結構動力學及其在航天工程中的應用 [Structural Dynamics and Its Applications in Space Engineering] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

邱吉寶，張正平，嚮樹紅，李海波 著

圖書標籤:

• 結構動力學
• 航天工程
• 振動分析
• 模態分析
• 有限元分析
• 空間結構
• 載荷分析
• 動態響應
• 結構穩定性
• 航空航天

齣版社： 中國科學技術大學齣版社

ISBN：9787312036255

版次：1

商品編碼：11683170

包裝：精裝

外文名稱：Structural Dynamics and Its Applications in Space Engineering

開本：16開

齣版時間：2015-01-01

用紙：膠版紙

頁數：809

字數：11

內容簡介

　　《結構動力學及其在航天工程中的應用》以航天器為研究對象，提供解決復雜工程結構動力學問題的方法，著重介紹結構動力學分析計算、試驗測試以及它們相結閤的結構動態試驗仿真技術。全書以工程應用為目的，以應用理論為主要內容，從理論、方法、試驗到工程應用，取材精練時新。理論與應用相結閤。論述既深入理論，又盡可能減少數學理論的高深術語，在追求振動理論的完整性同時，注重采用便於工程技術人員理解的敘述方式，並以實例說明所介紹的理論、方法與試驗在航天工程中的應用。

內頁插圖

目錄

序1
序2
序3
前言
第1章 復雜結構動力學概述
1.1 結構動力學研究的基本內容
1.2 動態載荷
1.3 數學模型
1.4 結構動力學試驗
1.5 航天器動態設計方法
1.5.1 航天器力學環境
1.5.2 器箭耦閤載荷分析
1.5.3 器箭載荷分析循環
1.5.4 器箭載荷分析循環實例
1.6 航天器結構振動與控製係統的耦閤

第2章 單自由度係統振動
2.1 自由振動
2.1.1 無阻尼係統的自由振動
2.1.2 黏性阻尼係統的自由振動
2.1.3 結構阻尼係統的自由振動
2.2 簡諧激勵的響應分析
2.2.1 無阻尼係統響應
2.2.2 黏性阻尼係統對簡諧激勵的響應
2.2.3 黏性阻尼係統復頻響應
2.2.4 結構阻尼係統復頻響應
2.3 周期激勵的響應
2.4 任意激勵的響應時域分析
2.4.1 單位脈衝響應
2.4.2 杜阿梅爾(Duhamel)積分
2.4.3 傳遞函數
2.5 任意激勵的響應頻域分析
2.5.1 任意激勵力的傅裏葉積分錶示法
2.5.2 頻響函數

第3章 連續係統的振動
3.1 連續係統與離散係統的關係
3.2 杆的縱嚮振動
3.2.1 振動方程
3.2.2 固有頻率和主振型
3.2.3 主振型的正交性
3.2.4 強迫振動
3.3 梁的橫嚮振動
3.3.1 橫嚮振動微分方程
3.3.2 固有頻率和主振型
3.3.3 主振型的正交性
3.3.4 梁橫嚮振動的強迫響應
3.3.5 固有頻率的變分式
3.3.6 復雜邊界的梁的固有振動
3.3.7 軸嚮力的影響
3.3.8 轉動慣量與剪切變形的影響
3.3.9 梁的雙橫嚮耦閤振動
3.3.10 考慮剪切變形和轉動慣性矩影響
3.4 闆的橫嚮振動
3.4.1 闆的振動方程
3.4.2 矩形闆的自由振動
3.4.3 固有頻率的變分式
3.4.4 薄闆主振型的正交性
3.4.5 薄闆的強迫振動
3.4.6 圓闆的振動
3.5 彈性動力學
……

第4章 多自由度係統運動方程
第5章 多自由度係統的振動
第6章 實用的結構動力學分析方法
第7章 動態子結構法
第8章 隨機振動
第9章 運載火箭結構動力學建模技術
第10章 航天飛行器動態響應分析
第11章 動態試驗技術
第12章 動態試驗仿真技術
參考文獻

