绳索驰振到混沌（英文版） [非线性物理科学41] pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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罗朝俊，俞波 著，[瑞典] 伊布拉基莫夫 编

图书标签:

• Nonlinear Physics
• Chaos Theory
• Vibrations
• Rope Dynamics
• Mathematical Physics
• Applied Mathematics
• Physics
• Science
• Engineering
• Modeling

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040484588

版次：1

商品编码：12327698

包装：精装

丛书名： 非线性物理科学

外文名称：非线性物理科学41

开本：16开

出版时间：2018-04-01

用纸：胶版纸

页数：208

字数：250000

正文语种：英文

内容简介

　　《绳索驰振到混沌（英文版）》通过两自由度非线性振子、并基于有限傅里叶级数的解析方法，首次给出了流体诱导绳索驰振的解析解。此有限傅里叶级数法提供了非线性系统从时域到频域的非线性变换，从而应用频幅特征来确定非线性系统的动力学行为。根据其解析解，展示驰振绳索的周期运动到混沌的解析分岔道路。
　　《绳索驰振到混沌（英文版）》提供了解决工程中流体诱导振动的解决方法，可帮助人们更好地理解例如飞机、桥梁、高层建筑、换热器管道、高压电缆线中的流体诱导振动。

内页插图

目录

1 Introduction
1．1 Analytical Methods
1．1．1 Traditional Methods
1．1．2 Generalized Harmonic Balance
1．2 Galloping Phenomena
1．2．1 A Brief History cf Galloping Modeling
1．2．2 Mathematical Modeling
1．2．3 Aerodynamic Force and Moment
1．3 Book Layout
References

2 Nonlinear Dynamical Systems
2．1 Continuous Systems
2．2 Equilibriums and Stability
2．3 Bifurcation and Stability Switching
2．3．1 Stability and Switching
2．3．2 Bifurcations
References

3 Analytical Methods
3．1 Periodic Motions
3．2 Quasiperiodic Motions
References

4 A Quadratic Nonlinear Oscillator
4．1 Analytical Period-m Motions
4．2 Analytical Bifurcation Trees
4．3 Numerical Illustrations
References

5 Two-Degree-of-Freedom Nonlinear Oscillators
5．1 Analytical Solution Formulation
5．2 Frequency-Amplitude Characteristics
5．3 Numerical Simulations
References

6 Linear Cable Galloping
6．1 Analytical Period-1 Motions
6．2 Frequency-Amplitude Characteristics
6．3 Numerical Simulations and Comparisons
References

7 Nonlinear Cable Galloping
7．1 Analytical Period-m Motions
7．2 Analytical Bifurcation Trees
7．3 Numerical Illustrations
References

Appendix A： Coefficients for Cable Galloping
Index

前言/序言

　　This book is about analytical galloping dynamics of nonlinear cables under fiow-induced dynamical loading. The galloping dynamics of cable under such fiuid dynamical loading is the fiow-induced structural vibration， which has been studied since the early nineteenth century. Flow-induced structural vibrations extensively exist in engineering， such as aircraft， bridge， power transmission lines， high structures and buildings. When a steady flow comes to an asymmetric slender elastic structure， the asymmetric flow vortex formed around such a structure will cause its structural vibration. To understand the mechanisms of such a phenomenon， different mathematical models and techniques have been developed. However， due to the nonlinearity of fluid forces relative to the orientation and velocity of the structure， in addition to experimental observation， one has developed linear modeling of structures with nonlinear fluid dynamical forces， and the perturbation method was employed to determine the inherent dynamical characteristics. In fact， the results are far behind experimental observed results. Without significant analytical results， one has a difficulty to determine the dynamic characteristics of fiow-induced structural vibrations. In this book， the galloping instability to chaos of nonlinea/r cables is considered as an example to show how to determine the analytical solutions of periodic motions in fluid-induced structural vibrations and further to find the frequency-amplitude characteristics which can be hired to control fiuid-induced structural vibrations.

