动特性或增强动力学性能。 尺寸优化 (Size Optimization):这是最基础的优化方法之一,通过调整结构的截面尺寸、梁的厚度等参数,来达到预期的性能目标。本书将介绍如何将尺寸优化与有限元分析相结合,实现结构性能的精细调控。 参数化建模与优化:在实际工程应用中,结构往往具有复杂的几何形状,需要有效的参数化建模技术来描述。本书将介绍如何建立参数化模型,并将其与优化算法相结合,实现对复杂结构的高效优化。 振动设计中的应用 振动是结构动力学性能的重要体现,在许多工程领域,不希望出现的振动会严重影响产品的性能、可靠性和用户体验。本书将深入剖析结构优化在解决振动问题中的策略和方法: 固有频率与模态分析的优化:许多设备的设计需要避免在特定工作频率范围内产生共振,或者需要将结构的固有频率“移出”某个危险区域。本书将详细介绍如何利用优化算法,通过改变结构参数,精确调控结构的固有频率和振型,使其满足设计要求。例如,如何通过优化梁的截面形状,提高其一阶弯曲模态频率;如何通过改变平板的支撑方式,调整其高阶模态频率。 减振与隔振设计:如何有效地降低结构的振动传递,是提高设备性能和舒适度的关键。本书将探讨如何通过优化结构的质量分布、刚度布局或增加阻尼结构,来减小振动在结构内部的传播。我们将介绍阻尼材料的优化布置,以及如何设计减振器和隔振支架,以最大程度地隔离外部振动源。 动力吸振器设计:对于特定频率的强迫振动,动力吸振器是一种行之有效的解决方案。本书将讲解如何基于结构振动特性,设计最优参数的调谐质量阻尼器 (TMD),以有效抑制特定频率的共振。 冲击响应优化:在某些应用场景下,结构需要承受瞬时冲击载荷。本书将介绍如何通过优化结构参数,减小冲击载荷下的最大应力、位移,提高结构的抗冲击能力。 声学设计中的应用 噪声问题是影响产品竞争力、居住环境和工业生产效率的重要因素。本书将聚焦结构优化在声学设计中的应用,探讨如何利用先进的优化技术,实现静音和声学舒适性: 噪声源减弱与控制:许多噪声源是由于结构的振动辐射产生的。本书将阐述如何通过优化结构的振动响应,间接减弱或消除噪声的产生。例如,如何通过优化发动机罩的拓扑结构,降低其振动,从而减少发动机噪声的传播。 声传播路径控制与隔声设计:针对结构本身产生的噪声,或者外部传入的噪声,我们需要设计有效的隔声措施。本书将介绍如何通过优化结构材料的分布、构件的连接方式,以及引入吸声、隔声材料,来提高结构的隔声性能。例如,如何设计最优的汽车车门隔音结构,以阻挡外界噪声的进入。 吸声结构设计:在室内声学环境中,如何有效吸收声能,改善房间的混响时间,提高语音清晰度,也是重要的声学设计目标。本书将介绍如何利用多孔吸声材料、共振吸声结构等,通过优化其几何参数和材料特性,设计出高效的吸声装置。 声学封装与声辐射效率优化:在电子设备、汽车等领域,对特定区域的声辐射有严格要求。本书将讲解如何通过优化结构的表面形状和材料特性,来降低结构的声辐射效率,实现特定区域的声学“隐身”。 方法论与实践 本书不仅关注理论和应用,更强调方法论的系统性和实践性。我们将详细讲解: 多物理场耦合仿真:结构振动与声学现象往往是相互耦合的。例如,结构的振动会产生声波,声波的压力也会反作用于结构。本书将介绍如何利用多物理场仿真软件,将结构力学与声学分析进行耦合,以获得更准确的优化结果。 优化算法的集成与后处理:本书将介绍如何将不同的优化算法与有限元分析软件(如ANSYS, Abaqus, COMSOL等)进行有效的集成,构建完整的结构优化流程。同时,我们将探讨优化结果的后处理技术,如网格重构、平滑处理、可制造性评估等,以确保优化设计能够顺利转化为实际产品。 案例分析与前沿展望:本书将包含大量来自航空航天、汽车、机械制造、建筑声学等领域的实际工程案例,通过这些案例,读者可以直观地了解结构优化在解决实际问题中的应用效果。最后,本书将对结构优化在振动和声学设计领域的未来发展趋势进行展望,包括机器学习与优化结合、多目标优化、实时优化等。 本书旨在为从事结构设计、机械工程、声学工程、汽车工程、航空航天工程等领域的工程师、研究人员和高等院校学生提供一本全面、深入且实用的参考书。通过学习本书,读者将能够掌握先进的结构优化技术,并将其灵活应用于各类振动和声学问题的设计与解决中,从而创造出性能更优、更具竞争力的产品。

