機械及結構動力學現代理論方法—非綫性動力學的模態變換與建模 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鄭兆昌 著

圖書標籤:

• 機械動力學
• 結構動力學
• 非綫性動力學
• 模態分析
• 建模方法
• 振動理論
• 動力學分析
• 工程力學
• 數學建模
• 控製工程

齣版社： 科學齣版社有限責任公司

ISBN：9787030475473

版次：01

商品編碼：11940679

包裝：平裝

開本：32開

齣版時間：2016-06-01

頁數：348

正文語種：中文

內容簡介

本書始於上世紀八十年代曆經工程實踐，是在創新的框架下對大型機械與結構動力學理論方法和經驗的總結。前三章是論述近代計算方法的理論基礎各類變分原理，導齣瞭離散係統的格式，並應用於上世紀建立的、從固體力學和剛體動力學發展起來有限元法和多體元法，並和第五章結閤成為大型機械與結構動力學*有效的建模方法。本書打開瞭以往多體元法和有限元分屬兩個學科的局麵，並有更寬廣的應用前景。本書內容學科上以時不變確定性綫性振動為基礎，擴展到時變、隨機、非綫性。以計算機高速發展為契機，國民經濟和國防建設中大型工程的推動，在實踐中總結計算技術方法的現代理論，結閤實踐的經驗，研製軟件廣為各工程動力設計研究單位應用。全書安排自成體係，但各章幾乎是獨立的專題，以滿足各自獨特研究需要，可以說從國內外齣版的書籍中尚無先例可循。

前言/序言

《機械及結構動力學現代理論方法》 本書深入探討瞭機械與結構係統動力學分析的現代理論與方法，特彆聚焦於非綫性動力學的核心概念——模態變換與建模。在傳統綫性動力學分析的基礎上，本書進一步拓展至更復雜、更貼近現實的非綫性係統，為研究人員和工程師提供瞭係統性的理論框架和實用的分析工具。 核心內容概述： 本書的寫作旨在填補當前機械與結構動力學領域在處理非綫性問題時的理論與方法論空白。綫性動力學方法在處理小振動、低應力等情況時錶現優異，但當係統麵臨大變形、接觸、摩擦、阻尼非綫性、材料非綫性等復雜工況時，綫性理論的局限性便顯露無疑。本書正是為瞭解決這些挑戰而生，通過引入和發展非綫性動力學的先進技術，幫助讀者理解和預測這些復雜係統的行為。 理論深度與技術路綫： 1. 非綫性動力學基礎： 書中首先迴顧並深化瞭非綫性動力學的基本概念，包括非綫性微分方程的求解方法、相空間分析、分岔理論、混沌現象等。這些基礎理論是理解後續復雜建模與分析的關鍵。 2. 模態變換理論在非綫性係統中的應用： 模態分析是理解結構振動特性的強大工具。本書著重研究如何將模態變換的思想推廣應用於非綫性係統。這包括： 非綫性模態的概念： 探討非綫性係統中“模態”的定義與理解，以及其與綫性模態的差異。 非綫性模態分解： 開發或介紹能夠將非綫性係統的響應分解為一係列“非綫性模態”分量的數學方法。這可能涉及基於多項式逼近、奇異值分解（SVD）或其他更先進的降維技術。 模態的演化與耦閤： 分析非綫性模態如何隨係統狀態（如振幅、頻率）的改變而演化，以及不同模態之間的耦閤關係，這是非綫性係統行為復雜性的重要來源。 3. 非綫性動力學建模方法： 基於對非綫性模態的理解，本書將引導讀者掌握建立非綫性動力學模型的方法。這部分內容可能涵蓋： 有限元方法（FEM）的非綫性擴展： 如何在有限元框架內準確地描述材料非綫性、幾何非綫性、接觸非綫性等，並將其與模態分析相結閤。 多體動力學（MBD）的非綫性建模： 對於由多個部件組成的復雜機械係統，介紹如何構建考慮部件間非綫性相互作用的動力學模型。 降階建模技術： 介紹如模態疊加法（MSM）的非綫性版本、本徵正交分解（POD）等方法，用於從高維非綫性模型中提取關鍵的低維動力學特徵，實現高效仿真。 解析與半解析建模： 在某些特定情況下，探討利用攝動法、平均法、平均場理論等解析或半解析方法建立非綫性動力學模型的可能性。 4. 建模的驗證與應用： 書中將強調建模的嚴謹性，包括模型驗證的技術（與實驗數據對比、與高精度模型對比等），以及這些非綫性動力學模型在實際工程中的應用，例如： 機械振動與噪聲控製： 針對非綫性引起的復雜振動現象，提供更有效的控製策略。 結構抗震分析： 提高對地震等極端載荷下結構的非綫性響應預測能力。 故障診斷與健康監測： 利用非綫性動力學特性識彆係統潛在的故障。 疲勞壽命預測： 考慮非綫性應力/應變循環對材料壽命的影響。 本書特點： 理論與實踐並重： 既有嚴謹的數學推導和理論闡述，也包含實際工程問題的分析案例，幫助讀者將理論知識轉化為解決實際問題的能力。 係統性與前沿性： 體係化地梳理瞭非綫性動力學在模態變換與建模方麵的現代理論，內容緊跟學術前沿。 多學科交叉： 融閤瞭力學、數學、計算科學等多個學科的知識，適用於機械工程、土木工程、航空航天、車輛工程等多個領域的研究者和工程師。 深入淺齣： 盡管涉及復雜理論，但作者力求錶達清晰，循序漸進，便於不同背景的讀者理解。 《機械及結構動力學現代理論方法—非綫性動力學的模態變換與建模》是一部綜閤性的學術專著，旨在為復雜非綫性機械與結構係統的動力學分析提供一套完整、先進的理論指導和技術解決方案。它將是任何希望深入理解和有效處理現實世界中復雜動力學問題的研究人員和工程師不可或缺的參考。

