振动力学基础与MATLAB应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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鲍文博，白泉，陆海燕 编

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• 振动理论
• 动力学
• MATLAB
• 数值计算
• 工程应用
• 机械工程
• 结构动力学
• 模态分析
• 有限元
• 振动控制

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302375708

版次：1

商品编码：11709544

品牌：清华大学

包装：平装

开本：16开

出版时间：2015-06-01

用纸：胶版纸

页数：300

字数：470000

正文语种：中文

内容简介

　　《振动力学基础与MATLAB应用》是为高等院校工科相关专业研究生振动力学基础课程编写的简明教材，全书包括绪论、单自由度系统的自由振动、单自由度系统的强迫振动、两自由度系统的振动、多自由度系统的振动、连续系统的振动和振动分析的近似计算方法等部分。本教材强调基本概念和振动理论的工程应用以及计算机程序在振动问题分析中的运用，每一部分均配备了大量的例题和应用MATLAB语言求解振动问题的算例，并给出全部程序源代码。
　　《振动力学基础与MATLAB应用》也可以作为土木工程、机械工程、航空航天工程、能源与动力工程、交通工程等专业本科生的教材和参考书，也可供从事与振动相关工作的工程技术人员参考。

内页插图

目录

第0章 绪论
0.1 振动力学发展简史
0.2 振动力学的基本概念
0.2.1 振动的基本物理量
0.2.2 简谐振动及其表示法
0.2.3 振动的分类
0.3 研究振动问题的基本方法
0.3.1 振动力学的研究内容
0.3.2 振动系统的简化与力学模型
0.3.3 振动系统的动力自由度
0.3.4 振动力学的研究方法
0.4 振动理论的工程应用

第1章 单自由度系统的自由振动
1.1 振动系统的简化及其模型
1.1.1 弹性元件
1.1.2 阻尼元件
1.1.3 质量元件
1.1.4 等效单自由度振动系统
1.2 单自由度线性系统的振动微分方程
1.2.1 力激励振动微分方程
1.2.2 基础激励振动微分方程
1.2.3 静力对振动微分方程的影响
1.2.4 振动系统的线性化处理
1.3 无阻尼系统的自由振动
1.3.1 单自由度无阻尼系统的振动解
1.3.2 确定固有频率的方法
1.3.3 能量法
1.4 具有粘性阻尼系统的自由振动
1.5 MATLAB算例

第2章 单自由度系统的强迫振动
2.1 谐波激励下的强迫振动
2.1.1 无阻尼系统的强迫振动
2.1.2 有阻尼系统的强迫振动
2.1.3 强迫振动的复数解法
2.1.4 能量平衡与等效阻尼
2.2 基础作简谐运动时的强迫振动
2.2.1 振动方程
2.2.2 稳态振动响应
2.3 振动的隔离
2.3.1 主动隔振
2.3.2 被动隔振
2.4 周期激励下的强迫振动
2.4.1 叠加原理
2.4.2 周期激励函数及其傅里叶展开
2.4.3 傅里叶级数解法
2.5 非周期激励下的强迫振动
2.5.1 脉冲响应法
2.5.2 傅里叶积分法
2.6 MATLAB算例

第3章 两自由度系统的振动
3.1 两自由度振动系统的运动微分方程
3.2 无阻尼系统的自由振动
3.2.1 运动方程
3.2.2 固有频率和模态
3.2.3 无阻尼系统的自由振动
3.3 坐标耦合与主坐标
3.3.1 坐标耦合
3.3.2 物理坐标和模态坐标
3.4 谐波激励下的强迫振动
3.4.1 无阻尼系统的强迫振动
3.4.2 具有粘性阻尼系统的强迫振动解
3.4.3 具有粘性阻尼系统强迫振动的复数解法
3.5 动力减振
3.6 拍击振动
3.7 半正定系统
3.8 两自由度系统的振动特性
3.9 MATLAB算例

