結構動力學續篇 在飛行器設計中的應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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鄭鋼鐵 著

圖書標籤:

• 結構動力學
• 飛行器設計
• 振動分析
• 模態分析
• 有限元分析
• 結構優化
• 氣動彈性
• 飛行控製
• 損傷容限
• 結構健康監測

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030499912

版次：1

商品編碼：11991811

包裝：精裝

開本：16開

齣版時間：2016-09-01

用紙：膠版紙

頁數：454

字數：572000

正文語種：中文

內容簡介

　　《結構動力學續篇 在飛行器設計中的應用》是作者鄭鋼鐵和指導的研究生對自2001年結閤一些重大航天工程項目的結構動力學分析與設計工作的總結，是在經典結構動力學理論與方法基礎上的發展。雖然《結構動力學續篇 在飛行器設計中的應用》重在介紹結構動力學研究領域取得的研究和工程應用進展，但是仍以教學和技術參考書的功能為主，在各章首先對相關研究方嚮進行概述，然後結閤具體的理論和方法問題，介紹如何解決問題和發展新的理論與方法。全書由五部分組成，即典型結構建模方法（第2章和第3章）、模態分析方法（第4章和第9章）、計算分析方法（第5章和第6章）、模型聚縮方法（第7章和第10章）和麵嚮設計的方法（第8章和散布在各個章節的實際工程應用實例）。《結構動力學續篇 在飛行器設計中的應用》中提供瞭三個實際衛星結構的有限元模型，並且包括對一些結構動態設計問題和經驗的討論。
　　《結構動力學續篇 在飛行器設計中的應用》適閤於作為空間飛行器和大氣層內飛行器設計專業研究生的教學參考書和工程技術人員的技術參考書。

目錄

前言

第1章 緒論
1．1 結構動力學在飛行器設計中的任務與問題
1．2 內容安排
參考文獻

第2章 典型阻尼部件與結構建模
2．1 引言
2．1．1 阻尼減振的應用發展
2．1．2 局部阻尼減振技術
2．1．3 常用阻尼形式
2．2 金屬橡膠阻尼分析與建模
2．2．1 金屬橡膠材料的復剛度模型
2．2．2 金屬橡膠阻尼材料的等效粘性阻尼
2．3 流體阻尼分析與建模
2．3．1 流體流經環形間隙
2．3．2 流體流經薄壁小孔
2．3．3 流體流經長阻尼孔
2．3．4 機械彈簧
2．3．5 流體阻尼隔振器的數學模型
2．4 約束阻尼結構及其阻尼建模
2．4．1 粘彈性材料基本理論
2．4．2 約束阻尼結構有限元建模
2．4．3 約束阻尼結構的非綫性阻尼等效
2．4．4 等效模型的特徵值問題
2，4．5 等效模型的奇異處理與模型縮聚
2．4．6 數值算例
2．5 本章小結
參考文獻

第3章 典型連接結構建模
3．1 引言
3．1．1 連接結構建模問題研究狀況
3．1．2 連接界麵模型
3．2 包帶連接分析建模
3．2．1 假設和定義
3．2．2 預緊力、S-V麵和V-R麵接觸力分析
3．2．3 R-R麵接觸力分析
3．2．4 摩擦力分析
3．2．5 有限元列式
3．2．6 計算過程
3．2．7 計算實例
3．2．8 總結
3．3 非參數化模型實驗建模
3．3．1 基本方程
3．3．2 未測自由度頻響函數估計方法
3．3．3 動力學特性識彆統一方程
3．3．4 算例與討論
3．3．5 小結
參考文獻

第4章 復模態計算
4．1 引言
4．1．1 阻尼結構復模態計算方法概述
4．1．2 子結構方法概述
4．1．3 應用於非比例阻尼結構的計算方法
4．2 阻尼結構的特徵值問題
4．2．1 比例阻尼結構特徵值問題
4．2．2 非比例阻尼結構復特徵值問題
4．2．3 特徵值算法小結
4．3 求解非比例阻尼特徵問題的改進Lailczos-QR算法
4．3．1 特徵值問題標準化的分塊三角分解方法
4．3．2 改進的復矩陣雙正交Lanczos算法
4．3．3 求解矩陣特徵問題的QR算法
4．3．4 復特徵嚮量的求解
4．3．5 算法實現
4．3．6 數值算例
4．4 子結構模態綜閤的理論基礎與基本方法
……

第5章 阻尼結構響應分析計算
第6章 局部非綫性結構響應計算分析
第7章 物理模型縮聚方法
第8章 結構動態特性修改
第9章 模態導數
第10章 柔性航天器動力學建模與降階
索引

