結構優化及其在振動和聲學設計中的應用/清華大學動力學與控製叢書 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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杜建鑌 編

圖書標籤:

• 結構優化
• 振動控製
• 聲學設計
• 動力學
• 控製工程
• 有限元
• 優化算法
• 結構力學
• 工程應用
• 清華大學齣版社

店鋪： 博庫網旗艦店

齣版社： 清華大學

ISBN：9787302385912

商品編碼：10361467256

開本：16

齣版時間：2015-04-01

基本信息

• 商品名稱：結構優化及其在振動和聲學設計中的應用/清華大學動力學與控製叢書
• 作者：杜建鑌
• 定價：33
• 齣版社：清華大學
• ISBN號：9787302385912

其他參考信息（以實物為準）

• 齣版時間：2015-04-01
• 印刷時間：2015-04-01
• 版次：1
• 印次：1
• 開本：16開
• 包裝：平裝
• 頁數：198
• 字數：259韆字

編輯推薦語

杜建鑌編著的《結構優化及其在振動和聲學設計中的應用》由兩篇構成，**篇包括**～8章，為基礎部分，主要介紹結構優化問題的基本概念和理論、建模方法以及有代錶性的求解方法。第2篇包括第9～13章，為專題部分，主要介紹結構拓撲優化方法及其在振動和聲學設計中的應用。

內容提要

《結構優化及其在振動和聲學設計中的應用》是 作者杜建鑌在清華大學航天航空學院所講授的研究生 課程“結構優化設計”講義的基礎上，對有關內容做 進一步整理和補充編寫而成的。全書分為兩篇。** 篇為基礎部分，前5章大緻涵蓋瞭結構優化的基本概 念、一般性理論和較為常見的求解方法；第6～8章介 紹瞭一些在大規模結構優化問題的求解中十分有效的 模型處理技術和靈敏度分析方法。考慮到結構拓撲優 化是近20年來結構優化領域*為活躍的方嚮，而振動 和聲學設計又是近年來該方嚮的研究熱點之一。本書 第2篇圍繞此領域進行專題介紹。第9章對結構拓撲優 化的基本思想和實現方法進行介紹，**0～13章分彆 針對振動和聲學拓撲優化領域的四個專題進行介紹， 即特徵頻率優化、動態柔度優化、聲振耦閤係統優化 及聲學微結構優化，其內容除瞭包括基本理論和方法 ，也匯集瞭作者及其閤作者在近年的一些相關研究成 果。
     本書可作為高等院校力學、航空航天、機械、土 木建築、水利、車輛工程等專業的本科生和研究生的 教材，也可作為上述專業的教師和工程技術人員的參 考用書。
    

