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☆☆☆☆☆

劉章軍，陳建兵 著

圖書標籤:

• 結構動力學
• 動力學
• 結構工程
• 振動
• 地震工程
• 有限元
• 模態分析
• 數值方法
• 工程力學
• 結構分析

齣版社： 中國水利水電齣版社

ISBN：9787508493312

版次：1

商品編碼：11017646

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2012-01-01

用紙：膠版紙

頁數：456

字數：736000

正文語種：中文

內容簡介

《結構動力學》係統、全麵地論述瞭結構動力學的基本知識和基礎理論。全書共分4大篇，其中前3篇是確定性結構動力學的內容，包括單自由度係統、多自由度係統和連續彈性係統的運動方程、自由振動分析、強迫振動反應分析以及動力反應的數值計算和近似解法，第4篇論述隨機動力學的經典理論及其最新研究成果——概率密度演化理論。
《結構動力學》主要內容取之於國內外有關結構動力學和隨機動力學方麵的優秀著作和最新成果。書中既對經典內容進行嚴謹詳盡的論述，且盡可能結閤工程應用，又力圖反映近代分析方法和現代數值計算在結構動力學中的發展，並適當切入本領域的研究前沿。
本書可作為土木工程、機械工程、水利工程、船舶與海洋工程、航天航空工程以及工程力學等高年級大學生和研究生教材，也可供相關專業的教師、研究人員和工程技術人員參考使用。

內頁插圖

目錄

序
前言
第0章 結構動力學概述與基礎知識
0.1 結構動力學概述
0.2 經典動力學基礎
習題
參考文獻

第1篇 單自由度係統
第1章 單自由度係統的運動方程
1.1 單自由度係統的力學模型
1.2 單自由度係統的運動方程：
1.3 廣義單自由度係統的力學模型
1.4 廣義單自由度係統的運動方程
習題
參考文獻
第2章 單自由度係統的自由振動分析
2.1 運動方程的解
2.2 無阻尼自由振動分析
2.3 黏滯阻尼自由振動分析
2.4 應用Rayleigh法求固有振動頻率
2.5 利用試驗確定單自由度係統的阻尼比
習題
參考文獻
第3章 單自由度係統的強迫振動反應分析
3.1 簡諧激勵的反應分析
3.2 周期激勵的反應分析
3.3 衝擊激勵的反應分析
3.4 一般動力激勵的反應分析
習題
參考文獻
第4章 單自一由度係統動力反應的數值計算
4.1 基本概念
4.2 激勵函數的插值法
4.3 中心差分法
4.4 積分法
4.5 非綫性單自由度係統的動力反應分析
習題
參考文獻

第2篇 多自由度係統
第5章 多自由度係統的運動方程
5.1 牛頓定律或達朗貝爾原理的應用
5.2 哈密頓原理或拉格朗日方程的應用
5.3 影響係數法的應用
5.4 運動方程的靜力凝聚
5.5 運動方程的耦閤問題
習題
參考文獻
第6章 多自由度係統的自由振動分析
6.1 固有頻率和振型
6.2 振型的基本特性
6.3 自由振動的反應分析
習題
參考文獻
第7章 多自由度係統的強迫振動反應分析
7.1 無阻尼係統的強迫振動反應分析
7.2 經典阻尼矩陣的建立
7.3 經典阻尼係統的強迫振動反應分析
7.4 非經典阻尼係統的強迫振動反應分析
7.5 振型反應貢獻與截斷
習題
參考文獻
第8章 多自由度係統振動特性的數值計算
8.1 特徵值問題的求解方法
8.2 Rayleigh法
……
第3篇 連續彈性係統
第4篇 隨機動力學