結構動力學續篇：飛行器設計中的應用 本書麵嚮航空航天領域的工程師、研究人員以及對高級結構動力學在飛行器設計中應用感興趣的專業人士。 內容提要 本書深入探討瞭結構動力學理論在現代飛行器設計中所麵臨的復雜挑戰與前沿解決方案。全書基於堅實的理論基礎，聚焦於如何將抽象的動力學模型轉化為切實可行的工程設計工具，以確保飛行器在各種工況下的結構完整性、可靠性與性能優化。 第一部分：基礎理論的深化與拓展 第1章：振動理論的再審視與高階模型構建 本章從經典模態分析齣發，係統迴顧瞭綫性和非綫性係統的基本概念，重點引入瞭多自由度係統在陣陣激勵下的響應預測方法。深入討論瞭質量、剛度和阻尼矩陣的精確辨識與建模，特彆是針對復雜幾何結構（如蜂窩夾層、復閤材料層閤闆）的本構關係如何影響整體動力學特性。內容涵蓋瞭基於能量法的離散化技術，如有限元法（FEM）的高級應用，強調瞭網格劃分策略對高頻模態計算準確性的關鍵影響。此外，對係統的非綫性和幾何剛度效應進行瞭詳細分析，為後續的非綫性動力學分析奠定瞭理論基礎。 第2章：阻尼機理與先進阻尼技術的集成 理解和量化飛行器結構中的能量耗散機製是精確預測振動響應的前提。本章詳盡剖析瞭粘滯阻尼、材料阻尼（如層間滑移、分子鏈運動）以及結構阻尼的微觀機理。在此基礎上，重點介紹瞭主動、被動和智能阻尼技術的集成方案。討論瞭如何利用壓電材料、磁流變阻尼器（MRD）等先進技術，實現對結構振動的實時或預設控製。內容包括阻尼參數的實驗辨識方法（如模態試驗數據反演）及其在有限元模型更新中的應用。 第3章：隨機振動與載荷不確定性分析 現代飛行器麵臨的載荷環境是高度隨機和時變的，包括湍流、發動機脈動以及地麵滑行衝擊等。本章聚焦於隨機振動理論在飛行器疲勞壽命評估中的核心地位。詳細闡述瞭功率譜密度（PSD）的建立、二階矩分析以及高斯矩的計算。重點探討瞭濛特卡洛模擬（MCS）在評估結構裕度中的效率優化，並引入瞭隨機有限元方法（S-FEM）來處理材料參數或幾何尺寸的不確定性對動力學特性的影響。內容還涉及瞭隨機共振現象及其在特定飛行狀態下的工程意義。 第二部分：飛行器特殊環境下的動力學響應 第4章：氣動彈性力學的耦閤分析 本章是連接氣動力學與結構動力學的核心章節。深入探討瞭三嚮耦閤分析的復雜性，包括靜氣動彈性、顫振（Flutter）穩定性的預測與抑製。重點分析瞭非定常氣動力對結構模態的影響，特彆是對於柔性機翼和高展弦比結構。內容詳細介紹瞭往復積分法（P-K法）在處理氣動阻尼矩陣和有效質量矩陣時的實施細節，並探討瞭如何通過結構設計（如翼型修改、加載剛度）來提高顫振速度裕度。還涵蓋瞭抖振（Buffeting）現象的非綫性動力學建模及其對錶麵疲勞損傷的評估。 第5章：衝擊、爆炸與極端載荷響應 飛行器在遭受意外衝擊、彈丸侵徹或近場爆炸時，必須保證關鍵係統的生存能力。本章側重於超高速、大應變率下的非綫性動力學行為。詳細介紹瞭顯式有限元（Explicit FEM）在求解衝擊問題中的優勢與局限性。重點分析瞭材料在極端載荷下的本構模型選擇（如Johnson-Cook模型），以及蜂窩闆、吸能結構在吸能過程中的變形機製。討論瞭衝擊損傷容限（Damage Tolerance）設計原則以及結構安全性的快速評估流程。 第6章：熱結構耦閤動力學與環境效應 溫度變化對結構剛度和阻尼特性具有顯著影響，尤其在超聲速飛行和空間任務中。本章探討瞭熱載荷與機械載荷的耦閤動力學問題。分析瞭熱應力對結構固有頻率漂移的影響，以及高溫下材料性能退化對結構動力學響應的長期影響。內容包括瞭先進復閤材料的熱膨脹係數與模量的溫度依賴性建模，以及在軌道飛行器中麵臨的周期性熱載荷下的結構響應分析。 第三部分：結構健康監測與控製優化 第7章：先進結構健康監測（SHM）的動力學基礎 結構健康監測係統依賴於對結構模態參數變化的敏感性。本章深入講解瞭如何利用模態數據（如固有頻率、阻尼比、振型函數）的變化來識彆損傷的類型、位置和嚴重程度。詳細介紹瞭基於頻響函數的損傷定位算法（如模態麯率法）以及基於殘差的損傷程度評估方法。探討瞭傳感器網絡的優化布局策略，確保對關鍵區域的損傷檢測覆蓋率和精度。 第8章：主動振動控製（AVC）與響應整形 針對特定飛行階段的共振問題或高頻振動抑製，本章專注於主動振動控製技術的設計與實現。詳細介紹瞭基於LQR/LQG理論的控製器設計，用於最優地驅動執行器以抑製結構振動。重點討論瞭壓電作動器（PZT）與結構梁的集成建模，以及如何利用模態空間解耦技術簡化復雜係統的控製算法。內容還包括瞭反饋控製器的實時性要求和魯棒性驗證方法。 第9章：飛行器結構動力學的優化設計與模型降階 在滿足動力學約束的前提下實現輕量化是飛行器設計的永恒目標。本章介紹瞭基於動力學指標的拓撲優化和尺寸優化方法。重點分析瞭如何將模態頻率約束（如避免特定工作頻率範圍）嵌入到優化目標函數中。此外，針對有限元模型龐大、實時仿真睏難的問題，詳細闡述瞭基於Craig-Bampton子空間方法和模態疊加法的模型降階技術，以提高控製係統和氣動彈性分析的計算效率。 結語 本書旨在提供一個從理論到工程實踐的完整橋梁，通過對高級結構動力學在飛行器復雜工況下應用的係統闡述，幫助讀者掌握預測、評估和控製飛行器結構動態行為的關鍵技術，從而推動新一代飛行器結構設計的智能化與高效化。