目錄

**篇 結構優化基本理論和方法
**章 結構優化相關概念和基本錶達
1.1 優化模型及其數學錶達
1.2 結構優化問題及其分類
第2章 離散參數優化問題及其解特性
2.1 無約束優化問題
2.2 等式約束優化問題
2.3 不等式約束優化問題及KKT條件
2.4 凸優化問題與全局*優解
2.5 優化模型的對偶問題及其解特性
2.6 多目標優化問題與Pareto*優解
第3章 結構優化設計的*優準則法
3.1 滿應力設計
3.2 均勻應變能設計
第4章 分布參數優化問題
第5章 通用數值優化方法
5.1 顯式優化問題和隱式優化問題
5.2 基於局部搜索的優化算法的基本流程
5.3 單變量無約束優化問題
5.4 多變量無約束優化問題
5.5 約束優化問題的等效無約束模型
5.6 約束優化問題的一般解法
5.7 綫性優化問題的數學規劃解法
小結
第6章 大規模結構優化問題的模型近似技術
6.1 基於局部近似的序列規劃法
6.2 基於全局近似的響應麵法
第7章 基於離散係統的設計靈敏度分析
7.1 有限差分法
7.2 解析/半解析方法
第8章 大規模復雜優化模型的處理方法
8.1 模型分解
8.2 多層優化
8.3 同時分析和設計
**篇小結
關鍵概念
**篇思考與練習
第2篇 結構拓撲優化及其在振動和聲學設計中的應用
第9章 結構拓撲優化問題
9.1 拓撲優化問題的數學錶達及正則化
9.2 帶罰因子的固體各嚮同性微結構/材料插值模型SIMP
9.3 拓撲優化問題的靈敏度分析和求解
9.4 棋盤格問題和網格依賴問題
9.5 數值算例
**0章 基於拓撲優化的結構特徵頻率設計
10.1 問題錶達
10.2 單/多重特徵頻率的靈敏度分析
10.3 基於增量格式的多重特徵頻率優化模型及求解
10.4 局部化模態問題及其解決方案
10.5 數值算例
**1章 基於拓撲優化的綫彈性結構動態柔度設計
11.1 動態柔度*小化拓撲優化模型
11.2 靈敏度分析和*優性條件
11.3 基於頻率漸變的連續性設計方法
**2章 聲振耦閤係統拓撲優化問題
12.1 引言
12.2 聲場方程和Helmholtz邊界積分
12.3 聲場（邊界元）-結構（有限元）耦閤方程
12.4 結構-聲學耦閤係統拓撲優化模型及其靈敏度分析
12.5 邊界元-結構聲學混閤過渡有限元模型
12.6 基於高頻近似的聲壓優化模型及其靈敏度分析
12.7 基於高頻近似的聲功率優化模型及其靈敏度分析
**3章 振動-聲學微結構拓撲優化問題
13.1 引言
13.2 周期性微結構的宏觀等效性能
13.3 基於宏觀結構總體聲功率*小化的微結構雙材料拓撲優化模型
13.4 振動-聲學微結構拓撲優化的靈敏度分析
13.5 多頻（頻帶）響應優化模型
13.6 數值算例
第2篇小結
關鍵概念
第2篇思考與練習
名詞索引
參考文獻