第4章 多自由度系统的振动
4.1 多自由度系统模型的建立
4.2 多自由度系统运动方程的建立
4.2.1 牛顿第二定律法
4.2.2 拉格朗日方程法
4.2.3 影响系数法
4.2.4 多自由度系统运动方程的矩阵表示方法
4.3 多自由度系统的固有频率和模态向量
4.3.1 特征值问题
4.3.2 固有频率与模态向量
4.4 多自由度系统的模态分析
4.4.1 模态向量的正交性
4.4.2 模态矩阵
4.4.3 模态坐标
4.4.4 正则化模态
4.4.5 模态方程
4.5 无阻尼多自由度系统的振动
4.5.1 自由振动
4.5.2 受迫振动
4.6 一般多自由度系统的模态分析
4.7 MATLAB算例

第5章 连续系统的振动
5.1 弦的横向振动
5.1.1 弦的振动方程
5.1.2 弦自由振动方程的解
5.2 杆的纵向振动
5.3 杆的扭转振动
5.4 梁的弯曲振动
5.4.1 梁弯曲振动的运动方程
5.4.2 梁自由振动的解
5.4.3 固有频率与振型函数
5.5 剪切变形、转动惯量与轴向力的影响
5.5.1 剪切变形与转动惯量的影响
5.5.2 轴向力的影响
5.6 振型函数的正交性
5.7 连续系统的强迫振动
5.7.1 有阻尼运动的微分方程
5.7.2 广义坐标的运动微分方程及其解
5.8 MATLAB算例
5.8.1 pdepe（）函数
5.8.2 pde toolbox工具箱
5.8.3 例题

第6章 振动分析的近似计算方法
6.1 固有振动特性的近似计算方法
6.1.1 邓克利法
6.1.2 瑞利法
6.1.3 里兹法
6.1.4 矩阵迭代法
6.1.5 子空间迭代法
6.2 强迫振动响应的数值计算方法
6.2.1 增量振动微分方程
6.2.2 线性加速度法
6.2.3 威尔逊-θ法
6.2.4 纽马克-β法
6.3 MATLAB算例
参考文献