前言/序言

結構動力學：跨越時間與振動的工程科學 引言：工程之基，動態之源 在土木工程、機械工程、航空航天乃至地震工程的廣闊領域中，結構（無論高樓大廈、橋梁構架，還是精密儀器）並非靜止不變的物體。它們時刻承受著來自自然界和人類活動的各種動態荷載，如風荷載、地震波、機器振動、乃至爆炸衝擊。理解和預測結構在這些時間依賴性荷載作用下的響應，是確保工程安全、提高使用壽命和優化性能的基石。本書旨在深入剖析結構動力學這一核心學科，為工程師和研究人員提供一套全麵、嚴謹且實用的分析工具和理論框架。 第一部分：基礎理論與自由振動分析 動力學分析的起點是對係統的基本運動規律的刻畫。本部分將係統地介紹描述結構動態行為所需的基本物理概念和數學工具。 1. 動力學基本概念迴顧與係統理想化： 我們從牛頓第二定律在連續體上的推廣——歐拉-拉格朗日方程齣發，確立瞭結構動力學的分析基礎。重點討論自由度、質點、彈簧和阻尼器等理想化元件在構建簡化模型中的作用。結構通常被理想化為離散參數係統（Lumped Parameter Systems），這為後續的矩陣分析奠定瞭基礎。 2. 單自由度係統（SDOF）的運動方程： 結構動力學的基石是對最簡模型——單自由度係統的深入研究。我們將詳細推導其運動微分方程，包括質量（M）、剛度（K）和阻尼（C）的物理意義及其在方程中的體現。 無阻尼自由振動： 求解特徵方程，確定係統的固有頻率（Natural Frequencies）和主振型（Mode Shapes，盡管在SDOF中隻有一個）。討論周期與頻率的關係，以及“結構自身的語言”——振型與頻率的內在聯係。 有阻尼自由振動： 引入粘性阻尼的數學模型。詳細分析阻尼比（Damping Ratio）對係統響應的影響，區分欠阻尼（Underdamped）、臨界阻尼（Critically Damped）和過阻尼（Overdamped）三種情況。重點研究對數減衰率，這是評估結構耗能能力的關鍵指標。 有阻尼自由振動響應： 求解齊次微分方程，並給齣係統在初始條件作用下的瞬態衰減響應。 3. 多自由度係統（MDOF）的動力學： 實際工程結構往往具有多個可以獨立運動的部位。本部分將係統的復雜性提升至矩陣層麵。 運動方程的矩陣錶達： 基於虛功原理或能量法，推導齣標準形式的矩陣運動方程：$mathbf{M}ddot{mathbf{x}} + mathbf{C}dot{mathbf{x}} + mathbf{K}mathbf{x} = mathbf{F}(t)$。詳細討論質量矩陣 $mathbf{M}$、剛度矩陣 $mathbf{K}$ 以及阻尼矩陣 $mathbf{C}$ 的形成過程及其物理意義。 無阻尼自由振動與特徵值問題： 在無荷載和無阻尼假設下，引入“振型疊加法”的核心——求解特徵值問題（特徵值與特徵嚮量）。特徵值即為係統的固有頻率平方，特徵嚮量即為係統的主振型（Mode Shapes）。振型是係統在特定頻率下保持形狀不變的運動形態，是模態分析的精髓。 模態正交性： 闡述質量、剛度和阻尼矩陣在主振型方嚮上的正交性，這是將復雜的MDOF問題轉化為一組獨立的SDOF問題的關鍵數學基礎。 模態分析： 講解如何通過模態分解，將復雜 MDOF 係統的運動錶示為各階模態響應的綫性疊加。 第二部分：外部激勵下的響應分析 結構動力學的核心目標之一是預測結構在外部激勵（荷載）作用下的動態響應。本部分將側重於解析方法和數值方法的結閤應用。 4. 周期性與瞬態激勵響應： 簡諧激勵（Harmonic Excitation）： 研究結構在往復力（如機器不平衡力）作用下的穩態響應。深入分析頻率響應函數（Frequency Response Function, FRF），重點討論共振現象（Resonance）及其對結構設計帶來的巨大挑戰。講解倍頻和相移的概念。 衝激響應與捲積積分： 引入狄拉剋 $delta$ 函數作為理想化的瞬時載荷。推導係統的衝激響應函數 $h(t)$。基於捲積積分（Convolution Integral），建立任意輸入荷載 $f(t)$ 與結構響應 $x(t)$ 之間的積分關係，這是綫性時不變係統動力學分析的通用公式。 5. 任意荷載下的數值求解： 實際荷載往往不規則。 數值積分方法： 由於解析解的復雜性，本部分將介紹求解非齊次微分方程的數值方法，如中心差分法（Central Difference Method）和Newmark-$eta$ 法。詳細討論這些方法的穩定性和精度要求。 模態疊加法（Modal Superposition）： 這是工程中最常用的MDOF響應求解技術。通過將輸入荷載投影到主振型上，將 MDOF 係統轉化為一組獨立的 SDOF 係統（模態坐標），求解後通過模態正交性逆變換迴物理坐標空間，從而高效地獲得整體響應。 第三部分：特殊動力學問題與工程應用 本部分將擴展到更具挑戰性的實際工程問題，如地震動、隨機荷載以及非綫性行為。 6. 隨機振動理論與地震工程基礎： 隨機過程基礎： 引入概率論和隨機過程的基本概念，用以描述不可預測的荷載（如風或地震）。定義平穩隨機過程（Stationary Random Process）和功率譜密度（Power Spectral Density, PSD）函數，這是描述隨機荷載統計特性的關鍵工具。 隨機響應分析： 探討結構在隨機力作用下的統計響應，如均方根值（RMS）和峰值概率分布。 地震工程導論： 將地震動視為一種具有特定頻率特性的地麵運動輸入。討論反應譜分析（Response Spectrum Analysis），這是一種簡化但高效的地震設計方法，它利用結構的最大反應而不是時間曆程響應。 7. 能量耗散與阻尼理論： 阻尼是結構能量耗散的物理體現，對其準確建模至關重要。 阻尼的物理模型： 除瞭粘性阻尼，還將探討庫侖阻尼（Coulomb Damping）和滯迴阻尼（Hysteretic Damping），這些模型更貼近材料和構件在大幅度振動時的實際行為。 模態阻尼與有效阻尼比： 討論如何將結構各部位的阻尼材料和機製轉化為模態分析中的有效阻尼比。 8. 非綫性動力學導論： 真實世界的結構，尤其在經曆強震或衝擊時，會進入材料或幾何非綫性範圍。 非綫性剛度與阻尼： 討論剛度隨位移或荷載變化的現象（如P-$Delta$效應，材料屈服）。 步進積分的挑戰： 介紹求解非綫性係統所需的時程分析方法，強調其計算復雜性和收斂性問題。 結論與展望： 結構動力學不僅是理論的構建，更是連接數學模型與實際安全性能的橋梁。本書通過嚴謹的推導和豐富的工程實例，旨在培養讀者對結構動態行為的深刻洞察力，使之能夠選擇恰當的分析方法，設計齣能夠安全、有效地抵抗各種動態環境考驗的現代工程結構。掌握這些原理，是成為應對未來復雜工程挑戰的結構工程師的必備素養。

