结构动力学与MATLAB程序 9787030543592 科学出版社 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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出版社： 科学出版社

ISBN：9787030543592

商品编码：29577366981

基本信息

书名：结构动力学与MATLAB程序

定价：56.00元

作者：

出版社：科学出版社

出版日期：

ISBN：9787030543592

字数：

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版次：1

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商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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结构动力学与数值模拟：理论、方法与工程应用 本书旨在全面而深入地探讨结构动力学领域的核心理论、经典与前沿的数值模拟方法，并结合实际工程问题，展示其在解决复杂结构振动与响应分析中的应用价值。本书内容严谨，逻辑清晰，既注重理论的精炼阐述，又强调实践的指导意义，旨在为结构工程、机械工程、土木工程、航空航天工程等相关领域的科研人员、工程师及高等院校师生提供一本系统性的参考资料。 第一部分：结构动力学基础理论 本部分将从最基本的概念入手，逐步构建起结构动力学理论的完整框架。 引言与基本概念： 介绍结构动力学的研究对象、研究意义及其在现代工程中的重要性。阐述单自由度体系（SDOF）和多自由度体系（MDOF）的概念，区分集中质量与分布质量模型。定义位移、速度、加速度等动力学变量，并引入力的平衡、惯性力、阻尼力、刚度力等基本内力和外力。 振动系统的数学模型： 详细推导动力学方程的建立过程，包括质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵的物理意义与数学表达。重点介绍牛顿第二定律在动力学方程中的应用，并引入达朗贝尔原理。对于连续体系，将介绍其离散化方法，为后续数值分析奠定基础。 自由振动响应： 单自由度体系（SDOF）： 深入分析无阻尼自由振动和有阻尼自由振动。推导并解析固有频率、阻尼比、振动模态等关键参数的计算方法。分析欠阻尼、临界阻尼和过阻尼三种情况下的自由振动衰减特性。 多自由度体系（MDOF）： 介绍振型分解法，详细阐述模态分析在确定结构固有频率和振型中的作用。推导模态质量、模态阻尼和模态刚度的概念，并展示如何将MDOF系统简化为一系列相互独立的SDOF系统进行分析。 受迫振动响应： 激励类型： 涵盖简谐激励、周期性激励、非周期性激励（如脉冲激励、阶跃激励）等常见外部激励形式。 响应分析： SDOF体系： 推导并解析在不同激励下的稳态响应和暂态响应。重点分析共振现象，解释共振频率与固有频率的关系，以及共振时振幅放大的机理。探讨阻尼对共振幅度和响应衰减的影响。 MDOF体系： 介绍模态叠加法，展示如何利用模态分析结果叠加各阶模态的响应来获得结构的整体动力响应。讨论模态叠加法的适用条件和局限性。 阻尼的种类与模型： 详细介绍结构动力学中常见的阻尼形式，包括粘性阻尼、干摩擦阻尼（库仑阻尼）、结构阻尼（滞后阻尼）等。分析不同阻尼模型的数学特性及其在动力学方程中的体现。讨论阻尼参数的确定方法，如实验测量法和工程估算法。 随机振动基础： 引入随机过程的概念，如平稳随机过程、遍历随机过程。阐述功率谱密度（PSD）函数在描述随机激励和随机响应中的作用。介绍均方值、峰值分布等统计参数，并初步探讨如何分析结构在随机荷载下的动力响应。 第二部分：结构动力学数值分析方法 本部分将聚焦于现代计算机技术在结构动力学分析中的应用，介绍多种主流的数值计算方法。 直接时间积分法： 基本原理： 介绍如何将连续的动力学方程离散化为时间步进过程。 