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本書可作為工程力學(xué)、機(jī)械工程、車輛工程、動(dòng)力工程、航空航天工程等專業(yè)本科生或研究生的教材使用，亦可供相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員參考。

前言本版的變化本書是為本科大學(xué)生準(zhǔn)備的一本關(guān)于振動(dòng)工程課程的入門讀物。來自讀者對(duì)《機(jī)械振動(dòng)》第4版的肯定和贊許一直鼓勵(lì)著作者為大家呈現(xiàn)本書的第5版。本版依然保持了前幾版的風(fēng)格，比如在振動(dòng)理論、計(jì)算與應(yīng)用方面的介紹都是以盡可能簡單的方式給出的，并強(qiáng)調(diào)分析中所涉及的計(jì)算技術(shù)。此外，還對(duì)一些基本概念和原理作出了進(jìn)一步的說明，以便加強(qiáng)對(duì)物理含義和概念的理解，這些都有賴于在本科生階段學(xué)習(xí)力學(xué)所積累的經(jīng)驗(yàn)。所選的大量的例題和習(xí)題都是為了說明一些重要的原理和概念。在這一版中，對(duì)某些題目進(jìn)行了修改和重寫，并增加了一些新的題目。此外，還引入了一些新的特色。而這些新增加或修正的內(nèi)容大多數(shù)都是由這本書的使用者和評(píng)論者提出的。一些重要的變化體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：(1) 在每一章的開頭，給出了導(dǎo)讀和學(xué)習(xí)目標(biāo)。(2) 在每一章的結(jié)尾，給出了本章小結(jié)。(3) 為了擴(kuò)大覆蓋的范圍以及更加清晰的表述，對(duì)部分題目進(jìn)行了改寫。這些題目包括振動(dòng)系統(tǒng)的基本組成彈簧元件、阻尼元件和質(zhì)量或慣性元件，振動(dòng)的隔離和振動(dòng)的主動(dòng)控制。(4) 詳細(xì)地論述了許多新的題目并配以直觀的例子，這包括一階系統(tǒng)的響應(yīng)和時(shí)間常數(shù)，特征根和解的圖形化顯示，參數(shù)變化和根軌跡表示法，系統(tǒng)的穩(wěn)定性，受迫振動(dòng)問題的傳遞函數(shù)方法，求自由和受迫振動(dòng)問題解的拉普拉斯變換方法，頻率傳遞函數(shù)方法，有阻尼單自由度系統(tǒng)的波特圖，階躍響應(yīng)，瞬態(tài)響應(yīng)的描述和塑性及彈性沖擊。(5) 又新加了128道例題，160道習(xí)題，70道思考題和107個(gè)插圖。(6) 刪去了前幾版中在每章最后給出的基于C 和Fortran程序的例題和習(xí)題。本書的特色機(jī)械振動(dòng)中的每一個(gè)題目都自成一章，所有的概念都給出了詳盡的解釋，所有的推導(dǎo)都給出了全部的細(xì)節(jié)。全書從始至終都強(qiáng)調(diào)計(jì)算方面的原理和技巧。每一章中的最后都給出了基于MATLAB的例題和一些通用MATLAB程序。此外，還給出了大量需要利用MATLAB或MATLAB程序求解的習(xí)題。在某種程度上，某些題目的介紹可能是以不太方便的方式給出的，尤其是第9～11章。大多數(shù)教科書都會(huì)在不同的章節(jié)討論隔振器、吸振器和機(jī)械的平衡問題。既然研究振動(dòng)的主要目的之一就是要控制振動(dòng)響應(yīng)，所以第9章中的每一個(gè)題目都是和振動(dòng)控制直接相關(guān)的。第10章介紹振動(dòng)測量儀器和激振器、實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析以及設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測。類似地，所有可應(yīng)用于單自由度和多自由度以及連續(xù)系統(tǒng)的數(shù)值積分方法構(gòu)成了第11章的全部內(nèi)容。本書的特色之處體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：機(jī)械振動(dòng)（第5版）前言 240多道說明性的例題以配合大多數(shù)所討論的問題。 980多道思考題幫助學(xué)生復(fù)習(xí)和檢驗(yàn)他們對(duì)教材內(nèi)容的理解。思考題的形式包括多項(xiàng)選擇題、簡述題、判斷題、連線題和填空題。 每一章所給出的大量習(xí)題旨在強(qiáng)調(diào)所涉及內(nèi)容之不同應(yīng)用。全部習(xí)題的數(shù)量達(dá)到了1150多道。習(xí)題解答專門編成了一個(gè)教師手冊(cè)。 在各章的最后，共有30多道設(shè)計(jì)性題目，它們中的許多解并不是唯一的。 超過25個(gè)MATLAB程序以幫助學(xué)生理解如何實(shí)現(xiàn)教材中討論的數(shù)值方法。 在每一章和附錄的起始頁，給出約20位對(duì)振動(dòng)理論的發(fā)展曾作出過重要貢獻(xiàn)的科學(xué)家和工程師的傳記信息。 