用户评价

评分

我被这本书的书名所吸引,是因为它精确地指出了一个我非常感兴趣的研究方向——如何通过工程手段来改善产品的振动和声学表现。我猜想,这本书的作者一定是一位在该领域有着深厚造诣的专家。书名中的“结构优化”是一个宽泛的概念,我推测书中会深入探讨各种先进的优化算法,包括但不限于参数优化、形状优化、拓扑优化等。这些优化算法将如何被应用于解决振动和声学设计中的具体问题,将是本书的关键所在。例如,在振动方面,我期待书中能够展示如何通过优化结构的质量分布、刚度分布,甚至是材料的微观组织,来达到减小结构共振、降低传递的振动的目的。在声学方面,我设想书中会详细讲解如何通过结构优化来设计高效的吸音材料、隔音结构,或者如何优化声学传感器的灵敏度和信噪比。我特别希望书中能够提供一些实例分析,展示这些优化技术是如何在实际工程中应用的,比如在汽车、航空航天、建筑工程、甚至消费电子产品等领域,通过结构优化来提升产品的性能和用户体验。

评分

这本书的书名《结构优化及其在振动和声学设计中的应用》虽然直接,但我认为它背后所蕴含的知识深度和广度是相当可观的。我猜测,这本书并非仅仅罗列一些公式和理论,而是会深入探讨如何将抽象的优化算法与具体的工程应用场景相结合。例如,在振动设计方面,我推测书中会涉及如何通过对结构的形状、材料分布甚至材料本身的微观结构进行优化,来降低结构的固有频率,避免在特定工作频率下产生共振,从而提高结构的稳定性和可靠性。它可能还会讨论如何利用优化方法来减小结构的振动响应,比如在机械设备、桥梁、建筑等领域,减少因振动带来的疲劳损伤或不适感。而在声学设计方面,我设想书中会重点阐述结构优化在隔音、吸音、声辐射等方面的作用。比如,如何设计一种具有特定空腔结构的面板,使其在特定的频率范围内具有优异的吸音性能;或者如何通过优化结构来抑制声源的辐射,减少噪音的产生。我期待书中能够提供一些定量化的分析方法,能够让我理解如何在设计初期就预估和控制结构在振动和声学方面的性能,而不是等到产品出现问题后再去修改。这本书的书名本身就强调了“应用”,这让我对书中可能包含的大量实际工程案例充满了期待,相信它能为我带来切实的启发和帮助。

评分

这本书的书名,给我一种非常扎实的工程技术手册的感觉。我预想,它会是一本内容详实、条理清晰的著作,适合作为结构工程师、声学工程师以及相关领域研究人员的参考读物。我认为,书名中“结构优化”的概念,是核心和基础,它将涵盖各种数学优化方法,例如基于梯度的方法、启发式算法(如遗传算法、模拟退火)以及拓扑优化等。而“振动和声学设计”则是这些优化方法应用的具体领域。在振动设计方面,我猜测书中会涉及如何通过优化结构参数来改变结构的固有频率、阻尼比,以及降低结构的动态响应,从而达到减振、抗振的目的。这可能包括对梁、板、壳等基本构件的优化,也可能涉及复杂整体结构的优化。在声学设计方面,我期待书中能够阐述如何通过结构优化来控制声波的传播、吸收和反射,例如设计吸声材料的微观结构,或者优化扬声器箱体的设计以获得更好的音质。我认为,这本书的价值在于它能够提供一套系统的理论框架和实践方法,指导工程师如何在产品设计的早期阶段就将振动和声学性能的优化纳入考量,从而避免后期高昂的修改成本。

评分

这本书的书名《结构优化及其在振动和声学设计中的应用》,让我立刻联想到工程设计领域中一个非常重要且具有前瞻性的研究方向。我猜测,本书会从理论到实践,全面地介绍结构优化的基本概念、常用算法以及其在解决工程实际问题中的重要作用。在“振动设计”方面,我设想书中会深入探讨如何利用结构优化技术来改善结构的动态响应,例如通过调整结构的几何形状、材料分布,甚至连接方式,来降低结构的固有频率,避免共振,或者减小结构的振动幅度。这可能涉及到对机械设备、航空航天器、汽车等领域的结构进行优化,以提高其可靠性和使用寿命。在“声学设计”方面,我期待书中能够详细介绍结构优化在降噪、吸声、隔声等方面的应用。例如,如何设计出具有特定声学性能的吸音材料,或者如何优化建筑结构的隔音效果,以及如何减少设备运行时产生的噪音。这本书的出现,无疑为我提供了一个深入了解和掌握结构优化技术,并将其应用于解决振动和声学设计难题的宝贵机会。