好的，以下是一份關於《結構優化及其在振動和聲學設計中的應用/清華大學動力學與控製叢書》這本書的詳細圖書簡介，內容旨在涵蓋該領域的核心議題，但不包含原書的具體內容。 --- 結構動力學與係統控製的進階研究：麵嚮復雜工程挑戰的理論與方法 圖書名稱： 結構動力學與係統控製的進階研究：麵嚮復雜工程挑戰的理論與方法（暫定） 叢書係列： 先進工程力學與控製係列 一、 引言：現代工程的復雜性與控製需求 在當代高端製造業、土木工程、航空航天以及生物醫學工程領域，對係統性能的要求正以前所未有的速度提升。這些係統，無論是大型跨度橋梁、高精度機床、高速列車，還是微納機電係統（MEMS），都必須在嚴苛的服役條件下錶現齣卓越的可靠性、耐久性和功能性。這種復雜性集中體現在結構對外部激勵（如風載、地震、衝擊、運行載荷）的動態響應，以及如何通過有效的控製策略來抑製有害振動、提升工作精度和確保係統穩定性。 本書聚焦於一個核心挑戰：如何將先進的數學建模、係統理論與實際的工程需求緊密結閤，構建一套麵嚮復雜動力學係統的分析、預測與主動調控的綜閤性方法論。它不再僅僅停留在對簡單、綫性係統的穩態分析上，而是深入探究多物理場耦閤、非綫性和時變係統的動態行為，並提齣切實可行的控製與設計範式。 二、 核心內容模塊劃分 本書的結構設計旨在為研究人員、高級工程師和研究生提供一個從理論基礎到前沿應用的完整知識圖譜，主要劃分為以下幾個相互關聯的模塊： 模塊一：高級結構動力學建模與識彆 本部分首先迴顧瞭經典梁、闆、殼單元的動力學理論，並迅速過渡到更具挑戰性的建模場景。重點討論瞭基於連續體和離散化的多尺度建模，特彆是如何有效地將宏觀結構與微觀材料特性（如復閤材料、功能梯度材料）的動力學行為耦閤。 非綫性動力學基礎： 深入探討瞭幾何非綫性（大變形、屈麯）和材料非綫性（粘彈性、塑性）對係統動態響應的影響，包括分岔理論和混沌現象在工程結構中的潛在危害。 係統辨識與模型修正： 鑒於實際工程結構往往存在參數不確定性，本章詳細闡述瞭基於模態試驗數據和運行數據（Operational Modal Analysis, OMA）的先進係統辨識技術，如子空間辨識法、隨機子空間辨識法（SSI）的改進，以及如何利用這些數據來校準和修正有限元模型，提高預測精度。 隨機振動分析的深化： 麵對環境載荷（如湍流、海浪、地震）的隨機特性，本書介紹瞭超越經典高斯平穩隨機過程的分析方法，包括譜密度函數的精確估計、高階矩分析以及濛特卡洛模擬在復雜動力學係統中的高效應用。 模塊二：先進控製理論在動力學係統中的應用 本模塊是本書的控製核心，旨在彌閤經典控製（PID）與復雜結構控製之間的鴻溝。重點在於主動與半主動控製策略的集成。 最優控製與LQR/LQG理論的擴展： 探討瞭在有限功率或執行器飽和約束下，如何應用非綫性模型預測控製（NMPC）來優化結構在長期運行中的動態性能指標。 魯棒控製設計： 鑒於實際係統模型的不確定性和外部擾動的不可預測性，本書詳細介紹瞭$H_{infty}$控製和$mu$-綜閤理論在保證結構穩定性和性能下界方麵的應用，尤其針對參數不確定性較大的柔性結構。 智能與自適應控製： 引入瞭基於神經網絡或模糊邏輯的自適應控製器，用於在綫估計係統未知參數（如損傷導緻的剛度退化），並實時調整控製律，實現對係統性能的持續優化。 半主動控製策略： 重點分析瞭基於變剛度元件（如磁流變阻尼器MR/ER）的控製係統。這包括如何針對非平穩激勵設計最優的阻尼力分配算法，以最小化能量消耗的同時達到最佳的振動抑製效果。 模塊三：麵嚮多場耦閤與功能集成的設計方法 現代工程挑戰往往涉及結構、熱、電、磁等多個物理場的相互作用。本部分強調係統級的設計集成。 聲學-結構耦閤動力學： 探討瞭結構振動如何作為聲源激發周圍介質（空氣或水）産生噪聲（結構噪聲），以及反嚮耦閤效應。分析瞭如何利用有限元/邊界元方法（FEM/BEM）耦閤求解聲場和結構場的耦閤方程組，並提齣主動噪聲控製（ANC）在結構錶麵或輻射場中的應用範式。 疲勞與損傷的動態評估： 將疲勞損傷演化模型（如Miner準則）與係統的實時振動響應相結閤，構建基於狀態的壽命預測框架。討論瞭如何利用傳感器網絡和狀態估計技術，對結構在服役中的損傷纍積進行實時監控和評估。 可靠性與壽命周期管理（LTM）： 引入瞭先進的可靠性分析方法，如概率有限元法（PFEM）和可靠性指標設計（RBD），以確保在復雜的隨機載荷和環境變化下，係統的壽命和安全性滿足高標準要求。 三、 目標讀者與本書特色 目標讀者： 本書主要麵嚮從事結構工程、機械工程、航空航天、土木工程、控製科學等領域的科研人員、高校研究生（碩士及博士）以及從事復雜係統設計與分析的高級工程師。 本書特色： 1. 理論深度與工程實踐的結閤： 本書不僅提供瞭嚴謹的數學推導，更輔以大量實際工程案例的分析思路和參數設置的討論，強調從工程問題反推理論模型的必要性。 2. 跨學科視野： 成功地將動力學、控製理論、信號處理和材料科學的先進成果融為一體，為解決復雜工程難題提供瞭多維度的工具箱。 3. 麵嚮前沿挑戰： 內容覆蓋瞭當前研究熱點，如智能材料驅動的控製、大尺度柔性結構的在綫健康監測與自適應控製，為讀者指明瞭未來的研究方嚮。 通過深入研讀本書，讀者將能夠掌握分析和設計高性能、高可靠性復雜動力學係統的核心能力，為應對未來工程領域對輕量化、高精度和高適應性係統的需求奠定堅實的理論和技術基礎。

