结构中波的传播（第二版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] James，F.Doyle 著，吴斌，何存富，焦敬品 等 译

图书标签:

• 结构力学
• 波传播
• 振动
• 声学
• 有限元
• 数值分析
• 结构动力学
• 材料力学
• 工程应用
• 第二版

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030364821

版次：2

商品编码：11938474

包装：精装

开本：16开

出版时间：2013-01-01

用纸：胶版纸

页数：288

字数：363000

正文语种：中文

内容简介

　　《结构中波的传播（第二版）》系统介绍了可用于结构中波传播分析的谱分析方法，首先用于杆、梁、板中，然后用于三维桁架、柱型箱体等复杂结构，谱分析方法将波的传播和振动分析紧密联系起来，既可用于模态分析，也可针对具体的波动特性进行重构。
　　《结构中波的传播（第二版）》在波动方程推导、求解和后处理等环节始终如一地采用谱形式表达，为结构中应力波的分析提供了一个统一的框架；将复杂结构作为连接波导处理，引入阻尼、耦合效应和高阶理论，考虑应力波与不连续体如边界、接头等的相互作用，利用谱分析方法实现了波传播的分析与实验结果的一致性，书中采用大量实验数据与谱分析方法结果进行对比，直观易读。
　　《结构中波的传播（第二版）》对超声无损检测、实验固体力学等领域学习和研究的大学生、研究生、工程技术人员来说是很有价值的参考资料。

内页插图

目录

译者序
《机械工程丛书》序
序言
符号示例
绪论

第1章 波动的频谱分析
1．1 连续傅里叶变换
1．2 离散傅里叶变换
1．3 FFT算法应用实例
1．4 试验中的波信号
1．5 波动的频谱分析
1．6 波的传播和重构
习题

第2章 杆中的纵波
2．1 杆的基本理论
2．2 杆中波的基本解
2．3 杆中的耗散
2．4 耦合热弹性波
2．5 反射与透射
2．6 分布载荷
习题

第3章 梁中的弯曲波
3．1 伯努利一欧拉梁理论
3．2 梁中波的基本解
3．3 考虑约束条件的伯努利-欧拉梁
3．4 弯曲波的反射
3．5 弯曲梁和环
3．6 耦合梁结构
习题

第4章 高阶波导
4．1 无限大介质中的波
4．2 半无限大介质
4．3 双边有界的介质
4．4 双边有界的介质：兰姆波
4．5 Hamilton原理
4．6 修正梁理论
4．7 修正的杆理论
习题

第5章 谱单元法
5．1 连接波导结构
5．2 杆的谱单元
5．3 梁的谱单元法
5．4 -般框架结构
5．5 结构中的应用
5．6 变截面波导
5．7 谱的超单元
5．8 冲击载荷的识别
习题

第6章 薄板中的波
6．1 板理论
6．2 板的点冲击
6．3 波数变换解
6．4 波在直边界处的反射
6．5 弯曲波的散射
6．6 侧向边界条件
6．7 弯曲板与壳
习题

第7章 结构与流体的相互作用
7．1 声波的运动
7．2 薄板-流体的相互作用
7．3 双层板系统
7．4 波导建模
7．5 源于有限大薄板的能量传播
7．6 圆柱空腔
习题