書中給出的MATLAB程序、思考題和習(xí)題的答案可以在公司的網(wǎng)站上找到： www.prenhall.com/rao。選用本書作為教材的教師可以得到包含全部習(xí)題解答和設(shè)計(jì)性題目的有關(guān)提示的題解手冊(cè)。符號(hào)和單位在本書的例題和習(xí)題中，同時(shí)采用了國際制單位和英制單位。在致謝的后面，不僅給出了符號(hào)表，還列出了各種物理量的國際制單位和英制單位。在附錄E 中，又給出了國際制單位應(yīng)用于振動(dòng)領(lǐng)域時(shí)的簡要討論。其中，用黑斜體字母表示列向量，用方括號(hào)表示矩陣。材料的組織本書包括14章正文和6個(gè)附錄，其中第13、14兩章是以電子文檔的形式提供的，可以在公司的網(wǎng)站下載。閱讀本書的讀者應(yīng)該具備靜力學(xué)、動(dòng)力學(xué)、強(qiáng)度理論以及微分方程方面的基礎(chǔ)知識(shí)。盡管也期望讀者具備矩陣?yán)碚摵屠绽棺儞Q方面的一些背景知識(shí)，但還是在附錄C和D中分別給出了一個(gè)概要。第1章簡要地討論了振動(dòng)研究的歷史和重要性，同時(shí)還介紹了對(duì)實(shí)際系統(tǒng)進(jìn)行振動(dòng)分析時(shí)如何進(jìn)行簡化以及振動(dòng)分析的各個(gè)步驟。接下來介紹了振動(dòng)系統(tǒng)的基本組成剛度、阻尼和質(zhì)量（慣性）以及振動(dòng)分析中要用到的基本概念和術(shù)語。第2章介紹了單自由度無阻尼和黏性阻尼平動(dòng)系統(tǒng)以及扭振系統(tǒng)的自由振動(dòng)分析。討論了特征根和相應(yīng)解的圖形化顯示方法、參數(shù)變化以及根軌跡表示法。盡管在控制系統(tǒng)中根軌跡法會(huì)經(jīng)常用到，本章還是直觀地示意了其在振動(dòng)分析中的應(yīng)用。本章還介紹了單自由度系統(tǒng)有庫侖阻尼和滯后阻尼時(shí)如何求自由振動(dòng)響應(yīng)。第3章討論了單自由度無阻尼和有阻尼系統(tǒng)在簡諧激勵(lì)下的響應(yīng)。還概要地介紹了力傳遞率和位移傳遞率的概念以及它們?cè)趯?shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用。第3章還介紹了傳遞函數(shù)方法、受迫振動(dòng)的拉普拉斯變換解、頻率響應(yīng)以及波特圖。第4章涉及的是單自由度系統(tǒng)在一般力函數(shù)作用下的響應(yīng)。在這一章里還通過示例概要地介紹了周期函數(shù)傅里葉級(jí)數(shù)展開的作用、卷積積分、拉普拉斯變換以及數(shù)值方法。此外還利用峰值時(shí)間、上升時(shí)間和鎮(zhèn)定時(shí)間討論了弱阻尼系統(tǒng)響應(yīng)的特性。第5章討論了兩自由度系統(tǒng)的自由振動(dòng)和受迫振動(dòng)問題。在這一章里還討論了自激振動(dòng)和系統(tǒng)的穩(wěn)定性問題。還通過示例給出了傳遞函數(shù)方法、無阻尼和有阻尼系統(tǒng)的拉普拉斯變換解。第6章介紹了多自由度系統(tǒng)的振動(dòng)問題，在理論上使用了矩陣分析方法。針對(duì)受迫振動(dòng)問題的求解，詳細(xì)地給出了模態(tài)分析的全部過程。第7章介紹了求解離散系統(tǒng)固有頻率和模態(tài)的幾種近似方法，包括鄧克萊（Dunkerley）法、瑞利（Rayleigh）法、霍爾茨（Holzer）法、雅可比（Jacobi）法和矩陣迭代法。與離散系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)微分方程的形式是常微分方程不同，連續(xù)或分布參數(shù)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)微分方程的形式是偏微分方程。第8章討論連續(xù)體的振動(dòng)，包括弦的振動(dòng)、桿的振動(dòng)、軸的振動(dòng)、梁的振動(dòng)和薄膜的振動(dòng)。這一章還介紹了求解與連續(xù)系統(tǒng)有關(guān)的偏微分方程時(shí)用到的分離變量方法。此外，這一章還通過示例介紹了求解連續(xù)系統(tǒng)固有頻率的近似方法瑞利(Rayleigh)法和瑞利李茲(RayleighRitz)法。第9章討論了振動(dòng)控制方面的問題，包括消振問題、隔振問題和吸振問題。本章還給出了振動(dòng)列線圖和振動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)，據(jù)此可以判斷可以接受的振動(dòng)強(qiáng)度。這一章還討論了旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運(yùn)動(dòng)機(jī)械的平衡問題以及軸的弓形回轉(zhuǎn)問題。第9章的內(nèi)容還包括用于控制振動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)的主動(dòng)控制技術(shù)。