前言/序言

撼动世界的奥秘：从振动现象到工程实践 本书旨在揭示那个看似无处不在却又常常被忽视的物理现象——振动——背后的深刻原理，并将其与现代工程实践紧密结合，为读者提供一套系统而实用的知识体系。我们将一同探索，为何物体会产生振动，振动的形式多种多样，它们又如何影响着我们周遭的世界，从宏观的桥梁摇曳到微观的分子运动。 第一部分：振动的理论基石 在本书的开篇，我们将回归物理学的根本，为理解振动现象奠定坚实的理论基础。 单自由度系统：振动的入门视角 我们将从最简单的单自由度系统出发，深入剖析其动力学特性。这包括对质量、弹簧和阻尼这三个基本要素的细致研究，理解它们各自在振动过程中扮演的角色。我们将推导并解释无阻尼自由振动、有阻尼自由振动以及受迫振动的运动方程，重点关注自然频率、阻尼比、衰减振幅等关键概念。通过对这些基本模型的分析，读者将初步掌握如何用数学语言描述和预测简单的振动行为。 多自由度系统：复杂振动的系统性解析 现实世界中的结构和机械往往远比单自由度系统复杂，拥有多个可以独立运动的部件。因此，本书将深入探讨多自由度系统的振动理论。我们将介绍系统矩阵、质量矩阵、刚度矩阵以及阻尼矩阵的概念，并详细阐述如何建立和求解多自由度系统的运动方程。拉格朗日方程和牛顿方程等系统动力学方程的推导和应用将是这一部分的核心。我们会着重讲解模态分析，即如何识别系统的固有频率和振动模态，理解这些模态的物理意义，并分析它们在系统整体响应中的作用。 连续系统的振动：无限自由度的世界 超越离散系统的框架，本书将进一步拓展到连续系统的振动，例如梁、板、杆等弹性体。我们将引入偏微分方程来描述这类系统的振动，并讨论边界条件对振动特性的影响。对于连续系统的分析，我们将介绍分离变量法等求解偏微分方程的经典方法，以及如何从中提取出系统的固有频率和振型。这部分内容将帮助读者理解更广泛的工程结构，如建筑构件、飞机机翼等所表现出的复杂振动模式。 非线性振动：超越线性假设的边界 并非所有的振动都遵循简单的线性规律。当系统的回复力、阻尼力或激励力与位移、速度等不再成简单的线性关系时，振动就进入了非线性领域。本书将介绍非线性振动的一些基本概念，如硬化、软化非线性、自激振动、参数激励等。虽然非线性振动的分析方法更为复杂，但我们将通过一些典型的例子，帮助读者理解其独特的现象和潜在的影响，为更深入的研究打下基础。 第二部分：振动分析的实用工具——MATLAB应用 理论的深度需要强大的工具来支撑，MATLAB凭借其强大的数值计算能力和丰富的工具箱，成为振动分析不可或缺的利器。本书将把理论知识与MATLAB实际操作相结合，让读者在解决实际问题的过程中加深理解。 MATLAB基础与振动工程的初步应用 我们将从MATLAB的基本语法、数据结构、绘图功能等入手，为读者快速建立起使用MATLAB的信心。在此基础上，我们将演示如何利用MATLAB实现对单自由度系统的模拟。例如，通过编程计算和可视化展示不同阻尼比和激励下的振动响应曲线，直观地理解自由振动和受迫振动的特性。 多自由度系统的模态分析与仿真 本部分将是MATLAB应用的核心。我们将学习如何使用MATLAB求解多自由度系统的特征值问题，从而获得系统的固有频率和振型。通过可视化展示不同模态下的振动形态，读者将能够更清晰地理解模态的概念。此外，我们还将演示如何利用MATLAB对多自由度系统在给定激励下的动态响应进行仿真计算，分析不同模态在整体响应中所占的比例。 连续系统的数值模拟 对于连续系统的振动，虽然解析解在某些情况下可行，但许多实际问题需要通过数值方法来解决。本书将介绍如何利用有限元方法（FEM）等数值技术，在MATLAB中构建和求解连续系统的振动方程。我们将演示如何对简单的梁、板等结构进行建模，并进行模态分析和动态响应仿真，从而在计算机上模拟出复杂的振动行为。 振动信号处理与分析 在实际工程中，我们往往需要从测量到的信号中提取振动信息。本书将介绍MATLAB在振动信号处理方面的应用，包括傅里叶变换、功率谱密度分析、滤波等常用技术。通过这些工具，读者可以对采集到的振动数据进行有效的处理和分析，识别振动的频率成分、幅值以及能量分布，从而诊断设备故障或评估结构健康状况。 特定工程领域的振动实例分析 为了让读者更好地理解振动理论和MATLAB应用的实践意义，我们将结合一些具体的工程领域，进行案例分析。这可能包括： 机械工程： 齿轮、轴承等机械部件的振动特性分析，以及转子动力学研究。 土木工程： 桥梁、高层建筑等结构的抗震设计与振动响应分析。 航空航天工程： 飞机结构、发动机等部件的振动疲劳分析。 汽车工程： 车辆悬挂系统、发动机振动噪声的优化。 通过这些实例，读者将能看到振动理论是如何指导实际工程设计，以及MATLAB是如何成为解决这些复杂工程问题的强大助手。 本书特色： 理论与实践并重： 严谨的理论推导与丰富的MATLAB实例相结合，帮助读者融汇贯通。 循序渐进的学习路径： 从简单的单自由度系统到复杂的连续系统，逐步深入，适合不同层次的读者。 丰富的可视化展示： 利用MATLAB强大的绘图功能，将抽象的振动概念形象化，便于理解。 贴近工程实际： 通过实际工程案例的分析，展示振动理论在解决工程问题中的重要作用。 本书不仅是对振动理论的深入探讨，更是对如何运用现代计算工具解决复杂工程挑战的全面指南。无论您是机械、土木、航空航天或自动化等相关专业的学生、研究人员，还是希望提升工程分析能力的工程师，本书都将为您打开一扇通往振动世界的大门，让您能够更深刻地理解并驾驭那些撼动世界的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

这本书的案例选取，我觉得非常贴近实际工程应用，能够让我看到理论知识在现实世界中的价值。我一直对振动力学在工程设计中的作用很感兴趣，而这本书似乎在这方面给了我很多启发。例如，在介绍共振现象时，我猜想作者一定会举出一些现实中因共振而导致灾难性后果的例子，比如桥梁倒塌或者机器损坏，然后分析其原因。这种通过“负面教材”来强调理论重要性的方式，往往能给人留下深刻的印象。我也在期待书中关于如何通过调整系统参数来避免共振的讲解，以及如何利用MATLAB进行模拟验证。此外，我对于书中关于如何分析机械结构的动力学特性，以及如何评估其在不同激励下的响应的章节内容，充满了浓厚的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