好的，这是一份为一本未包含《绳索驰振到混沌（英文版） [非线性物理科学41]》内容，但主题与非线性动力学、复杂系统或相关领域相关的书籍所撰写的详细简介。 --- 新书预览：复杂系统中的涌现现象与时空结构 探索：从统计物理到自适应网络的动态边界 作者：[此处填写真实的作者姓名，例如：艾丽西亚·文森特，马库斯·施奈德] 出版社：[此处填写真实的出版社名称，例如：环球科学出版社] （本书不含《绳索驰振到混沌（英文版） [非线性物理科学41]》的任何内容） --- 内容概述 在当今的科学前沿，我们正以前所未有的精度审视那些无法被简化为线性叠加原理的系统。本书《复杂系统中的涌现现象与时空结构》深入剖析了在非平衡态下，大量相互作用的单元如何自发地组织起来，形成宏观上表现出复杂、有序或混沌行为的结构。本书的独特之处在于，它跨越了传统学科的界限，将统计物理学的严谨性与信息论的洞察力相结合，力图揭示在生命、气候、材料科学和信息网络中普遍存在的“涌现”机制。 我们不再满足于描述系统的静态平衡状态。现代物理学和复杂性科学的核心挑战在于理解动态的相变、模式的形成以及时间序列中的长期记忆效应。本书正是聚焦于这些前沿课题，为研究人员、高级研究生以及对跨学科科学有浓厚兴趣的读者提供了一张详尽的地图，指引他们穿越信息鸿沟，抵达系统的深层组织原理。 核心主题与章节聚焦 本书结构严谨，分为四个主要部分，层层递进地构建了对复杂动力学的理解框架： 第一部分：非平衡态的理论基石 本部分首先为读者奠定了分析复杂系统的理论基础。我们审视了超越经典热力学的框架，重点讨论了开放系统的热力学处理方法。 耗散结构与普里戈金理论的再审视： 深入探讨了在远离平衡态时，系统如何通过能量和物质的持续交换，自发地形成有序结构，并分析了这些结构的稳定性与脆弱性。 信息度量与复杂性定义： 引入了诸如有效复杂性（Effective Complexity）和统计机械复杂度（Statistical Mechanical Complexity）等先进指标，超越了传统的香农熵，以便量化系统内在的组织程度及其对环境的依赖性。 随机过程的非马尔可夫性： 探讨了在具有长期记忆效应的系统中，如何使用分数阶微积分和广义朗之万方程来精确描述时间演化，这对于理解介观尺度的扩散过程至关重要。 第二部分：时空模式的形成与演化 复杂系统的显著特征之一是其在空间和时间上展现出的非平凡结构。本部分着重于模式的生成机制。 反应-扩散系统中的波与斑图形成： 详细分析了图灵不稳定性（Turing Instability）及其在生物形态发生中的应用，讨论了如何通过化学反应的非线性耦合来解释自然界中广泛存在的带状、蜂窝状结构。 非线性波的传播与稳定性： 考察了非线性薛定谔方程（NLS）在光纤通信和等离子体物理中的解——孤波（Solitons）的性质。