评分

这本书的书名,简洁而直接,却能引发我对于其中可能包含内容的诸多猜想。我首先想到的是“结构优化”这一核心概念,它必然涉及各种数学方法和算法,旨在找到最优的结构设计方案。我猜想,书中会详细介绍这些优化方法的原理,例如基于灵敏度的优化、基于仿真的优化,以及一些启发式优化算法。而“振动和声学设计”则是这些优化方法施展身手的具体舞台。在振动领域,我联想到的是如何通过结构优化来降低结构的共振频率,从而避免在工作状态下产生不必要的机械振动,影响设备的性能和寿命。例如,在精密仪器制造中,如何设计出低振动的支撑结构;在交通工具设计中,如何优化车身的结构来减小路面带来的颠簸感。在声学领域,我推测书中会探讨如何通过结构优化来控制声音的产生、传播和吸收。这可能包括设计高效的吸音材料、隔音屏障,或者优化扬声器箱体的声学性能,以获得更佳的音质。这本书的书名,已经暗示了我将要踏上一段探索工程设计新境界的旅程,充满了挑战与机遇。

评分

当我看到这本书的书名《结构优化及其在振动和声学设计中的应用》时,我的脑海中立刻浮现出许多与此相关的工程场景。我猜想,这本书将是一本理论与实践相结合的典范之作,它会深入浅出地介绍结构优化这一强大的工程设计工具,并重点阐述其在振动和声学领域的创新应用。在振动控制方面,我预感书中会讨论如何利用优化算法来寻找最佳的结构参数,以达到降低结构的固有频率、抑制共振、减小振动传递的目的。这可能涉及到对材料的选取、结构的形状设计、甚至连接方式的优化。例如,在机械设计中,如何通过优化支架的结构来减小设备的运行噪音和振动;在土木工程中,如何优化桥梁的结构来抵御地震和风力的影响。在声学设计方面,我期待书中能够深入探讨如何通过结构优化来设计出具有优异吸声、隔声、降噪性能的材料和结构。这可能包括对多孔材料微观结构的优化,或者对隔音墙体、吸音天花板等宏观结构的形状和材料分布进行优化。这本书的出现,无疑为我提供了一个系统学习和应用结构优化技术的新途径。

评分

这本书的书名,乍一听,似乎是对工程领域中一个比较偏门的研究方向的介绍。然而,仔细品味“结构优化”与“振动和声学设计”之间的联系,我却能感受到其中蕴含的巨大潜力和价值。我推测,这本书的内容会围绕着如何通过数学模型和计算方法,对工程结构的几何形状、材料属性、甚至连接方式进行系统性的调整,以期达到最佳的振动和声学性能。这不禁让我想到,在许多现代工程设计中,减小噪音、控制振动已经成为了产品性能和用户体验的关键指标。例如,汽车的NVH(噪声、振动与声振粗糙度)性能直接影响着驾驶的舒适度和乘员的健康;航空发动机的振动特性则关系到飞机的安全性;而建筑声学设计则直接影响着人们在居住和工作环境中的感受。因此,这本书所研究的“结构优化”技术,很可能是一种能够从根本上解决这些问题的强大工具。我期待书中能够详细介绍一些前沿的优化算法,并结合具体的工程实例,展示这些算法是如何被应用于解决实际的振动和声学设计难题的。或许,书中还会探讨如何将计算机辅助设计(CAD)和计算机辅助工程(CAE)软件与结构优化技术相结合,形成一套完整的工程设计流程。

评分

这本书的封面设计给我留下了深刻的印象,它采用了深邃的蓝色背景,上面点缀着一些抽象的几何图形,隐约勾勒出一种结构化的美感。拿到手中,纸张的质感温润而厚实,散发着淡淡的油墨香,让人立刻感受到一种知识沉淀的厚重感。我迫不及待地翻开扉页,作者的名字映入眼帘,虽然我对其研究领域尚不熟悉,但那简洁有力的字体,如同精心设计的工程图纸,预示着内容的严谨与专业。我注意到书的装帧工艺非常精湛,线装牢固,书页展开平整,即使长时间阅读也不会感到疲惫。封底的出版社信息和条形码也排列得整齐划一,处处体现着出版方的专业水准。我尤其喜欢封面上那句简短的宣传语,它用一种略带神秘感的语调,暗示着结构优化在振动和声学设计领域所能带来的变革性力量,激发了我探索未知的好奇心。从封面上,我无法直接获取到书中具体的章节内容,但这种含蓄的表达方式,反而让我产生了更多的联想和期待,仿佛这本书是一扇通往更高深科学殿堂的门,而封面,就是那扇门的引人入胜的雕花。我开始想象,在这层层叠叠的书页背后,究竟隐藏着怎样精妙的理论,又会展现出怎样震撼人心的工程实例。这种基于视觉和触觉的初印象,已经为我接下来的阅读之旅奠定了坚实的基础,让我对接下来的内容充满了高度的兴趣和信心。