評分☆☆☆☆☆

閱讀過程中，我發現這本書的語言風格非常學術化，用詞精準，幾乎沒有模糊不清的錶述。這種嚴謹性是高階技術書籍的必備素質，它要求讀者必須保持高度的專注力，否則很容易在復雜的數學推導中迷失方嚮。對於那些需要引用書中結論進行報告撰寫的專業人士而言，這種精確性是極具價值的。然而，對於非本專業背景的讀者來說，可能需要先惡補一些高等數學和機械動力學的基礎知識。我花瞭不少時間去查閱一些在書中一筆帶過的背景概念，這無疑延長瞭我的學習麯綫。我希望未來如果能有配套的在綫資源，比如針對書中例題的交互式仿真演示，那就更完美瞭，那將極大地降低跨領域學習的難度，讓更廣大的工程師群體能高效吸收其中的精華。目前的版本更像是麵嚮資深研究人員的權威參考手冊。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我最大的震撼在於其對“優化”過程的係統性描述，它不僅僅是羅列瞭幾種優化算法，而是深入探討瞭如何定義目標函數、約束條件以及如何處理多目標衝突。這部分內容對我後續的工作思路産生瞭顛覆性的影響。我以前總覺得優化是一個“試錯”的過程，但讀完這部分，我纔意識到，一個優秀的優化設計，其核心在於對物理問題的深刻理解和恰當的數學建模。書中的案例分析雖然篇幅有限，但都選得極具代錶性，比如某個關鍵部件的剛度-重量比的提升策略，展現瞭理論與工程實踐的完美結閤。我感覺作者在選擇這些案例時，是帶著強烈的工程責任感和深厚的設計經驗在挑選的，而不是簡單地羅列教科書上的標準範例。這使得書中的內容既有深度，又具有很高的可操作性。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和紙張質量確實讓人眼前一亮，拿到手裏就感覺沉甸甸的，很紮實。封麵設計簡潔大氣，雖然內容偏嚮專業性，但整體視覺效果非常專業和嚴謹。我特彆喜歡它在細節上的處理，比如目錄的排版和字體選擇，都透露齣齣版方對學術質量的重視。不過，作為一名初學者，初次翻閱時確實感覺門檻有點高。書中引用的公式和理論推導非常詳盡，這對於深入研究的人來說無疑是寶藏，但對於我這種希望先建立宏觀概念的讀者來說，可能需要更耐心的閱讀和反復琢磨。我特彆期待後續章節中能看到更多實際案例的深度剖析，比如某個具體結構在特定激勵下的響應模擬過程，這樣能更好地將抽象的理論與實際工程問題聯係起來，提升學習的直觀感受。總體來說，從齣版製作的角度看，這是一本非常值得收藏的專業書籍，體現瞭齣版機構的專業水準。

評分☆☆☆☆☆

坦率地說，這本書的閱讀體驗是挑戰與收獲並存的。它要求你投入大量時間去消化那些密集的公式和圖錶，這並非是那種可以輕鬆翻閱的小說式讀物。它的價值在於其知識的密度和前瞻性。我注意到書中對前沿研究方嚮也有所涉及，比如如何將智能算法與傳統的基於梯度的優化方法相結閤，這錶明作者對該領域的最新動態有著持續的關注。這本書更像是一次密集的知識訓練營，它不是給你魚，而是教你一套極其高效的捕魚係統。對我個人而言，最大的收獲在於建立瞭一個更清晰的係統思維框架，明白瞭振動和聲學性能的設計並非孤立的環節，而是需要貫穿於整個結構設計周期的全局性考量。這是一本需要反復精讀、時常翻閱的工具書，其價值會隨著我專業經驗的積纍而不斷提升。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構組織邏輯性非常強，作者似乎很擅長將復雜的工程問題分解成易於理解的小模塊進行闡述。我注意到它在不同章節之間的過渡非常自然，前麵對基礎理論的鋪墊，為後續復雜問題的求解打下瞭堅實的基礎。例如，它對模態分析的介紹，不僅給齣瞭數學基礎，還非常細緻地討論瞭有限元模型的建立和網格劃分對結果準確性的影響，這一點在很多教材中是容易被一帶而過的。我個人認為，作者在權衡理論深度和工程實用性方麵做得相當平衡，既沒有陷入純理論的泥潭，也沒有流於錶麵化的介紹。我正在嘗試將書中的某個算法應用到我目前正在做的項目優化中，雖然過程麯摺，但書中的每一個步驟都提供瞭清晰的指引，這極大地提高瞭我的研發效率。這本書更像是經驗豐富的老工程師寫給同行和後學的“工具書+心法秘籍”。