評分☆☆☆☆☆

這本書我剛拿到手，封麵設計就很吸引人，那種沉穩又帶點科技感的風格，一下子就抓住瞭我的眼球。作為一名對建築設計和城市規劃非常感興趣的業餘愛好者，我一直對建築是如何抵禦自然力量，比如地震、風災等等非常好奇。看到這本書的書名，我便覺得它很可能能解答我的一些疑問。雖然我不是專業人士，但內心深處總有一種想要瞭解這些宏偉建築背後支撐原理的渴望。翻開書頁，裏麵的插圖和圖錶非常精美，雖然我對其中的具體公式和計算方法還不甚瞭解，但單從視覺上就感受到瞭一種嚴謹和專業。我尤其對其中一些關於橋梁和高層建築的案例分析很感興趣，想象著工程師們是如何通過精密的計算和設計，讓這些龐然大物在風吹雨打中屹立不倒，實在是令人驚嘆。我期待著在這本書的引導下，能慢慢領略結構動力學的魅力，即便我無法完全理解所有技術細節，但至少能獲得一種對工程科學的敬畏感和對建築安全性的更深層次的認識。這本書給我一種“厚重感”，仿佛裏麵藏著無數解決實際問題的智慧。

評分☆☆☆☆☆

說實話，我之前對“結構動力學”這個概念非常模糊，隻覺得它聽起來很高深，可能是一些專業工程師纔會接觸到的領域。但最近因為工作原因，我接觸到一些關於大型基礎設施項目的數據分析，其中涉及到一些力學和振動的概念，這讓我對結構動力學産生瞭濃厚的興趣。我希望這本書能夠為我提供一個清晰的入門框架，讓我能夠理解結構動力學的基本原理，以及它在實際工程中的應用。我尤其對書中是否會涉及一些現代化的監測技術和分析工具感到好奇，比如如何通過傳感器來實時監測建築物的健康狀況，以及如何利用計算機模擬來預測結構的響應。我希望能在這本書裏找到一些關於“風險評估”和“安全保障”的思路，瞭解工程師們是如何在設計階段就考慮到各種潛在的風險，並采取相應的措施來規避這些風險。這本書讓我看到，科學不僅僅是理論，更是解決實際問題的強大武器。

評分☆☆☆☆☆

剛拿到這本《結構動力學》，第一印象是它非常厚實，一看就知道內容很豐富。我一直對物理學領域裏那些與“動態”相關的概念特彆著迷，比如波的傳播、振動的傳播等等。而“結構動力學”這個名字，就直接點齣瞭它關注的重點——那些由外力引起的結構的動態變化。我希望這本書能夠從最基礎的原理講起，比如什麼是簡諧振動，什麼是共振，以及這些概念是如何應用到更復雜的結構上的。我也非常好奇書中是否會包含一些曆史上的經典案例，例如那些因為忽略瞭動力學效應而導緻的工程事故，以及後來的改進和發展。對我而言，理解這些原理，不僅是為瞭滿足個人的求知欲，更是一種對工程嚴謹性的認識。我希望這本書能夠幫助我建立一種“動態思維”，能夠從一個全新的角度去審視和理解周圍的世界，特彆是那些宏偉的人工建築。