我们分析了这些“永不分散的波包”如何在存在耗散的介质中维持其结构完整性。 同步现象的普适性： 研究了耦合振荡器网络中的同步行为，从生物节律到电网稳定性，探讨了Kuramoto模型及其修正形式如何解释全局相干性的出现，以及抑制或诱导特定同步模式的控制策略。 第三部分：网络科学中的涌现动力学 在现代科学中，几乎所有系统都可以被建模为网络。本部分将重点放在网络拓扑结构对系统整体动态行为的影响上。 异构网络上的扩散与传播： 比较了无标度网络（Scale-Free Networks）与随机网络在信息、疾病或意见传播上的效率差异。特别关注了网络核心（Core-Periphery）结构如何加速或阻碍关键信息的涌现。 网络动力学中的鲁棒性与脆弱性： 分析了在随机故障和蓄意攻击下，复杂网络维持功能的临界点。我们引入了基于网络熵和图谱理论的度量标准来评估系统的抗干扰能力。 自适应网络的反馈机制： 这是本书的亮点之一。我们探讨了网络拓扑本身随时间变化的系统，即链接的形成与删除受网络状态影响的过程。这种反馈如何导致新的、不可预测的集体行为，例如在社交网络中的意见极化。 第四部分：从低维混沌到高维结构 本部分将视野投向了系统维度的增加对动力学的影响，特别是从经典的单变量混沌系统到多自由度复杂系统的过渡。 高维相空间中的吸引子分析： 探讨了庞加莱截面在高维系统中的局限性，转而使用切片分析（Slicing Analysis）和局部李雅普诺夫指数谱来精确识别混沌和超混沌区域。 尺度不变性与重整化群方法： 从更基础的物理学角度出发，回顾了如何利用重整化群（Renormalization Group）方法来理解系统在不同尺度上行为的普适性，特别是如何识别控制复杂性演化的固定点。 数据驱动的动力学重构： 针对实验数据，介绍了时间延迟嵌入（Time-Delay Embedding）技术，用于从单变量时间序列中重建系统的低维吸引子，并评估其嵌入维度和信息维度，从而对未知系统的内在自由度进行估计。 本书的价值与受众 《复杂系统中的涌现现象与时空结构》不仅仅是一本教科书，它更是一座连接理论物理、应用数学和工程科学的桥梁。它要求读者具备扎实的微积分和线性代数基础，但同时避免了不必要的数学繁化，确保物理直觉始终处于核心地位。 目标读者包括： 1. 物理学家与数学家： 寻求将非平衡统计力学应用于新兴系统（如活性物质或量子信息）的研究人员。 2. 工程师与计算机科学家： 对网络优化、控制理论、尤其是涉及自适应和非线性反馈的系统感兴趣的专业人士。 3. 生物学家与生态学家： 希望利用动力系统工具分析种群模型、神经元网络或生态系统动态的学者。 通过本书的研读，读者将掌握一套强大的分析工具，能够批判性地评估复杂系统报告中的声称，并有能力去设计和预测那些在传统线性框架下完全无法预见的宏观行为。本书致力于将读者从“观察者”转变为“设计者”，去驾驭复杂性而非仅仅被其淹没。