評分☆☆☆☆☆

這本書的吸引力在於它所承諾解決的“非綫性動力學”難題。坦白說，非綫性問題一直是我在學習和工作中感到頭疼的地方。很多時候，我們不得不對係統進行綫性化處理，以便於分析，但這往往會損失掉一些關鍵的、甚至是最具危險性的動態行為。這本書既然聚焦於非綫性動力學，我猜想它會深入探討各種非綫性現象的産生機理、錶現形式以及分析方法。例如，可能涉及到的內容包括非綫性振動的幅頻特性、諧波共振、超諧波共振、以及由非綫性引起的自激振動和參數振動等。而“模態變換”作為一種輔助工具，我猜想它在處理這些非綫性問題時，扮演著“降維”或“特徵提取”的關鍵角色。它可能能幫助我們將復雜的多自由度非綫性係統，轉化為一個更容易理解的、包含少數幾個關鍵“模態”的低維係統，從而簡化分析過程。我期望書中能夠提供一些清晰的算法和流程，指導我如何有效地運用模態變換來分析非綫性係統的響應，特彆是在存在強非綫性耦閤的情況下。我希望讀完這本書，我能夠對非綫性動力學産生一個更深刻、更係統的認識，並掌握一些切實可行的方法來處理我所遇到的實際問題。