显式方法： 如中心差分法（Central Difference Method）。分析其优点（简单易实现，无需求解线性方程组）和缺点（稳定性条件严格，时间步长受限制）。 隐式方法： 如Newmark-β法、HHT-α法。详细讲解这些方法的数学推导、算法流程及其数值稳定性分析。对比不同隐式方法的精度、稳定性和计算效率。 计算实例与精度控制： 通过具体算例演示不同时间积分方法的应用，并讨论如何选择合适的时间步长以保证计算精度和稳定性。 模态分析在数值计算中的应用： 振动分析（eigenvalue problem）： 详细介绍求解结构固有频率和振型的数值算法，包括雅可比方法、QR算法、Lanczos算法等。讨论这些算法在大型稀疏矩阵求解中的效率和优势。 模态叠加法（modal superposition）： 再次强调模态叠加法作为一种降阶模型（Reduced Order Model）在动力响应分析中的高效性。讨论其在频率域和时间域的应用。 有限元方法（FEM）在动力学分析中的应用： 基本单元与质量、刚度、阻尼矩阵的建立： 介绍梁单元、杆单元、壳单元等常用有限元单元的动力学特性推导。展示如何基于单元质量、刚度和阻尼矩阵组装整体系统矩阵。 动态方程的求解： 将FEM与直接时间积分法、模态分析方法相结合，构建完整的FEM动力学分析流程。 模型减缩技术： 介绍Ritz方法、平衡模态分析（Balanced Modal Truncation）等模型减缩技术，旨在降低模型自由度，提高计算效率，尤其适用于大型复杂结构的动力分析。 频域分析方法： 傅里叶变换与离散傅里叶变换（DFT）： 介绍信号在时域和频域之间的转换。 频率响应函数（FRF）： 定义和计算结构在简谐激励下的频率响应函数。 功率谱密度（PSD）分析： 在频域内分析随机振动的输入输出关系。 数值计算的工程实践： 强调在实际工程问题中，选择合适数值方法的原则，包括计算精度要求、计算资源限制、问题规模以及对结果的解释能力。 第三部分：工程应用与案例分析 本部分将理论与方法紧密结合，通过典型的工程应用案例，展示结构动力学分析的实际价值。 地震工程中的结构动力分析： 地震动特性： 介绍地震动的统计特征、时程记录以及它们对结构动力响应的影响。 结构抗震设计： 阐述如何利用结构动力学方法进行地震作用下的动力响应分析，包括位移响应、速度响应、加速度响应以及内力响应。讨论增量动力分析（IDA）等先进的抗震分析技术。 案例研究： 分析某高层建筑或桥梁在不同地震记录下的动力响应，并评估其抗震性能。 风工程中的结构动力分析： 风荷载的随机特性： 介绍风荷载的统计模型，如泊松过程、极值分布等。 风致振动分析： 分析风荷载引起的结构响应，包括风致涡激振动、颤振等。 案例研究： 分析某高耸结构（如桥梁、风力发电机塔架）在阵风作用下的动力响应，并探讨减振措施。 机械设备的动力学分析： 转子动力学： 介绍旋转机械（如涡轮机、泵）中的不平衡、不对中等引起的振动问题。 振动监测与诊断： 如何利用动力学分析结果进行设备的健康监测和故障诊断。 案例研究： 分析某发动机或工业机器的振动特性，识别潜在的动力学问题。 交通运输工程中的结构动力分析： 车辆-桥梁耦合振动： 探讨车辆行驶引起的桥梁动态响应，以及桥梁对车辆动力特性的影响。 轨道交通的振动与噪声控制： 分析高速列车经过时对轨道及周边环境产生的振动和噪声，以及相应的减振降噪技术。 案例研究： 分析某高速铁路桥梁在列车高速通过时的动力响应。 振动控制技术： 被动控制： 如增加阻尼器（粘滞阻尼器、摩擦阻尼器）、调谐质量阻尼器（TMD）等。 主动控制与半主动控制： 介绍基于传感器和执行器的主动减振系统。 案例研究： 展示减振装置在特定工程案例中的应用效果。 结论与展望 本书在总结结构动力学理论与数值方法的基础上，指出现有研究的不足以及未来发展趋势，例如：面向复杂非线性结构的动力学分析、多场耦合（如热-力、声-力）动力学问题、智能材料与结构的动力学特性、机器学习在结构动力学预测中的应用等。 本书内容丰富，理论扎实，方法实用，旨在为读者提供一个系统学习和深入研究结构动力学及其数值模拟的坚实基础。