评分

阅读这本书的契机,源于我近期参与的一个关于新型隔音材料的研发项目。项目团队在解决高频噪音衰减方面遇到了瓶颈,传统的吸音和隔音措施效果不尽如人意,反馈的声音也指向了材料本身的结构设计可能存在问题。在查找相关文献资料时,偶然发现了这本书的目录,其中“结构优化在声学设计中的应用”这一章节的出现,如同黑暗中的一盏明灯,瞬间吸引了我的目光。尽管我并非结构力学的专业人士,但目录中提到的“拓扑优化”、“形状优化”、“尺寸优化”等术语,让我嗅到了解决问题的可能路径。我特别关注到其中可能包含的关于如何通过改变材料内部微观或宏观结构,来达到优化声学性能的探讨。我想象着书中会详细阐述不同优化算法在实际工程中的应用,以及它们如何帮助工程师在保证结构强度的前提下,有效地减少共振,控制声波的传播和反射。这本书的出现,为我提供了一个全新的视角来审视我们现有的设计思路,它或许能为我们突破技术瓶颈提供理论指导和实践借鉴。尽管我尚未深入阅读具体内容,但仅凭目录和书名所传达的信息,我就已经能够预见到它在这方面的价值。我非常期待书中能够提供一些具体的案例分析,展示结构优化是如何有效地提升产品在振动和声学方面的表现的,例如汽车行业的NVH(噪声、振动与声振粗糙度)问题,或者航空航天领域对复杂结构振动特性的控制等等。

评分

在我看来,一本优秀的工程技术书籍,不仅仅在于它内容的准确性,更在于它是否能够激发读者的思考,并引导读者走向更深入的探索。这本书的书名《结构优化及其在振动和声学设计中的应用》正是如此,它点明了一个非常具象化的研究领域,并且将“结构优化”这一抽象的数学和工程概念,与“振动”和“声学设计”这两个工程实践中的重要议题紧密地联系在一起。这让我联想到,书中很可能不仅仅会介绍各种结构优化算法(如遗传算法、粒子群优化、梯度优化等),更重要的是会详细解析这些算法在解决实际工程问题时,所面临的挑战和突破。例如,在振动控制方面,优化算法如何帮助工程师寻找一个能够最大程度降低结构响应的参数组合?在声学设计方面,如何通过优化材料的微观结构或宏观几何形状,来实现对声波的有效吸收或反射?我特别好奇书中是否会探讨多目标优化的问题,比如在追求低振动的过程中,可能同时需要考虑结构的轻量化和成本效益,这无疑会增加设计的复杂性。而“应用”这个词,更是让我对书中可能包含的丰富案例充满了期待,我希望看到书中能够给出一些具体的设计流程和方法论,能够让我学以致用,将其应用到我自己的工作中。

评分

本书内容包括复合材料力学、复合材料结构力学及复合材料结构设计相关内容。复合材料力学习惯上是指复合材料的材料力学部分,这部分内容为第2、3章;而复合材料结构(如梁、板结构等)的力学部分称为复合材料结构力学,为第4章;5~8章则分别介绍了连接件的设计基础、复合材料结构设计方法与特点,以及复合材料结构设计案例。

评分

评分

不错,不错,不错,不错,不错,

评分

本书是在现有的国内外一些复合材料结构设计、复合材料力学相关教材和资料的基础上,结合编者10余年为飞行器设计专业学生主讲飞行器复合材料结构设计基础课程的体会编撰而成,希望它能为飞行器设计及其他相关的工程结构设计专业的学生掌握这方面的知识发挥一定的作用。

评分

及烂的书,内容烂,语言不通

评分

还不错,正在学习,,,,,,,

评分

书本有点薄,优化方法那块写的有点多,实力应用写的少了点。

评分

先进复合材料于20世纪60年代问世后,在航空航天结构上应用复合材料所带来的减重效果和综合性能显著提高,使复合材料成为了飞行器的主要结构材料之一。

评分

不错,不错,不错,不错,不错,

相关图书

本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息,本站不存储任何数据与内容,任何内容与数据均与本站无关,如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度google,bing,sogou

© 2025 book.coffeedeals.club All Rights Reserved. 静流书站 版权所有