評分☆☆☆☆☆

這本書，我拿到的時候，感覺就是一本厚重而充滿挑戰的學術著作。封麵上那幾個大字“機械及結構動力學現代理論方法—非綫性動力學的模態變換與建模”，光是看名字就讓人覺得它不是一本隨隨便便就能翻閱的書，更像是一個通往高深領域的大門。我翻開目錄，裏麵充斥著我需要花大量時間去理解的專業術語，比如“非綫性”、“模態變換”、“建模”這些詞匯，它們在我腦海中勾勒齣一幅復雜的圖景。我猜想，這本書的核心內容，大概率是在深入探討如何運用先進的理論和方法來分析機械和結構在動態載荷下的行為，特彆是當這些行為錶現齣非綫性特徵時，如何通過模態變換的技術來簡化問題，並最終建立起有效的動力學模型。這讓我聯想到，在工程實踐中，很多設備和結構，比如橋梁、飛機、汽車，甚至復雜的機器人係統，都不可避免地會受到各種振動的影響，而這些振動往往不是簡單的綫性疊加，而是充滿瞭復雜的非綫性耦閤。如何準確地預測和控製這些非綫性動力學行為，對於保證工程的安全性和可靠性至關重要。這本書的齣現，似乎正是為解決這些棘手問題提供瞭理論上的指導和方法上的支持。我期待它能帶領我，或者說帶領像我這樣的讀者，一步步揭開非綫性動力學的神秘麵紗，掌握那些能夠將復雜問題轉化為可分析模型的神奇工具。當然，我也知道，閱讀這樣的書籍需要極大的耐心和投入，但正是這種挑戰性，讓我對它充滿瞭期待，希望它能成為我學術旅程中一個寶貴的裏程碑。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題中“模態變換”的字眼，讓我覺得它可能是在探索一種“能量”或“信息”在係統不同模態之間的傳遞和轉化。在許多動力學係統中，能量的分布和流動對於理解係統的整體行為至關重要。特彆是當係統存在非綫性耦閤時，能量可能會在不同的模態之間發生復雜的交換，導緻一些意想不到的動態響應。我猜想，這本書會介紹如何通過模態變換的技術，來追蹤和分析這種能量的傳遞過程。它可能是在講解，如何定義和計算不同模態的能量，以及如何量化能量在模態之間的轉移速率。而“建模”部分，我猜想會是關於如何構建能夠反映這種能量傳遞機製的動力學模型。例如，可能涉及到一些能量守恒的原理，或者是一些基於能量耗散的建模方法。我希望這本書能夠為我提供一種全新的視角，來理解機械和結構係統在動態過程中的能量行為，並教會我如何將這種理解轉化為有效的建模和分析。這對於我未來在設計減振降噪係統，或者分析係統穩定性時，無疑會提供非常有價值的指導。

評分☆☆☆☆☆

我一直覺得，對於復雜係統的理解，離不開對其內在“模式”的把握。而“模態”這個詞，恰恰就觸及到瞭這一點。這本書的標題包含瞭“模態變換”，這讓我聯想到，它很可能在探討如何提取和利用一個係統最本質的振動模式，即使是在非綫性環境下。在傳統的綫性動力學中，我們知道有固有頻率和振型，這些是描述係統自由振動特性的基本元素。然而，當係統進入非綫性區域時，這些“模式”的概念可能會變得模糊，甚至不再是固定的。我猜想，這本書會介紹一些新的理論工具，來處理這種非綫性模態的演化和耦閤。它可能不僅僅是簡單地將綫性模態的概念推廣到非綫性情況，而是會提齣一套全新的、適用於非綫性動力學的模態理論。這種理論，或許能幫助我們理解，在非綫性作用下，係統的響應是如何從一種“模式”過渡到另一種“模式”的，以及這些“模式”是如何相互影響的。而“建模”部分，我猜想也與此息息相關。它可能是在講解，如何利用這些非綫性模態的理解，來構建更精確、更具預測性的動力學模型。我期望這本書能夠為我提供一種全新的視角，來審視和分析那些在我看來一直難以捉摸的非綫性現象。或許，掌握瞭這本書中的方法，我將能夠更深入地洞察機械和結構係統在動態過程中的本質行為。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題，尤其是“非綫性動力學”和“建模”這兩個關鍵詞，讓我意識到它可能在探討如何將復雜的、非綫性的物理過程，通過數學模型來精確地“刻畫”齣來。對我而言，建模能力是理論研究的基石，也是工程應用的關鍵。非綫性動力學模型，尤其是能夠準確預測係統行為的模型，一直以來都是一個巨大的挑戰。我猜想，這本書會詳細介紹如何從物理實際齣發，逐步建立非綫性動力學模型。這可能包括對係統進行受力分析，確定係統的動力學方程，並對方程中的非綫性項進行準確的描述。而“模態變換”在這裏扮演的角色，我猜想是作為一種“模型降階”或者“特徵提取”的手段，用以簡化模型的復雜性，從而便於分析和求解。我期望書中能夠提供一些關於如何選擇閤適的模態基，以及如何處理非綫性項在模態空間中的影響的詳細指導。我尤其希望，書中能夠包含一些關於模型驗證和不確定性量化的內容，因為一個好的模型不僅要能夠描述係統，更要能夠對其預測的可靠性有一個清晰的認識。這本書如果能教會我如何建立一個既符閤物理規律，又便於分析計算的非綫性動力學模型，那它將是我在學術道路上的一位寶貴嚮導。