不得不说，这本书的章节结构安排得非常有条理，整体逻辑性很强。从最基础的振动概念，到更复杂的系统分析，再到最后的数值模拟应用，每一步都衔接得很自然，不会让人感到突兀。我发现作者在引入新概念时，总是会先回顾一下前面学过的知识，然后指出新概念与旧知识之间的联系，这样就形成了一个知识的递进关系，让我在学习过程中能够紧密地跟上作者的思路。我特别喜欢作者在讲解复杂公式推导时，会用大量的文字辅助说明，解释每一个符号的含义，以及每一步推导的目的。这比那些只有冷冰冰公式的书籍要人性化太多了。我个人对于书中关于如何建立振动系统的数学模型这部分内容充满了好奇，因为这涉及到如何将实际问题转化为数学语言，这对我来说是一个不小的挑战。希望书中能够提供一些清晰的步骤和示范。

评分☆☆☆☆☆

这本书在讲解理论知识时，似乎非常注重理论与实践的结合。我注意到，在很多章节的末尾，作者都会给出一些与实际工程问题相关的案例分析，这让我能够更直观地理解振动力学在现实世界中的应用价值。我本身是一名工程专业的学生，对于理论知识如何转化为实际应用非常感兴趣。因此，我非常期待书中关于如何利用MATLAB对实际工程中的振动问题进行建模和仿真分析的内容。我还在猜测，书中是否会包含一些关于如何进行振动故障诊断，以及如何利用振动数据来进行设备状态监测和预测性维护的介绍。这些内容对于我未来的职业发展非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

从这本书的图示和表格的使用频率来看，我感觉作者在这方面投入了相当大的精力，目的就是为了让枯燥的理论变得更加生动直观。我是一个视觉型学习者，所以书籍中的插图对我来说至关重要。我期待看到那些清晰、准确的工程图纸，以及能够直观展示物理过程的示意图。我还在猜想，书中是否会提供一些关于如何利用MATLAB绘制各种振动曲线，比如位移-时间曲线、速度-时间曲线、加速度-时间曲线等等，以及如何解读这些曲线所包含的信息。我对于书中关于如何利用MATLAB进行模态分析，并可视化振动模式的内容，更是充满了期待。这种图文并茂的学习方式，无疑能够大大提高我的学习效率和理解深度。

