結構動力學與MATLAB程序 9787030543592 科學齣版社 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030543592

商品編碼：29577366981

基本信息

書名：結構動力學與MATLAB程序

定價：56.00元

作者：

齣版社：科學齣版社

齣版日期：

ISBN：9787030543592

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版次：1

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商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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目錄

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作者介紹

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文摘

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序言

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結構動力學與數值模擬：理論、方法與工程應用 本書旨在全麵而深入地探討結構動力學領域的核心理論、經典與前沿的數值模擬方法，並結閤實際工程問題，展示其在解決復雜結構振動與響應分析中的應用價值。本書內容嚴謹，邏輯清晰，既注重理論的精煉闡述，又強調實踐的指導意義，旨在為結構工程、機械工程、土木工程、航空航天工程等相關領域的科研人員、工程師及高等院校師生提供一本係統性的參考資料。 第一部分：結構動力學基礎理論 本部分將從最基本的概念入手，逐步構建起結構動力學理論的完整框架。 引言與基本概念： 介紹結構動力學的研究對象、研究意義及其在現代工程中的重要性。闡述單自由度體係（SDOF）和多自由度體係（MDOF）的概念，區分集中質量與分布質量模型。定義位移、速度、加速度等動力學變量，並引入力的平衡、慣性力、阻尼力、剛度力等基本內力和外力。 振動係統的數學模型： 詳細推導動力學方程的建立過程，包括質量矩陣、阻尼矩陣和剛度矩陣的物理意義與數學錶達。重點介紹牛頓第二定律在動力學方程中的應用，並引入達朗貝爾原理。對於連續體係，將介紹其離散化方法，為後續數值分析奠定基礎。 自由振動響應： 單自由度體係（SDOF）： 深入分析無阻尼自由振動和有阻尼自由振動。推導並解析固有頻率、阻尼比、振動模態等關鍵參數的計算方法。分析欠阻尼、臨界阻尼和過阻尼三種情況下的自由振動衰減特性。 多自由度體係（MDOF）： 介紹振型分解法，詳細闡述模態分析在確定結構固有頻率和振型中的作用。推導模態質量、模態阻尼和模態剛度的概念，並展示如何將MDOF係統簡化為一係列相互獨立的SDOF係統進行分析。 受迫振動響應： 激勵類型： 涵蓋簡諧激勵、周期性激勵、非周期性激勵（如脈衝激勵、階躍激勵）等常見外部激勵形式。 響應分析： SDOF體係： 推導並解析在不同激勵下的穩態響應和暫態響應。重點分析共振現象，解釋共振頻率與固有頻率的關係，以及共振時振幅放大的機理。探討阻尼對共振幅度和響應衰減的影響。 MDOF體係： 介紹模態疊加法，展示如何利用模態分析結果疊加各階模態的響應來獲得結構的整體動力響應。討論模態疊加法的適用條件和局限性。 阻尼的種類與模型： 詳細介紹結構動力學中常見的阻尼形式，包括粘性阻尼、乾摩擦阻尼（庫侖阻尼）、結構阻尼（滯後阻尼）等。分析不同阻尼模型的數學特性及其在動力學方程中的體現。討論阻尼參數的確定方法，如實驗測量法和工程估算法。 隨機振動基礎： 引入隨機過程的概念，如平穩隨機過程、遍曆隨機過程。闡述功率譜密度（PSD）函數在描述隨機激勵和隨機響應中的作用。介紹均方值、峰值分布等統計參數，並初步探討如何分析結構在隨機荷載下的動力響應。 第二部分：結構動力學數值分析方法 本部分將聚焦於現代計算機技術在結構動力學分析中的應用，介紹多種主流的數值計算方法。 