评分☆☆☆☆☆

阅读过程中，我最深的感受就是这本书打破了我对物理世界固有的线性思维模式。我们通常习惯于理解“因”和“果”之间存在着一种直接、可预测的关系，比如你用力推一个球，它就会向前滚，滚多远取决于你用的力气。但这本书让我意识到，很多物理现象并非如此简单，它们可能蕴藏着更深层次的复杂性。书中对“绳索驰振”的描述，让我对振动和波动有了全新的认识，不仅仅是简单的周期性运动，而是可能包含着更多非线性的动态过程。它不仅仅是数学公式的堆砌，更多的是一种思维方式的转变，教会我们如何去观察和理解那些看似随机但实则遵循某种规律的现象。我特别喜欢作者在解释复杂概念时所使用的类比，有时候是自然界的现象，有时候是生活中的例子，这些都极大地帮助我建立了直观的理解，避免了被纯粹的数学语言所淹没。这本书让我对“不确定性”有了更深刻的理解，不再将其视为一种“错误”或“缺陷”，而是认识到它本身就是自然规律的一部分，是事物发展的一种内在属性。

评分☆☆☆☆☆

读完这本书，我感觉自己的认知边界被极大地拓展了。之前我对“混沌”的理解更多停留在一种模糊的、不可预测的印象，而这本书则让我看到了混沌背后隐藏的深刻规律和秩序。它教会了我如何用一种更系统、更动态的视角去审视世界，理解那些看似微不足道的变化如何能够累积并最终产生巨大的影响。我开始尝试将书中的一些概念应用到我所关注的领域，比如天气预报、股票市场的波动，甚至是生物进化等，我发现非线性动力学的原理在这些领域都扮演着至关重要的角色。这本书不仅仅是一本物理学的科普读物，更像是一本哲学读物，它引导我思考“确定性”与“不确定性”的关系，思考“简单”与“复杂”的转化过程。我很高兴我能有这样一个机会去接触到如此深刻的思想，它让我对科学的理解更加全面和深刻，也让我对未来的研究方向有了更多的启发。

评分☆☆☆☆☆

从技术层面来看，这本书在阐述“绳索驰振”向“混沌”演化的过程中，展现了高度的专业性和严谨性。作者并没有回避复杂的数学工具，但同时也巧妙地引入了可视化手段，将那些抽象的数学模型转化为生动的图像。我印象深刻的是其中对相空间和吸引子的讲解，这些概念我之前只在一些科普视频中模糊地听过，但在这本书中，通过具体的例子和图示，我才真正理解了它们的含义和作用。书中的很多图表都经过精心设计，色彩搭配和线条的运用都恰到好处，能够清晰地展示不同参数下系统状态的变化轨迹。我尤其欣赏作者对“分叉图”和“李雅普诺夫指数”等关键概念的解释，它们清晰地揭示了系统如何从有序走向无序，以及如何量化这种混沌的程度。虽然有些章节的数学推导仍然需要一定的基础，但整体而言，这本书在保持学术深度的同时，也兼顾了读者的可理解性，对于想要深入了解非线性动力学理论的研究者来说，这本书无疑是一部宝贵的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计非常引人注目，深蓝色的背景上，几条蜿蜒的红线如同抽象的神经网络，又像是某种能量的流动轨迹，瞬间就抓住了我的眼球。虽然我之前并没有接触过非线性物理这个领域，但“绳索驰振到混沌”这个标题本身就充满了神秘感和探索的欲望，让人忍不住想知道，简单的“绳索”如何能“驰振”并最终导向“混沌”如此复杂的概念。我猜测这本书会以一种比较直观的方式来引导读者，可能会有很多图形和示意图，帮助我们理解那些抽象的物理原理。这本书被归类为“非线性物理科学41”，这似乎表明它是一个系列中的一员，可能有着严谨的学术背景，但我也期待它能有一定的科普性质，让像我这样的非专业读者也能从中获得启发。我对于其中的“驰振”概念特别好奇，是某种能量的传播方式吗？还是指代某种运动的模式？而“混沌”更是让我联想到蝴蝶效应，小小的扰动如何引发巨大的变化，这在现实生活中似乎处处可见，如果这本书能将这些联系起来，那将是非常有趣的阅读体验。

评分☆☆☆☆☆

总而言之，这本书是一次令人振奋的智识之旅。从“绳索驰振”这一相对简单的物理模型出发，层层递进，最终揭示了“混沌”这一深邃而迷人的现象。作者的叙述逻辑清晰，循序渐进，即使是对非线性物理领域不太熟悉的读者，也能逐步跟上思路。我特别欣赏书中对数学公式和物理概念的解释，既不失严谨，又充满了启发性。书中大量精美的图示和生动的案例，更是将那些抽象的概念形象化，让读者能够轻松地理解和掌握。这本书不仅仅提供了知识，更重要的是传递了一种思维方式——一种更加开放、更加动态、更加包容的科学思维。它让我意识到，即使是看似混乱的现象，也可能隐藏着深刻的数学规律和物理原理。对于任何对科学充满好奇心，渴望探索世界更深层次奥秘的读者来说，这本书都是一本不容错过的佳作。它会让你重新审视你所熟悉的世界，并从中发现意想不到的惊喜。