評分☆☆☆☆☆

我一直對“結構動力學”這個領域充滿興趣，因為它與我們的日常生活息息相關，從房屋的抗震設計到橋梁的防風抗震，都離不開對結構動力學行為的深入理解。這本書的標題中，明確提到瞭“機械及結構動力學”，這讓我覺得它既涵蓋瞭機械係統，也包括瞭工程結構，應用範圍相當廣泛。而“非綫性動力學的模態變換與建模”，更是將研究的重點聚焦在那些最復雜、最貼近實際的動力學問題上。我猜想，這本書在“建模”部分，會提供一些針對不同類型結構（如梁、闆、殼體等）的非綫性動力學建模方法，並且會強調如何利用“模態變換”來簡化這些模型的分析。例如，它可能講解如何針對結構的非綫性特性，選擇閤適的模態基，以及如何處理非綫性項在模態空間中的影響。我期待書中能夠包含一些具體的工程案例，展示如何將這些理論方法應用於實際的結構動力學分析中，比如對地震作用下的高層建築的非綫性動力響應進行預測，或者對高速列車運行時的軌道結構的動力學行為進行模擬。如果這本書能提供一套係統性的方法論，幫助我理解和解決我在結構動力學研究中遇到的各種非綫性問題，那將是對我極大的提升。

評分☆☆☆☆☆

從書名來看，這本書給我最直觀的感受就是它的“現代理論方法”指嚮。這錶明它並非僅僅停留在經典理論的復述，而是會引入當前學術界最前沿的、甚至是尚未完全普及的分析工具和研究思路。尤其是“非綫性動力學”這個領域，近年來發展迅猛，湧現瞭大量新的概念和技術。我期待這本書能夠係統地梳理和介紹這些前沿理論，比如，可能涉及到一些基於幾何拓撲的分析方法，或者是一些與混沌動力學、分岔理論相關的最新進展。而“模態變換”作為一種核心的技術，我猜想它可能不是單一的方法，而是包含瞭一係列不同的變換技術，用於解決不同類型的非綫性問題。書中可能會詳細介紹各種模態變換的數學原理、適用範圍以及優缺點。同時，在“建模”方麵，我期待它能給齣如何將這些現代理論方法轉化為實際的建模過程的指導。這可能包括對模型簡化、參數估計、以及模型驗證等方麵的深入探討。我希望這本書能讓我瞭解到，在現代機械和結構動力學研究中，有哪些新的問題正在被提齣，有哪些新的方法正在被開發，以及這些方法將如何改變我們對復雜動力學現象的認識。對我而言，這本書可能是一次與學術前沿直接對話的機會。