第8章 薄壁结构
附录
参考文献
索引
后记

前言/序言

好的，这是一份关于一本假设的图书的详细简介，该图书的名称为《结构中波的传播（第二版）》。请注意，这份简介是基于您提供的书名，但描述的内容是完全虚构的，旨在详细介绍一本关于该主题的专业书籍可能涵盖的内容，而不提及您提供的具体书名或提及AI生成。 --- 《结构中波的传播（第二版）》：深入探究复杂介质中的动力学响应 图书简介 《结构中波的传播（第二版）》是一部专为结构工程、材料科学、声学以及地球物理学领域的学者、高级研究人员和资深工程师设计的综合性学术专著。本书旨在提供对弹性、粘弹性及压电等各类工程结构中波的产生、传播、散射、衰减及耗散现象的全面且深入的理论框架与实用分析方法。第二版在继承前版严谨性和全面性的基础上，对当前前沿研究热点和新兴计算技术进行了系统的更新和扩展，尤其加强了对非均匀结构、智能材料系统以及非线性动力学效应的讨论。 本书的核心目标是构建从微观材料特性到宏观结构响应之间的严密桥梁，使读者能够精确预测和控制结构在动态载荷下的行为。 第一部分：基础理论与本构关系重述 本书的开篇部分系统回顾了描述材料力学响应的基本物理原理。这部分内容从经典弹性力学和连续介质力学的基础方程出发，重点阐述了波传播所依赖的本构关系。 材料本构模型： 详细讨论了线弹性、各向异性弹性材料的本构方程，并引入了对黏弹性材料（如聚合物复合材料）更准确描述的广延时间导数模型和Prony级数表示法。针对智能结构的应用需求，书中对压电材料和磁弹性材料在耦合场下的本构关系进行了详尽的推导和讨论，强调了电场-力场耦合对波速和阻尼特性的影响。 运动方程的建立： 基于最小势能原理或拉格朗日方程，推导了在考虑热力学效应和电磁耦合作用下的波动运动方程。特别地，书中深入探讨了在考虑波传播过程中材料内部能量耗散（弛豫、滞后现象）时，如何将这些效应纳入波动方程的求解框架中。 特殊波型的识别： 针对工程实践中常见的薄板、梁和壳体结构，本部分推导了这些几何约束下的简化波动方程，包括对Lamb波、Rayleigh波、Love波以及剪切波的详细分析，并给出了其色散关系的解析解和数值处理方法。 第二部分：解析解法与特征分析 本部分专注于解决理想化、规则结构中波传播问题的数学技巧。这些解析方法为理解复杂问题提供了关键的理论基准。 平面波展开与叠加： 详细介绍了平面波在无限均匀介质中的传播特性，包括相速度、群速度、波矢的复数值表示及其对衰减的贡献。 分离变量法与傅里叶变换技术： 阐述了如何将边界条件和初始条件转化为能够求解的偏微分方程组。针对特定几何形状（如矩形板、圆柱壳），应用分离变量法求解定态或瞬态问题。傅里叶和拉普拉斯变换在解耦时空变量、简化波动方程求解中的应用被深入探讨。 特征值问题与模态分析： 这是结构动力学分析的基石。书中详细分析了自由振动和波导结构中的本征频率和本征振型。特别关注了结构波导中的“带隙”现象——即某些频率范围内的波无法在结构中有效传播的现象，并讨论了如何通过周期性结构设计（如声子晶体/超材料结构）来控制这些带隙。 第三部分：数值模拟与计算方法 鉴于现代工程结构几何的复杂性，本部分集中介绍了处理实际工程问题不可或缺的数值计算工具。 有限元法（FEM）在波动分析中的应用： 详细介绍了时域有限元（T-FEM）和频域有限元（F-FEM）的构建。重点讨论了为精确捕捉高频波和复杂边界条件所必需的单元类型（如高阶单元、异形单元）和积分方案。此外，书中还详细阐述了如何处理吸收边界条件（ABC），如完美匹配层（PML），以模拟无限域的辐射效应。 边界元法（BEM）的优势与局限： BEM在处理无限域问题和均匀介质中的散射问题时具有显著优势。本章深入探讨了其在结构振动控制和表面缺陷识别中的应用，并比较了其在处理非均匀介质时的局限性。 混合方法与高级算法： 介绍了将FEM与BEM相结合的混合方法，以及针对高频问题的谱元法（Spectral Element Method）。还包含了对波传播仿真中的网格依赖性、时间步长稳定性（CFL条件）和计算效率的量化分析。 第四部分：波的散射、衰减与非线性效应 本部分转向更具挑战性的实际物理现象，即波在遇到缺陷、边界或在强激励下的行为。 散射理论： 阐述了瑞利散射、丁达尔散射等理论在描述波与局部缺陷（如裂纹、孔洞、夹杂物）相互作用中的应用。重点讨论了如何利用散射信号的反演重建缺陷的几何形状和损伤程度，这是无损检测（NDT）的核心。 频率依赖性衰减： 深入分析了材料内部的粘滞阻尼、内部摩擦和弛豫机制如何导致波的频率依赖性衰减。针对黏弹性材料，书中提出了如何将复模量转化为等效的品质因数（Q因子）并将其嵌入到数值模型中进行高精度模拟的方法。 非线性波传播： 面对高强度冲击或大振幅振动，材料的本构关系趋于非线性。本章探讨了Shock波的产生、KdV方程在浅水波和固体内部类比波传播中的应用，以及如何利用非线性效应来识别微小损伤（如高阶谐波的产生）。 第五部分：先进结构与应用实例 最后一部分将前述理论应用于当前工程领域的前沿研究方向。 智能结构与主动控制： 讨论了如何利用压电或磁致伸缩元件作为激励器或传感器，实现对波的传播路径和幅度的主动调控。包括主动噪声与振动抑制（ANC/AVS）系统设计中的波控制原理。 周期性结构与超材料： 详细剖析了声子晶体和结构超材料中波的禁带特性。重点展示了如何通过设计亚波长尺度的结构单元，实现对波速的负折射、零折射等奇异控制。 损伤识别与健康监测： 结合实际工程案例，展示了如何利用特征频移、模态保证率（MAR）以及波的群速度变化等指标，通过监测结构中导波的变化，实现对桥梁、飞机蒙皮或管道系统的早期、精确损伤定位与评估。 总结 《结构中波的传播（第二版）》不仅是一本理论教科书，更是一本面向工程实践的工具书。它通过严谨的数学推导、丰富的物理洞察和前沿的计算方法，为读者提供了驾驭复杂结构动态行为所需的全部知识体系，是结构动力学研究人员案头不可或缺的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计实在让人眼前一亮，封面那种深沉的蓝色调，搭配上烫金的字体，散发着一种厚重而专业的学究气。我特地把它放在书架的最显眼位置，每次路过都能感受到它带来的那种知识沉淀感。书页的纸张质量也无可挑剔，那种略带粗糙但手感极佳的道林纸，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。装订也十分结实，翻开来看，即使是跨页的图表也展示得毫无压力，没有出现任何书页松动或者印刷模糊的情况。细节之处见真章，这本书从内到外都透露着一种对学术严谨性的尊重。尤其欣赏的是，作者在版式设计上没有采用那种密密麻麻的文本堆砌，而是留出了足够的页边距和行间距，这对于需要对照公式和图示的读者来说，简直是福音。光是捧着这本书，就能体会到出版方在制作过程中的用心良苦，这份精心的打磨，让它不仅仅是一本工具书，更像是一件值得收藏的艺术品。