直接時間積分法： 基本原理： 介紹如何將連續的動力學方程離散化為時間步進過程。 顯式方法： 如中心差分法（Central Difference Method）。分析其優點（簡單易實現，無需求解綫性方程組）和缺點（穩定性條件嚴格，時間步長受限製）。 隱式方法： 如Newmark-β法、HHT-α法。詳細講解這些方法的數學推導、算法流程及其數值穩定性分析。對比不同隱式方法的精度、穩定性和計算效率。 計算實例與精度控製： 通過具體算例演示不同時間積分方法的應用，並討論如何選擇閤適的時間步長以保證計算精度和穩定性。 模態分析在數值計算中的應用： 振動分析（eigenvalue problem）： 詳細介紹求解結構固有頻率和振型的數值算法，包括雅可比方法、QR算法、Lanczos算法等。討論這些算法在大型稀疏矩陣求解中的效率和優勢。 模態疊加法（modal superposition）： 再次強調模態疊加法作為一種降階模型（Reduced Order Model）在動力響應分析中的高效性。討論其在頻率域和時間域的應用。 有限元方法（FEM）在動力學分析中的應用： 基本單元與質量、剛度、阻尼矩陣的建立： 介紹梁單元、杆單元、殼單元等常用有限元單元的動力學特性推導。展示如何基於單元質量、剛度和阻尼矩陣組裝整體係統矩陣。 動態方程的求解： 將FEM與直接時間積分法、模態分析方法相結閤，構建完整的FEM動力學分析流程。 模型減縮技術： 介紹Ritz方法、平衡模態分析（Balanced Modal Truncation）等模型減縮技術，旨在降低模型自由度，提高計算效率，尤其適用於大型復雜結構的動力分析。 頻域分析方法： 傅裏葉變換與離散傅裏葉變換（DFT）： 介紹信號在時域和頻域之間的轉換。 頻率響應函數（FRF）： 定義和計算結構在簡諧激勵下的頻率響應函數。 功率譜密度（PSD）分析： 在頻域內分析隨機振動的輸入輸齣關係。 數值計算的工程實踐： 強調在實際工程問題中，選擇閤適數值方法的原則，包括計算精度要求、計算資源限製、問題規模以及對結果的解釋能力。 第三部分：工程應用與案例分析 本部分將理論與方法緊密結閤，通過典型的工程應用案例，展示結構動力學分析的實際價值。 地震工程中的結構動力分析： 地震動特性： 介紹地震動的統計特徵、時程記錄以及它們對結構動力響應的影響。 結構抗震設計： 闡述如何利用結構動力學方法進行地震作用下的動力響應分析，包括位移響應、速度響應、加速度響應以及內力響應。討論增量動力分析（IDA）等先進的抗震分析技術。 案例研究： 分析某高層建築或橋梁在不同地震記錄下的動力響應，並評估其抗震性能。 風工程中的結構動力分析： 風荷載的隨機特性： 介紹風荷載的統計模型，如泊鬆過程、極值分布等。 風緻振動分析： 分析風荷載引起的結構響應，包括風緻渦激振動、顫振等。 案例研究： 分析某高聳結構（如橋梁、風力發電機塔架）在陣風作用下的動力響應，並探討減振措施。 機械設備的動力學分析： 轉子動力學： 介紹鏇轉機械（如渦輪機、泵）中的不平衡、不對中等引起的振動問題。 振動監測與診斷： 如何利用動力學分析結果進行設備的健康監測和故障診斷。 案例研究： 分析某發動機或工業機器的振動特性，識彆潛在的動力學問題。 交通運輸工程中的結構動力分析： 車輛-橋梁耦閤振動： 探討車輛行駛引起的橋梁動態響應，以及橋梁對車輛動力特性的影響。 軌道交通的振動與噪聲控製： 分析高速列車經過時對軌道及周邊環境産生的振動和噪聲，以及相應的減振降噪技術。 案例研究： 分析某高速鐵路橋梁在列車高速通過時的動力響應。 振動控製技術： 被動控製： 如增加阻尼器（粘滯阻尼器、摩擦阻尼器）、調諧質量阻尼器（TMD）等。 主動控製與半主動控製： 介紹基於傳感器和執行器的主動減振係統。 案例研究： 展示減振裝置在特定工程案例中的應用效果。 結論與展望 本書在總結結構動力學理論與數值方法的基礎上，指齣現有研究的不足以及未來發展趨勢，例如：麵嚮復雜非綫性結構的動力學分析、多場耦閤（如熱-力、聲-力）動力學問題、智能材料與結構的動力學特性、機器學習在結構動力學預測中的應用等。 本書內容豐富，理論紮實，方法實用，旨在為讀者提供一個係統學習和深入研究結構動力學及其數值模擬的堅實基礎。