評分☆☆☆☆☆

讓我對這本書産生濃厚興趣的，是它所暗示的“現代理論方法”。這意味著它可能不僅僅是教科書式的理論講解，而是會包含一些作者在學術研究中的獨到見解和創新成果。尤其是在“非綫性動力學”這個領域，由於其本身的復雜性和挑戰性，新的理論和方法層齣不窮。我猜想，這本書會介紹一些當前研究的熱點問題，例如，如何處理係統中的多尺度非綫性，如何應對模型中的不確定性和隨機性，以及如何利用機器學習等新興技術來輔助非綫性動力學分析。而“模態變換”作為一種核心技術，我猜想它在這本書中會得到非常深入的闡述，可能不僅僅是簡單的數學變換，而是會涉及到一些更高級的理論，比如非綫性模態分析、或者是在特定非綫性作用下模態的演化規律。我期望這本書能夠為我提供一些新的思路和研究方嚮，讓我瞭解到當前非綫性動力學領域的研究前沿，並能夠啓發我對新的理論方法進行探索。如果書中能夠包含一些作者的研究心得和對未來發展趨勢的展望，那將更是令人期待。

評分☆☆☆☆☆

拿到這本書，我第一眼掃過的就是它在“建模”部分所呈現的內容。因為在我看來，任何理論研究的最終目的，都是為瞭能夠更好地描述和預測現實世界中的現象。而“建模”正是連接理論與實踐的橋梁。特彆是“非綫性動力學建模”，在我看來，這是一個充滿挑戰但又極其重要的領域。想想看，我們所處的物理世界，絕大多數的係統在一定的條件下都會錶現齣非綫性特徵。例如，一個搖搖欲墜的橋梁在風力作用下産生的振動，一個高速運轉的發動機內部的復雜受力情況，甚至是材料在極端載荷下發生的形變，這些都很難用簡單的綫性方程來精確描述。這本書既然以此為重點，我猜測它會介紹一係列先進的建模技術，可能包括如何從物理機理齣發建立非綫性微分方程組，如何利用實驗數據進行模型辨識，以及如何處理模型中的不確定性和參數變化。而“模態變換”作為一個核心的理論方法，我猜想它在建模過程中起著至關重要的作用。它可能會被用來簡化模型的復雜性，或者是在分析非綫性係統時，提供一個更直觀的視角。我希望這本書能讓我理解，如何運用模態變換的思想，將高維度的非綫性係統降維，從而更容易地進行分析和求解。這對於我未來在工程設計中，如何建立一個既能準確反映實際情況，又便於分析和優化的動力學模型，無疑會提供極大的幫助。我期待書中能夠包含豐富的案例分析，讓我能夠看到這些理論方法是如何被實際應用到各種機械和結構係統中的。

評分☆☆☆☆☆

老實說，一開始吸引我的是“模態變換”這個概念，覺得它聽起來就很像一種“化繁為簡”的魔法。在工程力學領域，我們經常會遇到那些龐大而復雜的係統，它們的自由度非常高，直接進行動力學分析簡直是天文數字般的計算量。這個時候，如果有一個“模態變換”的法寶，能夠將這些復雜的係統映射到一個更低維度的、更容易處理的空間，那就太有幫助瞭。想象一下，就像把一個三維的物體投影到二維平麵上，雖然失去瞭一些信息，但很多基本的形狀和關係卻得以保留。這本書既然標題裏強調瞭這個，我猜想它一定深入講解瞭如何進行這種模態變換，比如如何選擇閤適的模態基，如何處理非綫性項在模態空間中的錶現，以及如何通過這些變換來理解係統的整體動力學特性。而“非綫性動力學”本身就是一個大課題，很多真實的物理現象都伴隨著非綫性，比如材料的塑性變形、大位移的振動、阻尼的非綫性等等。這些非綫性因素的加入，會讓係統的行為變得異常復雜，甚至齣現混沌現象。這本書如果能在這方麵提供一些清晰的理論框架和分析工具，那絕對是價值連城的。我尤其好奇，書中是如何將“模態變換”和“非綫性動力學”巧妙地結閤起來，以一種“現代理論方法”來處理這些復雜問題的。這其中涉及到的數學技巧、數值算法，恐怕會是我需要重點攻剋的難關。我期望這本書能在我掌握瞭基礎的綫性動力學之後，為我打開通往更高級、更貼近現實的動力學分析的大門。

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