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内容简介

　　《现代物理基础丛书·典藏版：高等结构动力学（第二版）》立足于研究引起结构系统振动的深层内因，以及外因与内因相互作用的机理；侧重于结构动力学的基本原理和基本理论；涉及工程实际中的复杂结构系统和复杂结构动力学问题。《现代物理基础丛书·典藏版：高等结构动力学（第二版）》由15章组成。第1章，绪论，主要介绍结构动力学基本思想、主要研究内容及研究方法。第2章，单自由度系统的动力学特性，介绍结构振动的基本概念、基本理论和基本分析方法。第3～8章，主要介绍多自由度结构系统的动力学特性、动力学建模、数值分析、系统辨识、敏感度分析、部件模态综合等的基本理论与分析方法。第9章和第10章，介绍求解多自由度系统动力学响应的各种方法，包括数值积分方法和模态叠加法。第11章和第12章，介绍典型结构单元的建模与分析方法，以及它们各自所特有的动力学特性。第13～15章，介绍复杂结构系统的动力学建模与分析的基本理论与方法，包括固液耦合系统的动力学建模与分析、航天器空间桁架结构动力学建模与分析、航天器太阳能电池翼结构动力学建模与分析。
　　《现代物理基础丛书·典藏版：高等结构动力学（第二版）》较系统和全面地阐述了结构动力学的基础理论和基本方法，不仅为认识结构振动的物理本质、分析结构动力学特性、设计动力学环境下的承载结构提供了理论依据和实用方法，也为解决结构的振动控制问题奠定了分析的理论基础，提供了设计的技术途径。
　　《现代物理基础丛书·典藏版：高等结构动力学（第二版）》可作为研究生教材，也可供相关工程技术人员的参考。

内页插图

目录

第1章 绪论
1．1 结构动力学研究的基础内容
1．2 结构动力学研究的基本方法
思考题与习题

第2章 单自由度系统的动力学特性
2．1 概述
2．2 无阻尼系统的自由振动
2．3 有阻尼系统的自由振动
2．4 周期载荷作用下的强迫振动
2．5 任意载荷作用下的强迫振动
思考题与习题

第3章 多自由度系统的动力学特性
3．1 概述
3．2 无阻尼系统的自由振动
3．3 固有频率与固有模态的特性
3．4 有阻尼系统的自由振动
3．5 确定基频的近似方法
思考题与习题

第4章 多自由度系统的动力学模型
4．1 概述
4．2 拉格朗日方程
4．3 拉格朗日方程在振动系统中的应用
4．4 约束坐标与拉格朗日乘子
4．5 受约束结构的振动
思考题与习题

第5章 求解特征问题的数值方法
5．1 概述
5．2 分解法
5．3 迭代法
5．4 变换法
5．5 三对角矩阵的特征值与特征向量
思考题与习题

第6章 模态参数辨识的基本原理
6．1 概述
6．2 黏性阻尼系统
6．3 结构阻尼系统
6．4 单自由度系统频响函数分析（曲线分析）
6．5 多自由度系统频响函数分析
6．6 模态参数辨识的基本方法
思考题与习题

第7章 部件模态综合法
7．1 概述
7．2 基本概念
7．3 无阻尼自由振动系统的综合
7．4 自由部件模态
7．5 残余柔度及残余部件模态
思考题与习题

第8章 结构动力学系统固有特性理论
8．1 概述
8．2 特征值的变分式
8．3 强迫振动
8．4 Collatz包含定理
8．5 改进的Collatz定理及包含定理之间的关系
8．6 实对称矩阵的非正特征值数
8．7 基于动刚度的特征值计数法
8．8 基于凝聚动刚度的特征值计数法
8．9 约束定理证明
思考题与习题

第9章 多自由度系统的强迫振动
9．1 概述
9．2 求解强迫振动的直接积分法
9．3 方程的解耦与模态响应
思考题与习题

第10章 模态叠加法
10．1 概述
10．2 模态位移法
10．3 模态加速度法
10．4 含有刚体模态的模态叠加法
思考题与习题

第11章 一维连续系统的动力学建模与分析
11．1 概述
11．2 弦的振动
11．3 杆的纵向振动
11．4 杆的扭转振动
11．5 轴系的扭转振动
11．6 梁横向振动的一般情况
11．7 梁横向振动的特殊情况
11．8 圆环的振动
思考题与习题

第12章 二维连续系统的动力学建模与分析
12．1 概述
12．2 薄膜的振动
12．3 板的横向振动
12．4 壳的振动
思考题与习题

第13章 固液耦合系统的动力学建模与分析
13．1 概述
13．2 液体储箱壳体的固有特性
13．3 盛液储箱固液耦合下的纵向振动
13．4 考虑固液耦合时箭体的纵向振动
13．5 箭体的横向振动与液体晃动问题
思考题与习题

第14章 航天器空间桁架结构动力学建模与分析
14．1 概述
14．2 简化模型
14．3 直梁式架设桁架动力学分析
14．4 直梁式可展桁架动力学仿真
14．5 结构桁架的模态分析
14．6 结构桁架的谐激励响应
14．7 结构桁架的瞬态响应
14．8 小结
思考题与习题

第15章 航天器太阳能电池翼结构动力学建模与分析
15．1 概述
15．2 太阳能电池翼基板连接刚度的参数识别
15．3 刚性组合基板的动力学建模与分析
15．4 柔性组合基板的动力学建模与分析
15．5 一类卫星太阳能电池翼的结构动力学特性分析
思考题与习题