前言/序言

結構動力學及其在航天工程中的應用 引言 在浩瀚的宇宙探索徵程中，航天器是人類延伸觸角的關鍵載體。它們肩負著科學研究、資源開發、載人航天乃至深空探測的重任。然而，航天器的設計與運行環境極其嚴苛，麵臨著前所未有的挑戰。從發射升空時劇烈的振動載荷，到太空環境中微重力、溫度劇變、以及可能遭遇的微隕石撞擊，航天器結構必須承受各種動態載荷的考驗，並保持其結構完整性和功能性。因此，深入理解和精準預測結構在動態環境下的行為，成為航天工程領域至關重要的一環。 《結構動力學及其在航天工程中的應用》一書，正是為瞭係統闡述結構動力學的基本理論，並將其核心原理和方法論深度應用於航天工程的各個環節而編寫。本書旨在為從事航天器研發、設計、分析和試驗的工程師、研究人員以及相關專業的學生提供一套全麵而實用的技術指南，幫助他們掌握分析航天器結構動力學行為的關鍵技術，從而提高航天器的可靠性、安全性以及任務成功率。 第一部分：結構動力學基礎理論 本書的開篇，我們將從結構動力學的基本理論齣發，為讀者構建堅實的理論基礎。這部分內容旨在幫助讀者理解結構如何對外部激勵作齣動態響應，以及影響這種響應的關鍵因素。 簡諧振動理論： 我們將從最基本的單自由度係統（SDOF）齣發，詳述其自由振動和受迫振動的特性。通過引入質量、阻尼和剛度等核心參數，解釋固有頻率、阻尼比以及穩態響應等概念。對於航天器結構而言，理解其固有頻率至關重要，因為一旦外部激勵頻率與固有頻率接近，就可能引發共振，導緻結構損傷甚至失效。我們將深入探討如何通過數學模型來描述和分析SDOF係統的動力學行為，例如使用微分方程、拉普拉斯變換等方法。 多自由度係統（MDOF）動力學： 現實中的航天器結構遠非單自由度係統可比，而是由無數個相互關聯的質量、阻尼和剛度單元組成的復雜多自由度係統。本部分將逐步引入MDOF係統的概念，講解如何建立其運動方程，例如采用牛頓第二定律或虛功原理。重點將放在如何通過模態分析來解耦MDOF係統，將復雜問題轉化為一係列獨立的SDOF問題。模態分析將揭示航天器結構的主振型和對應的主頻率，這對於理解整體結構的振動特性至關重要。我們將詳細介紹求解特徵值問題的方法，如雅可比法、QR分解法等，以獲得係統的模態參數。 連續體結構動力學： 對於實際的航天器構件，如杆、梁、闆、殼等，它們具有無限個自由度，需要用連續體動力學的框架來描述。本書將介紹如何利用偏微分方程，如梁的歐拉-伯努利方程、闆的馮·卡門方程等，來描述它們的振動行為。在此基礎上，我們將討論如何采用有限元方法（FEM）來離散化連續體模型，將其轉化為MDOF係統進行數值求解。FEM作為現代工程分析的核心工具，其在航天工程中的應用無處不在，本書將詳細闡述其基本原理，包括單元離散、形函數選擇、剛度矩陣和質量矩陣的建立，以及載荷嚮量的計算。 阻尼理論與模型： 阻尼在結構動力學中扮演著重要的角色，它能夠耗散振動能量，減小結構的響應幅值。我們將探討不同類型的阻尼，如粘性阻尼、乾摩擦阻尼、材料阻尼等，並介紹常用的阻尼模型，例如瑞利阻尼、模態阻尼等。理解和準確建模阻尼對於預測航天器在承受衝擊、振動以及熱循環等過程中的實際響應至關重要。 激勵與響應分析： 結構動力學研究的核心在於理解結構對各種外部激勵的響應。本部分將詳細介紹不同類型的激勵，包括瞬態激勵（如發射時的火箭發動機推力脈衝、著陸時的衝擊）和穩態激勵（如發動機工作時的周期性振動、軌道上的氣動載荷）。我們將學習如何利用時域分析和頻域分析等方法來計算結構的響應，例如傅裏葉變換、拉普拉斯變換以及數值積分方法。 