高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)(第二版)
定 價(jià):78 元
叢書(shū)名:現(xiàn)代物理基礎(chǔ)叢書(shū)
- 作者:李東旭編著
- 出版時(shí)間:2010/9/1
- ISBN:9787030289551
- 出 版 社:科學(xué)出版社
- 中圖法分類:O342
- 頁(yè)碼:500
- 紙張:膠版紙
- 版次:2
- 開(kāi)本:16開(kāi)
《高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)(第2版)》立足于研究引起結(jié)構(gòu)系統(tǒng)振動(dòng)的深層內(nèi)因,以及外因與內(nèi)因相互作用的機(jī)理;側(cè)重于結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的基本原理和基本理論;涉及工程實(shí)際中的復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。《高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)(第2版)》由15章組成。第1章,緒論,主要介紹結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)基本思想、主要研究?jī)?nèi)容及研究方法。第2章,單自由度系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性,介紹結(jié)構(gòu)振動(dòng)的基本概念、基本理論和基本分析方法。第3~8章,主要介紹多自由度結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性、動(dòng)力學(xué)建模、數(shù)值分析、系統(tǒng)辨識(shí)、敏感度分析、部件模態(tài)綜合等的基本理論與分析方法。第9章和第10章,介紹求解多自由度系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)響應(yīng)的各種方法,包括數(shù)值積分方法和模態(tài)疊加法。第11章和第12章,介紹典型結(jié)構(gòu)單元的建模與分析方法,以及它們各自所特有的動(dòng)力學(xué)特性。第13~15章,介紹復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模與分析的基本理論與方法,包括固液耦合系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模與分析、航天器空間桁架結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模與分析、航天器太陽(yáng)能電池翼結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模與分析。
《高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)(第2版)》較系統(tǒng)和全面地闡述了結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)理論和基本方法,不僅為認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的物理本質(zhì)、分析結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性、設(shè)計(jì)動(dòng)力學(xué)環(huán)境下的承載結(jié)構(gòu)提供了理論依據(jù)和實(shí)用方法,也為解決結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制問(wèn)題奠定了分析的理論基礎(chǔ),提供了設(shè)計(jì)的技術(shù)途徑。
《高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)(第2版)》可作為研究生教材,也可供相關(guān)工程技術(shù)人員的參考。
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任何事情的發(fā)生與發(fā)展都是既有其內(nèi)在的甚至是深層次的原因,又有其外在的多方面的激擾和誘導(dǎo)因素的作用。結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題是典型的由外界干擾與結(jié)構(gòu)本身固有特性相互作用而產(chǎn)生的特殊物理問(wèn)題。在日常生活和工程實(shí)踐中常見(jiàn)的一些振動(dòng)現(xiàn)象(如樹(shù)枝在風(fēng)中的搖動(dòng)、汽車在行駛中的顛簸、打夯機(jī)打夯等)以及不常見(jiàn)的一些現(xiàn)象(如飛機(jī)或直升機(jī)機(jī)翼的顫振、地震、航天器太陽(yáng)能電池翼的振動(dòng)等),都屬于結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究的范疇。當(dāng)然,結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究的問(wèn)題絕不僅限于這些。高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)立足于研究引起結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的深層內(nèi)因,以及外因與內(nèi)因相互作用的機(jī)理;側(cè)重于結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的基本原理和基本理論;涉及工程實(shí)際中的復(fù)雜結(jié)構(gòu)系統(tǒng)和復(fù)雜結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。