第10章討論了用于振動(dòng)響應(yīng)測量的實(shí)驗(yàn)方法，以及振動(dòng)測量要用到的硬件和信號(hào)分析技術(shù)。最后介紹了設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷技術(shù)。第11章討論了求離散和連續(xù)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的幾種數(shù)值積分方法，包括中心差分法、龍格庫塔法(RungeKutta)、侯伯特(Houbolt)法、威爾遜(Wilson)法和紐馬克 (Newmark) 法，并給出了示例。第12章結(jié)合一維單元介紹了有限單元分析方法，對(duì)桁架、受扭桿和梁進(jìn)行靜力和動(dòng)力分析時(shí)分別用到了桿單元、軸單元和梁單元。本章還討論了進(jìn)行振動(dòng)分析時(shí)一致質(zhì)量矩陣和集中質(zhì)量矩陣的使用問題。非線性振動(dòng)問題的描述表現(xiàn)為非線性微分方程，非線性振動(dòng)表現(xiàn)出的某些現(xiàn)象經(jīng)常是不能用相應(yīng)的線性問題預(yù)測的，甚至是不能提供任何線索。第13章關(guān)于非線性振動(dòng)介紹性的內(nèi)容包括亞諧振動(dòng)、超諧振動(dòng)、極限環(huán)、時(shí)變系數(shù)系統(tǒng)和混沌。第14章討論的是線性振動(dòng)系統(tǒng)的隨機(jī)振動(dòng)問題，介紹了隨機(jī)過程、平穩(wěn)過程、功率譜密度、自相關(guān)、寬帶和窄帶隨機(jī)過程等概念，并討論了單自由度和多自由度系統(tǒng)的隨機(jī)振動(dòng)響應(yīng)。附錄A和B分別介紹數(shù)學(xué)關(guān)系以及梁和板的變形。附錄C、D和E分別介紹矩陣?yán)碚摶A(chǔ)、拉普拉斯變換和國際制單位。最后，在附錄F中介紹了MATLAB程序設(shè)計(jì)基礎(chǔ)。典型的課程提綱本書的素材為不同類型的振動(dòng)課程提供了一個(gè)彈性的選擇。第1～5章、第9章和第6章的部分內(nèi)容構(gòu)成了本課程的基本內(nèi)容，對(duì)于不同的側(cè)重或定位，可按如下的提示增加額外的章節(jié)。 第8章是針對(duì)連續(xù)或分布參數(shù)系統(tǒng)的。 第7和11章是針對(duì)數(shù)值解的。 第10章是針對(duì)實(shí)驗(yàn)方法和信號(hào)分析的。 第12章是針對(duì)有限元分析的。 第13章是針對(duì)非線性振動(dòng)的。 第14章是針對(duì)隨機(jī)振動(dòng)的。期望的課程效果本書所提供的材料有助于達(dá)到工程與技術(shù)鑒定委員會(huì)（Accreditation Board for Engineering and Technology，ABET）指定的某些培養(yǎng)方案的效果，它們是： 應(yīng)用數(shù)學(xué)、科學(xué)以及工程方面知識(shí)的能力。如本書所呈現(xiàn)的這樣，振動(dòng)課程是利用數(shù)學(xué)知識(shí)（不同形式的方程、矩陣代數(shù)、矢量方法和復(fù)數(shù)）和科學(xué)知識(shí)（靜力學(xué)與運(yùn)動(dòng)學(xué)）求解工程中的振動(dòng)問題。 對(duì)工程問題進(jìn)行識(shí)別、公式化建模和求解的能力。大量的例題、習(xí)題和設(shè)計(jì)性題目都是為了幫助學(xué)生識(shí)別各種各樣的實(shí)際振動(dòng)問題，建立數(shù)學(xué)模型、分析、求解以及對(duì)結(jié)果進(jìn)行正確的解釋。 利用工程實(shí)踐所必需的技術(shù)、方法和現(xiàn)代工程工具的能力。在每一章的最后一節(jié)都給出了利用MATLAB軟件求振動(dòng)問題解的示例，并在附錄F中總結(jié)了MATLAB編程的基礎(chǔ)知識(shí)。利用現(xiàn)代分析技術(shù)有限元方法求振動(dòng)問題的解單獨(dú)成章（第12章）。有限元方法是工業(yè)領(lǐng)域廣為人知的對(duì)復(fù)雜振動(dòng)系統(tǒng)建模、分析和求解的一種技術(shù)。 設(shè)計(jì)和進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以及分析和解釋實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的能力。本書的第10章為讀者呈現(xiàn)的是實(shí)驗(yàn)方法和與振動(dòng)相關(guān)的數(shù)據(jù)分析方面的內(nèi)容，還討論了進(jìn)行振動(dòng)實(shí)驗(yàn)、信號(hào)分析和系統(tǒng)參數(shù)識(shí)別所需的儀器和設(shè)備。

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