第二部分：結構動力學在航天工程中的應用 在掌握瞭結構動力學的基本理論之後，本書將深入探討這些理論在航天工程各個關鍵環節的具體應用。航天器的設計和運行環境帶來瞭許多獨特的挑戰，結構動力學正是解決這些挑戰的有力武器。 火箭發射動力學分析： 火箭發射是航天器生命周期中最嚴苛的階段之一。巨大的推力、發動機的振動、氣動載荷以及聲振耦閤等因素，都會對火箭結構産生強大的動力學衝擊。本部分將詳細介紹如何建立火箭動力學模型，分析發射過程中各個階段的載荷及其對火箭結構的影響。我們將重點關注如何預測火箭的振動響應，評估結構強度，以及確保有效載荷的安全。例如，發動機啓動時的瞬態載荷、跨聲速飛行時的氣動彈性效應，以及不同級火箭分離時的衝擊等，都需要精密的動力學分析來規避風險。 軌道器與衛星動力學： 一旦進入軌道，航天器將麵臨與發射階段截然不同的動態環境。微重力、熱應力、姿態控製係統的擾動、以及太陽帆闆、天綫等柔性部件的振動，都可能影響航天器的穩定性和工作性能。本書將討論如何分析軌道器和衛星的動力學特性，例如太陽帆闆展開過程中的動態響應，精密儀器在溫度變化下的形變與振動，以及推進器工作時産生的擾動。我們將關注結構的模態分析，以確保航天器的固有頻率遠離工作頻段，避免共振。 載人航天器安全性分析： 對於載人航天器而言，乘員的生命安全是至高無上的。除瞭常規的結構動力學分析，還需要特彆關注減振與隔振設計。本部分將介紹如何在航天器內部設計有效的減振係統，例如座椅減振、設備隔振等，以保護乘員和敏感設備免受過度的振動影響。我們將探討如何利用阻尼材料、動力吸振器等技術，降低航天器結構的振動水平。同時，對於可能發生的意外情況，如碰撞或解體，動力學分析也將為安全設計提供重要依據。 航天器熱動力學耦閤分析： 航天器在太空環境中會經曆劇烈的溫度變化，導緻材料的熱膨脹和收縮，産生熱應力，進而引發結構的變形和振動。本部分將介紹如何進行航天器的熱動力學耦閤分析，理解熱載荷對結構動力學響應的影響。我們將探討如何建立熱模型，計算溫度分布，並將熱應力作為動力學分析的載荷輸入，從而全麵評估航天器在復雜熱環境中下的結構安全性。 空間碎片與撞擊動力學： 空間碎片是航天器麵臨的日益嚴峻的威脅。微小碎片的高速撞擊也可能對航天器結構造成嚴重的損害。本書將介紹空間碎片撞擊的動力學模型，以及如何評估撞擊對航天器結構的影響。我們將探討不同材料的抗撞擊性能，以及如何設計防護結構來減小撞擊的風險。 航天器姿態動力學與控製： 航天器的姿態穩定是任務成功的關鍵。姿態控製係統需要精確地控製航天器的指嚮，而姿態控製産生的力矩和推力也會對航天器的結構産生動態載荷。本部分將介紹姿態動力學與控製的耦閤，以及動力學分析在優化控製策略中的作用。我們將探討如何考慮結構柔性對姿態控製精度的影響，以及如何設計控製係統來抑製結構振動。 航天器結構健康監測與故障診斷： 隨著航天器在軌時間的延長，結構可能齣現疲勞、損傷等問題。結構健康監測（SHM）技術能夠實時監測航天器的狀態，並及時發現潛在的故障。本書將介紹基於動力學特性的結構健康監測方法，例如通過分析振動響應的變化來識彆結構損傷。我們將探討如何利用模態參數的變化、阻尼的變化等來診斷航天器的健康狀況。 結論 《結構動力學及其在航天工程中的應用》一書，力求在理論深度與工程實踐之間取得平衡。我們希望通過係統性的介紹，幫助讀者不僅能夠深刻理解結構動力學的基本原理，更能夠熟練運用這些原理來分析和解決航天工程中遇到的各種復雜動力學問題。本書的編寫，旨在為航天事業的發展貢獻一份力量，助力人類更安全、更可靠地探索宇宙的奧秘。每一項航天工程的壯舉，都離不開對結構動力學原理的深刻理解與巧妙運用，而本書將成為您實現這一目標的重要夥伴。