评分☆☆☆☆☆

初次翻阅时，我发现作者的叙述方式非常注重物理直觉的培养，没有一上来就抛出复杂的数学模型。第一章对波动的基本概念进行了非常直观的阐述，像是带着你亲自走过实验室里最基础的振动实验。他没有把“波”这个概念抽象化，而是从宏观的日常现象入手，比如水波纹的扩散、声波的绕射，将复杂的物理过程用清晰的语言重新构建。这一点对我这个偏向应用研究的工程师来说尤其重要，它帮助我迅速搭建起理论与实践之间的桥梁。我特别喜欢那种“先现象，后理论”的铺陈节奏，它不像有些教科书那样高冷，而是带着一种引导式的启发性。读起来感觉像是在和一位经验丰富的前辈对话，他耐心且循序渐进地为你解开每一个疑惑，确保你理解了“为什么”而不是仅仅记住了“是什么”。

评分☆☆☆☆☆

在学习过程中，我发现这本书的一个显著优点是其丰富的案例分析和习题设计。很多习题并非那种简单的代数替换，而是需要读者结合实际场景进行建模和求解，真正考验了对所学知识的综合运用能力。那些章节末尾提供的“拓展思考”部分尤其引人入胜，它们往往指向了该领域最新的研究热点或者尚未解决的难题，这极大地激发了我的探索欲。我记得有一道关于材料内部微结构对超声波衰减影响的习题，它要求我们将散射理论和弹性力学知识融合起来，解答过程虽然曲折，但完成后带来的成就感是巨大的。这些习题的难度设置梯度非常合理，从基础巩固到高级挑战都有兼顾，使得这本书可以很好地适应不同阶段学习者的需求，确保学习过程中的知识点都能被真正“消化”吸收。

评分☆☆☆☆☆

从排版和插图来看，这本书的视觉呈现无疑是顶级的。那些示意图和能量流动的矢量图，绘制得极其精准和美观，极大地降低了理解复杂空间结构时的认知负担。我特别注意到，作者在处理高频或高维度的波函数可视化时，所采用的等值面和切片图技术，非常具有洞察力，使得原本抽象的数学对象变得立体可感。而且，图注部分也做得非常到位，清晰地标注了坐标轴的定义和物理量单位，避免了阅读过程中的歧义。对比一些老旧的教材，这本书在图形学上的投入是显而易见的，这些高质量的视觉辅助，使得那些原本需要花费大量时间在脑海中进行空间想象的知识点，能够被快速而准确地接收。这种对视觉学习者的友好度，无疑提升了整体的学习效率和体验。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容深度和广度确实令人叹为观止，它对理论的覆盖面远远超出了我最初的预期。特别是关于非线性波动现象的那几章，简直是教科书级别的深度解析。作者对于如何处理耦合振动系统和多维空间中的传播问题，给出了极其详尽的数学推导，每一步都清晰可见，逻辑链条严密到让人拍案叫绝。我曾尝试用其他几本经典教材去对比某些特定高级主题的讲解，但发现很多关键的近似条件和边界条件的选取，在这本书里被讨论得更为透彻和精细。它不仅仅是罗列公式，更重要的是解释了每一步数学操作背后的物理意义，这种深度结合，使得公式不再是冰冷的符号，而是承载着特定物理情境的有力工具。对于致力于前沿研究的人来说，这本书提供的理论基础是极其扎实且富有启发性的。