评分☆☆☆☆☆

我是一名正在攻读结构工程博士的学生，平时研究中经常会涉及到结构在地震、风荷载等动力作用下的响应分析。市面上关于结构动力学的书籍不少，但我一直没有找到一本能让我真正满意，同时又兼顾理论深度和计算实践的。我了解到这本书有一个“MATLAB程序”的副标题，这让我非常感兴趣。在我的研究中，MATLAB是一个非常重要的工具，我希望这本书能够提供一些直接可用的程序代码，或者能够指导我如何利用MATLAB来实现各种动力学模型的仿真和分析。这样不仅可以加深我对理论的理解，更能直接提升我的科研效率。我粗略翻阅了一下，书中似乎包含了一些关于数值求解方法，比如有限元法在动力学问题中的应用，这正是我迫切需要的。很多时候，理论推导得再好，如果不能有效地转化为计算工具，它的实用性就会大打折扣。我希望这本书在这方面能有惊喜，能够成为我研究中的得力助手，而不是仅仅停留在纸面上的理论。

评分☆☆☆☆☆

这本书我大概是半年前入手的，当时是被“结构动力学”这几个字吸引了。我本科和研究生都是学习的力学方向，但接触结构动力学的时候，总感觉理论性太强，理解起来有些吃力，尤其是一些复杂的动力学方程，每次推导都头疼。拿到这本书后，我最开始关注的就是它的章节安排，看它是否能循序渐进地讲解。序言部分就强调了理论与实践相结合，让我对它有了初步的信心。打开目录，发现它从最基本的振动概念讲起，然后逐步深入到单自由度、多自由度系统，再到连续系统的动力学特性，最后是更复杂的非线性动力学和随机振动。这大致符合我学习的逻辑，感觉上手会比较容易。虽然我还未完全深入阅读，但从目录的编排来看，它为我梳理结构动力学知识体系提供了一个很好的框架。我尤其期待书中能够对一些经典理论，比如瑞利比、模态分析等，给出更清晰的推导过程和物理意义的解释，这对于我这种需要将理论应用于实际工程问题的人来说至关重要。

评分☆☆☆☆☆

我是一位对工程科学充满好奇的爱好者，虽然我并非科班出身，但一直对建筑、桥梁等结构在各种外力作用下的变化非常着迷。我经常在网上看到一些关于大型工程结构在风浪、地震等作用下表现出奇妙动力学特性的新闻和视频，这让我对手头这本书产生了浓厚的兴趣。我希望这本书能让我对这些现象有一个更深入、更系统的了解。它是否能用一种相对容易理解的方式，解释结构为何会产生振动？不同类型的结构在面对外力时，其动力学响应会有何不同？我尤其希望书中能够对一些“神奇”的动力学现象，比如共振，给出详细的解释，以及工程师是如何避免或利用这些现象的。虽然“MATLAB程序”的副标题听起来有些专业，但我相信一本好的教材，即使是技术性的内容，也能通过清晰的讲解，让非专业读者也能领略到其中的精妙之处。我期待这本书能够满足我对结构动力学的好奇心，让我能够从一个更科学的角度去欣赏这些宏伟的工程。

评分☆☆☆☆☆

我是一名工程师，在工程设计中，尤其是大型桥梁、高层建筑等项目，结构动力学的知识是必不可少的。过去，我接触到的结构动力学书籍往往比较偏学术，很多内容对于一线工程师来说，理解和应用起来有一定难度。我看到这本书的出版单位是科学出版社，这通常意味着内容的严谨性和学术性。但同时，它的副标题“MATLAB程序”又暗示了其一定的实践性。我个人希望这本书能够提供一些贴近工程实际的案例分析，能够展示如何将结构动力学的理论应用到实际工程问题的解决中。例如，在风致振动、地震响应分析中，如何通过动力学模型来评估结构的安全性，如何进行动力减震设计等。如果书中能够提供一些实际工程数据的处理方法，或者基于实际案例的仿真分析，那对我来说将是极大的帮助。目前我还没有深入阅读，只是从封面和简介中获得了一些信息，但愿它能填补我在理论与实践之间的鸿沟。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚刚步入大学工科专业（非力学类）的学生，在课程设置中，我接触到了结构动力学的一些基本概念，但感觉非常抽象，老师讲的很多公式和理论对我来说就像天书一样，很难理解背后的物理意义。我了解到这本书的定价和出版信息，感觉应该是一本比较有分量的学术著作。但我比较担心它的可读性。如果这本书能够用比较通俗易懂的语言来讲解，并且辅以大量的图示和实例，那对我这样初学者来说会非常有益。我尤其希望它能解释清楚一些基本概念，比如什么是自由振动、受迫振动，阻尼的作用是什么，模态分析的意义在哪里等等。如果书中能有一些与生活实际相关的例子，比如解释摇晃的秋千、汽车过减速带时的震动等，那可能会让我更容易理解。现在我还没有开始阅读，只是对它的内容感到好奇，希望它能给我打开结构动力学的大门，而不是让我望而却步。