評分☆☆☆☆☆

對於結構動力學在航天工程中的應用，本書的視角非常獨特且具有前瞻性。它不僅僅停留在傳統的結構振動分析，而是將眼光投嚮瞭更加前沿和復雜的議題，如非綫性動力學、隨機振動以及多體動力學等在航天器設計中的應用。作者以一種極其耐心和細緻的方式，引導讀者去理解這些更高級的概念。例如，在討論非綫性動力學時，書中通過一些非常形象的例子，比如航天器展開過程中可能齣現的股道的變形以及由此帶來的非綫性效應，來解釋非綫性動力學理論的重要性。同時，作者還探討瞭如何利用數值仿真技術來求解這些復雜的非綫性動力學方程，並對仿真結果的可靠性進行瞭深入的討論。對於那些希望在航天領域進行前沿研究的學者和工程師而言，這部分內容無疑具有極高的參考價值。

評分☆☆☆☆☆

我一直對航天器在太空極端環境下的結構動力學行為感到好奇，而這本書恰恰滿足瞭我的求知欲。作者在“空間環境對結構動力學的影響”章節中，係統地闡述瞭真空、極端溫度變化、輻射以及微重力等因素對航天器結構動力特性的影響。他詳細分析瞭材料在真空和高溫環境下的蠕變和鬆弛現象，以及溫度變化引起的結構應力和形變。對於輻射環境，作者也討論瞭其可能導緻的材料性能退化，進而影響結構的動力學響應。書中對於微重力環境下結構的振動特性分析，也具有很強的啓示意義。這些內容不僅拓寬瞭我的知識視野，也讓我對航天器在復雜空間環境下設計所麵臨的挑戰有瞭更深刻的理解。

評分☆☆☆☆☆

本書在闡述結構動力學理論時，充分考慮到瞭讀者的工程背景。書中大量引入的工程實例，使得抽象的數學模型與實際工程問題之間形成瞭緊密的聯係。我尤其欣賞作者在處理“動力學建模”這一章節時的精妙之處。他不僅僅列舉瞭各種建模方法，更重要的是，他深入分析瞭不同建模方法在精度、計算效率和適用範圍上的權衡。例如，在對一個復雜的航天器結構進行動力學建模時，是采用有限元方法、集中質量法，還是其他方法，都會直接影響到最終的仿真結果和設計決策。作者通過對多個典型航天器部件的建模過程進行詳細介紹，並對比瞭不同方法下的仿真結果，清晰地揭示瞭這些選擇背後的工程考量。這種貼近實際工程的講解方式，極大地增強瞭本書的實用性。

評分☆☆☆☆☆

本書在“先進結構動力學方法與技術”章節的論述，讓我看到瞭結構動力學在航天工程領域未來的發展方嚮。作者對一些前沿性的技術，如計算力學、智能材料在結構動力學中的應用，以及基於大數據的結構健康監測等進行瞭深入的介紹。例如，在討論智能材料時，作者詳細闡述瞭壓電材料、形狀記憶閤金等如何被用於開發新型的減振吸能裝置，以及如何集成到航天器結構中，實現主動或被動的動力學性能調控。對於結構健康監測，作者介紹瞭利用傳感器網絡和先進的信號處理技術，實時監測航天器結構的健康狀況，並預測潛在的故障，從而實現更有效的維護和保障。這些內容讓我對未來航天器結構的設計和運行充滿瞭期待。

評分☆☆☆☆☆

書中關於振動控製在航天器設計中的應用章節，令我印象最為深刻。作者以大量真實的航天器設計案例為引，生動地展現瞭結構動力學理論如何在實際工程中發揮關鍵作用。從軌道飛行器的姿態控製，到火箭發射過程中的減震設計，再到空間站內部精密儀器的隔振措施，每一個案例都經過瞭細緻的剖析。作者不僅介紹瞭常用的主動和被動振動控製技術，如阻尼器、慣性質量阻尼器、自適應控製器等，還深入探討瞭這些技術在不同航天器構型和任務需求下的適用性。例如，在論述主動振動控製時，作者詳細闡述瞭傳感器、控製器和執行器的協同工作原理，以及如何根據實時監測到的振動信號進行反饋控製，從而有效地抑製結構的有害振動。書中對這些復雜係統的數學模型和控製算法的講解，既不失嚴謹，又避免瞭過於晦澀難懂的語言，使得工程師和研究生都能從中受益匪淺。

評分☆☆☆☆☆

對於工程師而言，瞭解結構的可靠性和耐久性是至關重要的。本書在“航天器結構的可靠性與耐久性設計”部分，將結構動力學理論與可靠性工程緊密結閤，為讀者提供瞭寶貴的指導。作者深入探討瞭如何基於動力學分析結果，評估航天器結構在各種載荷和環境下的疲勞壽命，以及如何通過優化結構設計來提高其可靠性和耐久性。書中對隨機疲勞分析、損傷容限設計等概念的講解，尤其令我受益。他強調瞭在設計初期就應該充分考慮結構在整個任務周期內的動力學性能錶現，並采取相應的措施來預防潛在的失效模式。這種以終為始的設計理念，是打造安全可靠航天器的基石。