評分☆☆☆☆☆

我對工程學一直抱有一種深深的敬畏，尤其是那些能夠建造齣高聳入雲的摩天大樓、橫跨江河的宏偉橋梁的工程師們。我總覺得，在這些令人驚嘆的建築背後，一定隱藏著許多我們普通人難以想象的科學原理。當我看到《結構動力學》這本書時，我立刻被這個書名吸引瞭。我希望這本書能夠揭示那些支撐著現代建築奇跡的“幕後英雄”——那些關於力、關於運動、關於時間相互作用的科學知識。我尤其期待書中能夠通過生動形象的案例，來闡釋結構動力學在工程實踐中的重要性，比如在設計摩天大樓時，工程師們是如何考慮到風荷載和地震力的影響，又是如何通過精密的計算來確保建築物的安全和穩定。這本書對我來說，不隻是一本學術著作，更是一扇通往工程世界的大門，讓我有機會窺探那些創造奇跡的智慧。

評分☆☆☆☆☆

我一直覺得，很多我們習以為常的物理現象，背後都有著令人著迷的科學原理，而“結構動力學”這個詞，聽起來就充滿瞭力量感和運動感，讓我聯想到大自然的各種規律。雖然我目前的工作與此領域並無直接關聯，但每次看到一些宏偉的建築，比如跨海大橋，或者在經曆颱風天氣時，我都會思考它們是如何應對各種動態載荷的。這本書的封麵設計就給人一種穩定感，讓我覺得裏麵一定包含瞭很多解釋這些現象的知識。我特彆期待書中能夠深入淺齣地講解一些實際工程案例，比如一些著名的抗震建築是如何設計的，或者是大型橋梁在不同風速下的錶現。我希望這本書能提供一些直觀的類比或者清晰的圖解，讓我這樣非專業人士也能領略到其中奧秘。我希望能在這本書裏找到對“韌性”這個概念的更深理解，不僅僅是材料的強度，更是結構在麵對突發變化時的一種適應和生存能力。這本書讓我對工程的智慧有瞭更深的期待。

評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

挺好的，京東購物大都數時候很愉快！

評分☆☆☆☆☆

在書店看上瞭這本書一直想買可惜太貴又不打摺，迴傢決定上京東看看，果然有摺扣，毫不猶豫的買下瞭。京東速度果然非常快的，從配貨到送貨也很仔細，快遞非常好，很快收到書瞭。書的包裝非常好，非常新，可以說無論自己閱讀傢人閱讀，收藏還是送人都特彆有麵子，特彆精美；封麵和封底的設計、繪圖都十分好,推薦大傢購買。打開書本，書裝幀精美，紙張很乾淨，文字排版看起來非常舒服，讓人看得欲罷不能，每每捧起這本書的時候,作者深入淺齣的寫作手法讓本人猶如身臨其境一般，好似一杯美式咖啡，看似快餐，其實值得迴味無窮。最後再好評一下京東客服服務態度好，送貨相當快,包裝仔細！這個也值得贊美下，希望京東這樣保持下去。

評分☆☆☆☆☆

幫人買的，很快，東西不錯

評分☆☆☆☆☆

在書店看上瞭這本書一直想買可惜太貴又不打摺，迴傢決定上京東看看，果然有摺扣，毫不猶豫的買下瞭。京東速度果然非常快的，從配貨到送貨也很仔細，快遞非常好，很快收到書瞭。書的包裝非常好，非常新，可以說無論自己閱讀傢人閱讀，收藏還是送人都特彆有麵子，特彆精美；封麵和封底的設計、繪圖都十分好,推薦大傢購買。打開書本，書裝幀精美，紙張很乾淨，文字排版看起來非常舒服，讓人看得欲罷不能，每每捧起這本書的時候,作者深入淺齣的寫作手法讓本人猶如身臨其境一般，好似一杯美式咖啡，看似快餐，其實值得迴味無窮。最後再好評一下京東客服服務態度好，送貨相當快,包裝仔細！這個也值得贊美下，希望京東這樣保持下去。

評分☆☆☆☆☆

挺好的，京東購物大都數時候很愉快！

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不錯，但不經典

評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

一下子買瞭兩本，暈暈暈。