評分☆☆☆☆☆

我是一名正在攻讀結構工程博士的學生，平時研究中經常會涉及到結構在地震、風荷載等動力作用下的響應分析。市麵上關於結構動力學的書籍不少，但我一直沒有找到一本能讓我真正滿意，同時又兼顧理論深度和計算實踐的。我瞭解到這本書有一個“MATLAB程序”的副標題，這讓我非常感興趣。在我的研究中，MATLAB是一個非常重要的工具，我希望這本書能夠提供一些直接可用的程序代碼，或者能夠指導我如何利用MATLAB來實現各種動力學模型的仿真和分析。這樣不僅可以加深我對理論的理解，更能直接提升我的科研效率。我粗略翻閱瞭一下，書中似乎包含瞭一些關於數值求解方法，比如有限元法在動力學問題中的應用，這正是我迫切需要的。很多時候，理論推導得再好，如果不能有效地轉化為計算工具，它的實用性就會大打摺扣。我希望這本書在這方麵能有驚喜，能夠成為我研究中的得力助手，而不是僅僅停留在紙麵上的理論。

評分☆☆☆☆☆

我是一名工程師，在工程設計中，尤其是大型橋梁、高層建築等項目，結構動力學的知識是必不可少的。過去，我接觸到的結構動力學書籍往往比較偏學術，很多內容對於一綫工程師來說，理解和應用起來有一定難度。我看到這本書的齣版單位是科學齣版社，這通常意味著內容的嚴謹性和學術性。但同時，它的副標題“MATLAB程序”又暗示瞭其一定的實踐性。我個人希望這本書能夠提供一些貼近工程實際的案例分析，能夠展示如何將結構動力學的理論應用到實際工程問題的解決中。例如，在風緻振動、地震響應分析中，如何通過動力學模型來評估結構的安全性，如何進行動力減震設計等。如果書中能夠提供一些實際工程數據的處理方法，或者基於實際案例的仿真分析，那對我來說將是極大的幫助。目前我還沒有深入閱讀，隻是從封麵和簡介中獲得瞭一些信息，但願它能填補我在理論與實踐之間的鴻溝。

評分☆☆☆☆☆

我是一位對工程科學充滿好奇的愛好者，雖然我並非科班齣身，但一直對建築、橋梁等結構在各種外力作用下的變化非常著迷。我經常在網上看到一些關於大型工程結構在風浪、地震等作用下錶現齣奇妙動力學特性的新聞和視頻，這讓我對手頭這本書産生瞭濃厚的興趣。我希望這本書能讓我對這些現象有一個更深入、更係統的瞭解。它是否能用一種相對容易理解的方式，解釋結構為何會産生振動？不同類型的結構在麵對外力時，其動力學響應會有何不同？我尤其希望書中能夠對一些“神奇”的動力學現象，比如共振，給齣詳細的解釋，以及工程師是如何避免或利用這些現象的。雖然“MATLAB程序”的副標題聽起來有些專業，但我相信一本好的教材，即使是技術性的內容，也能通過清晰的講解，讓非專業讀者也能領略到其中的精妙之處。我期待這本書能夠滿足我對結構動力學的好奇心，讓我能夠從一個更科學的角度去欣賞這些宏偉的工程。

評分☆☆☆☆☆

這本書我大概是半年前入手的，當時是被“結構動力學”這幾個字吸引瞭。我本科和研究生都是學習的力學方嚮，但接觸結構動力學的時候，總感覺理論性太強，理解起來有些吃力，尤其是一些復雜的動力學方程，每次推導都頭疼。拿到這本書後，我最開始關注的就是它的章節安排，看它是否能循序漸進地講解。序言部分就強調瞭理論與實踐相結閤，讓我對它有瞭初步的信心。打開目錄，發現它從最基本的振動概念講起，然後逐步深入到單自由度、多自由度係統，再到連續係統的動力學特性，最後是更復雜的非綫性動力學和隨機振動。這大緻符閤我學習的邏輯，感覺上手會比較容易。雖然我還未完全深入閱讀，但從目錄的編排來看，它為我梳理結構動力學知識體係提供瞭一個很好的框架。我尤其期待書中能夠對一些經典理論，比如瑞利比、模態分析等，給齣更清晰的推導過程和物理意義的解釋，這對於我這種需要將理論應用於實際工程問題的人來說至關重要。

評分☆☆☆☆☆

我是一名剛剛步入大學工科專業（非力學類）的學生，在課程設置中，我接觸到瞭結構動力學的一些基本概念，但感覺非常抽象，老師講的很多公式和理論對我來說就像天書一樣，很難理解背後的物理意義。我瞭解到這本書的定價和齣版信息，感覺應該是一本比較有分量的學術著作。但我比較擔心它的可讀性。如果這本書能夠用比較通俗易懂的語言來講解，並且輔以大量的圖示和實例，那對我這樣初學者來說會非常有益。我尤其希望它能解釋清楚一些基本概念，比如什麼是自由振動、受迫振動，阻尼的作用是什麼，模態分析的意義在哪裏等等。如果書中能有一些與生活實際相關的例子，比如解釋搖晃的鞦韆、汽車過減速帶時的震動等，那可能會讓我更容易理解。現在我還沒有開始閱讀，隻是對它的內容感到好奇，希望它能給我打開結構動力學的大門，而不是讓我望而卻步。