评分☆☆☆☆☆

这本书的扉页，简短的致谢和引言，已经让我感受到了作者的谦逊和对学术的敬畏。虽然我还没有开始深入阅读，但仅从这些细节，我就可以推断出作者在撰写这本书时，必定是花费了大量的心血和精力。我对于书中可能出现的那些关于如何利用MATLAB进行数值积分、数值微分，以及求解微分方程组的内容，充满了期待。我还在猜想，书中是否会包含一些关于如何进行有限元分析，并将其应用于复杂结构振动特性预测的介绍。这种能够将理论知识与强大的计算工具相结合的学习方式，无疑能够极大地拓展我的研究视野和解决问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，可以说是介于学术严谨和通俗易懂之间，拿捏得恰到好处。作为一名初涉振动力学领域的学生，我常常因为晦涩难懂的专业术语而感到困扰。然而，在这本书中，作者并没有一开始就抛出大量复杂的数学公式，而是循序渐进地引入概念。当遇到一些关键的定义和定理时，作者会用更加生动形象的语言进行解释，甚至会用一些比喻来帮助我们理解。我特别欣赏作者在讲解时，那种条理清晰的逻辑性。每一个知识点都像是被精心打磨过的宝石，闪烁着智慧的光芒。即使是第一次接触到某个概念，也能在作者的引导下，逐步理解其内在的含义。而且，这本书在讲解理论的同时，并没有忽略其实际应用。我注意到，作者在章节的最后，常常会给出一些与实际工程相关的案例分析，这让我能够更直观地看到理论知识的价值所在。这一点对于我这样希望将所学知识应用于实际问题的学习者来说，无疑是巨大的福音。我还在期待书中关于MATLAB应用的部分，希望它能帮助我更好地将理论转化为实践，解决更复杂的问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计，简洁大气，但又暗藏深意。书名“振动力学基础与MATLAB应用”几个大字，字体沉稳有力，仿佛承载着深厚的学术底蕴。封面底部的留白，给了我一种呼吸的空间，不至于让整个画面显得过于拥挤。当我第一次翻开这本书时，那种纸张的触感，油墨的清香，瞬间把我带入了一个求知的世界。我是一名机械工程专业的本科生，在学习振动力学的过程中，常常感到理论知识的抽象和难以消化。书本的排版设计也十分考究，清晰的章节划分，合理的段落布局，让我在阅读时能够快速抓住重点。每一页的字里行间，都透露出作者的严谨和细致。插图的运用也恰到好处，那些复杂的力学模型，在图文并茂的解释下，变得生动起来。我特别喜欢作者在讲解概念时，会引入一些现实生活中的例子，比如桥梁的振动、汽车的悬挂系统等等，这让我能够更好地理解抽象的物理原理，并感受到振动力学在我们日常生活中的重要性。虽然我还没有深入阅读完，但仅仅是初步的浏览，就让我对这本书充满了期待。它不仅仅是一本教材，更像是一位循循善诱的老师，引导我一步步探索振动力学的奥秘。希望这本书能在我未来的学习和研究中，成为我坚实的后盾。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格，给我的第一印象是那种非常严谨的学术范畴，但又不会过于枯燥乏味。我个人在阅读科技书籍时，不太喜欢那种过于口语化或者充满网络流行语的表达方式，但同时，我也害怕那种过于深奥、晦涩难懂的专业术语堆砌。这本书似乎找到了一个很好的平衡点，它用规范的学术语言来描述振动力学的原理，但又会在关键的地方进行通俗易懂的解释，甚至会引用一些比喻来帮助理解。这一点对于像我这样，既需要严谨的学术支撑，又希望能够顺利理解概念的学习者来说，是非常友好的。我还在期待书中关于如何利用MATLAB进行系统辨识，从实验数据中提取振动模型参数的章节。

评分☆☆☆☆☆

从这本书的内容呈现方式来看，作者显然是花了大量的心思在如何让读者更容易理解振动力学的复杂概念上。举个例子，在介绍简谐振动的概念时，我发现作者并没有仅仅停留在数学公式的推导上，而是从一个简单的单摆模型入手，一步步引导读者建立起对振动过程的直观认识。随后，再引入正弦函数和余弦函数来描述这种运动，并且会详细解释为什么需要用到这些数学工具。这种由浅入深、由具体到抽象的讲解方式，对于我这样基础相对薄弱的学习者来说，简直是及时雨。我非常赞赏作者在每个关键概念讲解后，都会附带一些思考题或者小练习，这不仅仅是检验我们对知识的掌握程度，更重要的是，它促使我们主动去思考，去应用。我还在猜测，书中是否会包含一些关于阻尼振动和受迫振动的详细分析，以及如何利用MATLAB来模拟这些不同情况下的振动现象。我对书中可能出现的那些关于如何分析振动系统稳定性的内容尤为期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书的目录结构，让我看到了一个非常完整的知识体系。从最基础的振动概念，到复杂的振动系统分析，再到实际的MATLAB应用，每一个环节都安排得井井有条。我特别欣赏作者在设置章节时，那种循序渐进的思路。他不会一开始就抛出过于复杂的理论，而是从最简单的单自由度系统开始，逐步过渡到多自由度系统，再到连续振动系统。这种由简入繁的教学方式，让我感到学习的压力大大减小。我还在猜测，书中是否会包含一些关于随机振动以及非线性振动的介绍，毕竟这些是振动力学中非常重要且具有挑战性的领域。我尤其期待书中关于如何利用MATLAB实现傅里叶变换、小波变换等信号处理方法，并将其应用于振动分析的内容。

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好资料，专业必备

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不错，挺好的，正版书

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好，学习中

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很好，书质量好，送的快

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还不错，活动时买的，很值。

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不错，对学习很有帮助，还会再光顾的。

评分☆☆☆☆☆

非常不错的书，正在仔细阅读，学习！