本書(shū)較系統(tǒng)和全面地闡述了結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的基礎(chǔ)理論和基本方法,包括結(jié)構(gòu)的本征值問(wèn)題和動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題,不僅為認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的物理本質(zhì)、分析結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性、設(shè)計(jì)動(dòng)力學(xué)環(huán)境下的復(fù)雜結(jié)構(gòu)提供了理論依據(jù)和實(shí)用方法,也為解決結(jié)構(gòu)的振動(dòng)控制問(wèn)題奠定了分析的理論基礎(chǔ),提供了設(shè)計(jì)的技術(shù)途徑。
基于我們?cè)陂L(zhǎng)期教學(xué)實(shí)踐中的認(rèn)識(shí)與發(fā)現(xiàn),以及我們?cè)诮鉀Q多類工程實(shí)際問(wèn)題時(shí)的體會(huì)與經(jīng)驗(yàn),本書(shū)第二版相對(duì)于第一版,在保留原有內(nèi)容的基礎(chǔ)上增加了一些新的內(nèi)容,也作了一些局部的修改。主要是:
(1)在論述多自由度系統(tǒng)特性之前,增加了新的一章,即第2章“單自由度系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性”。單自由度振動(dòng)理論是多自由度振動(dòng)分析的基礎(chǔ)。在出版第一版時(shí),考慮讀者為已經(jīng)具有一定基礎(chǔ)的本專業(yè)研究生,所以略去這部分。但在這些年的教學(xué)中發(fā)現(xiàn)許多選這門課的學(xué)生并沒(méi)有這個(gè)基礎(chǔ),使得后面的教學(xué)變得很吃力。另外,在解決一些工程實(shí)際問(wèn)題中還發(fā)現(xiàn)有些工程技術(shù)人員因?yàn)闆](méi)有了解這方面的基本概念而難以理解工程中出現(xiàn)的一些現(xiàn)象,也不能有效地給出解決問(wèn)題的措施和方法。因此決定在第二版中增加這部分內(nèi)容,并將第一版中的第10章合并于此,以期較系統(tǒng)地給出單自由度系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性以及建模與分析的方法。
目 錄
第1章 緒論 1
1.1 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究的基礎(chǔ)內(nèi)容 1
1.2 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究的基本方法 2
思考題與習(xí)題 5
第2章 單自由度系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性 6
2.1 概述 6
2.2 無(wú)阻尼系統(tǒng)的自由振動(dòng) 6
2.3 有阻尼系統(tǒng)的自由振動(dòng) 11
2.4 周期載荷作用下的強(qiáng)迫振動(dòng) 16
2.5 任意載荷作用下的強(qiáng)迫振動(dòng) 28
思考題與習(xí)題 40
第3章 多自由度系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性 46
3.1 概述 46
3.2 無(wú)阻尼系統(tǒng)的自由振動(dòng) 46
3.3 固有頻率與固有模態(tài)的特性 53
3.4 有阻尼系統(tǒng)的自由振動(dòng) 59
3.5 確定基頻的近似方法 67
思考題與習(xí)題 78
第4章 多自由度系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型 82
4.1 概述 82
4.2 拉格朗日方程 82
4.3 拉格朗日方程在振動(dòng)系統(tǒng)中的應(yīng)用 86
4.4 約束坐標(biāo)與拉格朗日乘子 99
4.5 受約束結(jié)構(gòu)的振動(dòng) 102
思考題與習(xí)題 108
第5章 求解特征問(wèn)題的數(shù)值方法 112
5.1 概述 112
5.2 分解法 112
5.3 迭代法 123
5.4 變換法 131
5.5 三對(duì)角矩陣的特征值與特征向量 144
思考題與習(xí)題 150
第6章 模態(tài)參數(shù)辨識(shí)的基本原理 153
6.1 概述 153
6.2 黏性阻尼系統(tǒng) 153
6.3 結(jié)構(gòu)阻尼系統(tǒng) 156
6.4 單自由度系統(tǒng)頻響函數(shù)分析(曲線分析) 158
6.5 多自由度系統(tǒng)頻響函數(shù)分析 167
6.6 模態(tài)參數(shù)辨識(shí)的基本方法 176
思考題與習(xí)題 192
第7章 部件模態(tài)綜合法 194
7.1 概述 194
7.2 基本概念 194
7.3 無(wú)阻尼自由振動(dòng)系統(tǒng)的綜合 197
7.4 自由部件模態(tài) 205
7.5 殘余柔度及殘余部件模態(tài) 211
思考題與習(xí)題 223
第8章 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)系統(tǒng)固有特性理論 226
8.1 概述 226
8.2 特征值的變分式 226
8.3 強(qiáng)迫振動(dòng) 233
8.4 Collatz包含定理 237
8.5 改進(jìn)的Collatz定理及包含定理之間的關(guān)系 239
8.6 實(shí)對(duì)稱矩陣的非正特征值數(shù) 247
8.7 基于動(dòng)剛度的特征值計(jì)數(shù)法 249
8.8 基于凝聚動(dòng)剛度的特征值計(jì)數(shù)法 250
8.9 約束定理證明 256
思考題與習(xí)題 256
第9章 多自由度系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng) 257
9.1 概述 257
9.2 求解強(qiáng)迫振動(dòng)的直接積分法 257
9.3 方程的解耦與模態(tài)響應(yīng) 266
思考題與習(xí)題 271
第1 0章 模態(tài)疊加法 273
10.1 概述 273
10.2 模態(tài)位移法 273
10.3 模態(tài)加速度法 280