評分☆☆☆☆☆

這本書以其翔實的論述和清晰的邏輯，成功地將結構動力學這一相對抽象的學科與航天工程這一高度實踐性的領域緊密地聯係起來。從一開始，我就被作者對基礎理論的嚴謹鋪陳所吸引。他沒有急於展示復雜的應用，而是循序漸進地構建起讀者理解結構動力學所需的知識框架。例如，在探討自由振動和受迫振動時，作者不僅給齣瞭詳細的數學推導，更輔以易於理解的類比和圖示，使得那些初次接觸此類概念的讀者也能迅速掌握其核心要義。章節之間的過渡自然流暢，仿佛一條蜿蜒的小溪，引領著讀者深入知識的海洋。特彆是關於模態分析的部分，作者深入淺齣地解釋瞭結構的固有頻率和模態振型的物理意義，以及它們如何決定瞭結構在外界激勵下的響應特性。這種對理論根基的重視，為後續的應用章節打下瞭堅實的基礎，使得讀者在麵對復雜的航天器結構動力學問題時，能夠有條不紊地進行分析和求解。

評分☆☆☆☆☆

本書在“結構動力學仿真與測試”方麵的論述，堪稱是理論與實踐相結閤的典範。作者不僅詳細介紹瞭各種先進的數值仿真技術，如有限元分析（FEA）在結構動力學領域的應用，還對仿真結果的驗證和驗證方法進行瞭深入的探討。他強調瞭仿真結果的準確性需要通過實際的結構動力學測試來驗證，並列舉瞭包括模態測試、振動測試、衝擊測試等多種常用的測試手段。書中對如何設計閤理的測試方案，如何選擇閤適的測試設備，以及如何對測試數據進行分析和解讀，都進行瞭詳盡的闡述。我特彆喜歡書中關於“仿真與測試的協同”的討論，作者認為，兩者是相輔相成的，仿真能夠指導測試，而測試則能夠修正仿真模型，從而不斷提高對航天器結構動力學特性的認知水平。

評分☆☆☆☆☆

總的來說，這本書為我打開瞭一個全新的認知世界。它不僅僅是一本關於結構動力學的教科書，更是一本關於如何將深奧的科學理論轉化為解決實際工程問題的智慧指南。作者在寫作過程中所展現齣的嚴謹的學術態度和卓越的工程洞察力，令人欽佩。從基礎理論的講解，到復雜應用的剖析，再到對未來發展趨勢的展望，本書的每一個部分都設計得恰到好處，既有深度又不失廣度。對於任何有誌於投身航天工程領域，或者希望深入瞭解航天器結構動力學奧秘的讀者來說，這都是一本不可多得的寶藏。它所傳達的知識和思維方式，必將對我的學習和工作産生深遠的影響。

評分☆☆☆☆☆

我不得不說，本書在“載荷分析與響應預測”這部分內容的詳實程度，遠遠超齣瞭我的預期。作者對於不同類型的載荷，如發射載荷、空間環境載荷（包括熱載荷、原子氧侵蝕等）、以及運行載荷（如姿態控製引起的慣性力、推進器推力等）的描述，都顯得非常專業和透徹。更難能可貴的是，作者並沒有僅僅停留在載荷的描述層麵，而是將其與結構動力學分析緊密結閤，詳細闡述瞭如何基於這些載荷來預測航天器結構的動力學響應。他對隨機振動分析在處理不確定載荷，如火箭發動機工作時産生的隨機噪聲，以及空間環境中微流星體撞擊等問題時的應用，進行瞭深入的探討。書中提供的計算方法和流程，對於指導工程師進行航天器結構的安全性評估和性能優化，具有重要的指導意義。

評分☆☆☆☆☆

還沒看，但是感覺介紹的很詳細。

評分☆☆☆☆☆

很經典的一本書，價格也不貴，趕上搞活動，很超值哈

評分☆☆☆☆☆

邱老師的大作 值得購買啊

評分☆☆☆☆☆

我說這些不是說書不好，而是說這兩本書如果讀者有瞭其中一本就不要再買另一本瞭，兩本書真沒有什麼區彆。

評分☆☆☆☆☆

《結構動力及其在航天工程中的應用》這本書非常厚，810頁，與另一本《計算結構動力學》都是邱吉寶教授寫的，且內容也大多相同，應該說是同一本書的兩個版本。《結構動力學及其在航天工程中的應用》中的1.4.5.6.7.12這六章與《計算結構動力學》中的1～6章完全相同，2,3兩章與後者的附錄A.B也是完全相同的，8.9.10.11四章是新增章節。

評分☆☆☆☆☆

好書

評分☆☆☆☆☆

還沒看，但是感覺介紹的很詳細。

評分☆☆☆☆☆

我買瞭兩本基本上完全相同的書。。。

評分☆☆☆☆☆

邱老師的大作 值得購買啊