附录A 课程设计题目
附录B 部分习题答案
主要参考文献

前言/序言

　　任何事情的发生与发展都是既有其内在的甚至是深层次的原因，又有其外在的多方面的激扰和诱导因素的作用。结构动力学问题是典型的由外界干扰与结构本身固有特性相互作用而产生的特殊物理问题。在日常生活和工程实践中常见的一些振动现象（如树枝在风中的摇动、汽车在行驶中的颠簸、打夯机打夯等）以及不常见的一些现象（如飞机或直升机机翼的颤振、地震、航天器太阳能电池翼的振动等），都属于结构动力学研究的范畴。当然，结构动力学研究的问题绝不仅限于这些。高等结构动力学立足于研究引起结构动力学问题的深层内因，以及外因与内因相互作用的机理；侧重于结构动力学的基本原理和基本理论；涉及工程实际中的复杂结构系统和复杂结构动力学问题。
　　本书较系统和全面地阐述了结构动力学的基础理论和基本方法，包括结构的本征值问题和动力响应问题，不仅为认识结构振动的物理本质、分析结构动力学特性、设计动力学环境下的复杂结构提供了理论依据和实用方法，也为解决结构的振动控制问题奠定了分析的理论基础，提供了设计的技术途径。
　　基于我们在长期教学实践中的认识与发现，以及我们在解决多类工程实际问题时的体会与经验，本书第二版相对于第一版，在保留原有内容的基础上增加了一些新的内容，也作了一些局部的修改。主要是：
　　（1）在论述多自由度系统特性之前，增加了新的一章，即第2章“单自由度系统的动力学特性”。单自由度振动理论是多自由度振动分析的基础。在出版第一版时，考虑读者为已经具有一定基础的本专业研究生，所以略去这部分。但在这些年的教学中发现许多选这门课的学生并没有这个基础，使得后面的教学变得很吃力。另外，在解决一些工程实际问题中还发现有些工程技术人员因为没有了解这方面的基本概念而难以理解工程中出现的一些现象，也不能有效地给出解决问题的措施和方法。因此决定在第二版中增加这部分内容，并将第一版中的第10章合并于此，以期较系统地给出单自由度系统的动力学特性以及建模与分析的方法。
　　（2）第一版中的第11章在第二版中被拆分为两章，即现在的第11章和第12章。这两章较系统地介绍了常见的基本结构或结构单元的动力学模型和动力学特性。由于这些结构在几何构型上所具有的共性和个性，以及由此带来的不同的动力学特性，又可以分类地去研究它们的动力学特性。因此，将一维结构（即在某一维度上的几何尺寸远大于其他维度上尺寸的结构1，如弦、杆、梁等的结构动力学问题归于一类，这些在第ll章中讨论。而将二维结构，如膜、板、壳等的结构动力学问题归于另一类，这些在第12章中讨论。
　　（3）在第一版的最后增加了两章内容，即第14章“航天器空间桁架结构动力学建模与分析”、第15章“航天器太阳能电池翼结构动力学建模与分析”。一般，有关机械振动或结构动力学的专著或教材中，只讲到简单结构或单元部件的结构动力学建模与分析，而不涉及复杂结构系统的建模与分析的理论与方法。然而，在我们长期的科学研究和工程实践中认识到，许多真正的实际结构往往具有复杂的结构外形、多样化的连接关系、不同类型单元部件的组合与构造等，分析和解决这些复杂结构的结构动力学问题的能力是未来的科学工作者和工程技术人员应该具备的。因此，增加了这两章的内容。本书第二版以两类典型的航天结构为例，介绍了复杂结构系统的动力学建模与分析的基本方法，由此可推广应用到分析和解决其他复杂结构的动力学问题中，包含了复杂结构系统的动力学建模与分析，也是高等结构动力学与一般结构动力学的区别之一。
　　（4）与第一版的另一个重要区别是在每一章的后面适当增加了一些思考题与习题。这对于帮助研究生课后复习或工程技术人员的自学无疑带来极大的好处。这些题目的选取基本上来源于多部国外优秀教材和我们在教学中的一些经验积累。
　　（5）这一版还增加了课程设计的题目。参考我在国外研究和学习的经历，研究生不仅应完成书本上基本理论和基本方法的学习，还应有针对性地安排一些实践环节，运用书中的知识尝试性地提出和解决一些相关的问题。这些问题可能是具体的，也可能是抽象的。设计这个环节的目的是既帮助学生提高解决实际问题的能力，又期望能激发学生的想象力、启动发明创造的潜能。
　　本书以线性系统为对象，从基本理论到分析方法，从简单结构到复杂结构，较系统、全面地研究了结构的本征值问题和动力响应问题，分析了结构动力学系统的固有特性以及结构动力学特性对各种影响因素的敏感度等。在第一版的基础上经过修改和增加后，第二版主要由15章组成。章节安排特点为：
　　第l章，绪论。主要介绍结构动力学基本思想、主要研究内容及研究方法。
　　第2章，单自由度系统的动力学特性。介绍结构振动的基本概念、基本理论和基本分析方法。本章是今后分析多自由度结构系统动力学特性的基础。
　　第3～8章，主要介绍多自由度结构系统的基本特性、动力学建模、数值分析、系统辨识、敏感度分析、部件模态综合等的基本理论与分析方法。
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