10.4 含有剛體模態(tài)的模態(tài)疊加法 289
思考題與習(xí)題 298
第11章 一維連續(xù)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模與分析 302
11.1 概述 302
11.2 弦的振動(dòng) 302
11.3 桿的縱向振動(dòng) 307
11.4 桿的扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 310
11.5 軸系的扭轉(zhuǎn)振動(dòng) 313
11.6 梁橫向振動(dòng)的一般情況 319
11.7 梁橫向振動(dòng)的特殊情況 329
11.8 圓環(huán)的振動(dòng) 342
思考題與習(xí)題 347
第12章 二維連續(xù)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模與分析 349
12.1 概述 349
12.2 薄膜的振動(dòng) 349
12.3 板的橫向振動(dòng) 351
12.4 殼的振動(dòng) 387
思考題與習(xí)題 402
第13章 固液耦合系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)建模與分析 404
13.1 概述 404
13.2 液體儲(chǔ)箱殼體的固有特性 404
13.3 盛液儲(chǔ)箱固液耦合下的縱向振動(dòng) 407
13.4 考慮固液耦合時(shí)箭體昀縱向振動(dòng) 414
13.5 箭體的橫向振動(dòng)與液體晃動(dòng)問(wèn)題 420
思考題與習(xí)題 427
第14章 航天器空間桁架結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模與分析 429
14.1 概述 429
14.2 簡(jiǎn)化模型 429
14.3 直梁式架設(shè)桁架動(dòng)力學(xué)分析 434
14.4 直梁式可展桁架動(dòng)力學(xué)仿真 438
14.5 結(jié)構(gòu)桁架的模態(tài)分析 440
14.6 結(jié)構(gòu)桁架的諧激勵(lì)響應(yīng) 445
14.7 結(jié)構(gòu)桁架的瞬態(tài)響應(yīng) 447
14.8 小結(jié) 448
思考題與習(xí)題 449
第15章 航天器太陽(yáng)能電池翼結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)建模與分析 450
15.1 概述 450
15.2 太陽(yáng)能電池翼基板連接剛度的參數(shù)識(shí)別 450
15.3 剛性組合基板的動(dòng)力學(xué)建模與分析 460
15.4 柔性組合基板的動(dòng)力學(xué)建模與分析 468
15.5 一類衛(wèi)星太陽(yáng)能電池翼的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)特性分析 475
思考題與習(xí)題 485
附錄A課程設(shè)計(jì)題目 486
附錄B部分習(xí)題答案 488
主要參考文獻(xiàn) 499
一個(gè)結(jié)構(gòu)受到隨時(shí)間變化的動(dòng)載荷與僅受到不隨時(shí)間變化的靜載荷時(shí)所表現(xiàn)的力學(xué)現(xiàn)象是不同的。一個(gè)幅值為po的靜載荷作用于結(jié)構(gòu)時(shí),可能遠(yuǎn)不至于使它產(chǎn)生破壞,但同樣幅值的動(dòng)載荷作用于同樣的結(jié)構(gòu)就完全有可能使結(jié)構(gòu)破壞,即使不造成結(jié)構(gòu)的破壞,由于動(dòng)載荷所引起的結(jié)構(gòu)振動(dòng)也可能會(huì)影響結(jié)構(gòu)的正常工作。比如,1958年發(fā)射的美國(guó)第一顆人造地球衛(wèi)星Explorer I,衛(wèi)星入軌后,懸在星體外面的四根鞭狀天線的彈性振動(dòng)造成系統(tǒng)的內(nèi)能耗散,最后導(dǎo)致衛(wèi)星狀態(tài)失穩(wěn)而翻滾。又如,1982年日本發(fā)射的技術(shù)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星,由于撓性太陽(yáng)能電池翼的微小振動(dòng)干擾了姿態(tài)控制系統(tǒng),使衛(wèi)星無(wú)法正常工作。當(dāng)然,振動(dòng)也有它有利的一面,如采煤鉆、打夯機(jī)等,其工作原理就是直接利用了振動(dòng)的特點(diǎn)。凡此種種,無(wú)一不說(shuō)明結(jié)構(gòu)的動(dòng)力特性與靜力特性是完全不一樣的。然而要使結(jié)構(gòu)不受動(dòng)載荷的作用是難以保證的。因此對(duì)于工程實(shí)際結(jié)構(gòu),無(wú)論是在設(shè)計(jì)還是在使用時(shí),常常需要準(zhǔn)確而迅速地分析或預(yù)測(cè)它們的動(dòng)力特性。
研究結(jié)構(gòu)在動(dòng)載荷作用下所表現(xiàn)出來(lái)的動(dòng)態(tài)特性就是結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的基本任務(wù)。結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性中最基本的兩個(gè)特性就是自由振動(dòng)和強(qiáng)迫響應(yīng)。前者取決于初始條件,反映了結(jié)構(gòu)本身的固有特性,后者將取決于外部對(duì)結(jié)構(gòu)的輸入。
高等結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的任務(wù)不僅要研究結(jié)構(gòu)在動(dòng)載荷作用下表現(xiàn)出的各種各樣的物理現(xiàn)象,而且要揭示現(xiàn)象背后的物理實(shí)質(zhì)和內(nèi)部規(guī)律。它從結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)的一般性問(wèn)題出發(fā),從理論上研究結(jié)構(gòu)動(dòng)力特性的本質(zhì)問(wèn)題。