評分☆☆☆☆☆

從一名資深結構工程師的角度來看，我對這本書的實用性抱有很高的期待。我們日常工作中遇到的很多難題，往往不是因為不懂原理，而是缺乏將原理快速轉化為可操作計算模型的經驗。我希望這本書不隻是停留在理論層麵，而是能夠提供一套嚴密且可執行的計算流程指導。例如，在進行大型復雜結構（比如某些特殊設計的航空器部件）的模態測試與理論對比驗證時，書中是否能提供一些關於實驗數據後處理和誤差分析的實用建議？如果它能幫助我彌閤理論預測與實際測試結果之間的鴻溝，那麼這本書的價值就不僅僅是學術上的，更是對日常工程效率的巨大提升。這種強調“知行閤一”的專業書籍，纔是真正受工程師歡迎的。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀設計挺有意思的，封麵的色彩搭配和字體選擇，給我的第一印象是那種非常嚴謹、專業的學術著作。雖然我還沒來得及深入研讀，但光是翻閱目錄和前言，就能感受到作者在結構動力學這個領域深厚的積纍。尤其是章節的劃分，從基礎理論的迴顧到實際工程問題的剖析，邏輯性非常強，看得齣來作者在構建知識體係上下瞭很大功夫。我個人對其中提到的一些先進的數值模擬方法特彆感興趣，想看看作者是如何將這些高深的理論與實際的工程挑戰相結閤的。對於我這種需要經常處理復雜結構響應問題的工程師來說，這本書無疑是一本值得放在案頭時常翻閱的參考書，希望它能為我提供一些新的解決思路和計算技巧。光是這種厚重感和內容嚴謹度，就足以讓人對它的價值充滿期待。

評分☆☆☆☆☆

這本書的排版清晰度令人印象深刻，頁邊距、行間距的設置都非常閤理，閱讀起來絲毫沒有壓迫感，這對於動輒上百頁的專業書籍來說，簡直是福音。我注意到作者在講解一些關鍵概念時，配有大量的圖示和示意性插圖，這對於理解抽象的力學原理至關重要。很多教科書往往隻是乾巴巴地羅列公式，但這本書似乎更注重“可視化”的講解，力圖讓讀者能夠直觀地把握結構在不同激勵下的動態行為。這一點對於初學者或者想快速迴顧核心概念的讀者來說，簡直是太友好瞭。我甚至在想，如果能再多一些具體的案例分析，對比不同建模假設下的結果差異，那就更完美瞭。不過就目前的呈現來看，它已經遠遠超齣瞭普通教材的水平，更像是一本精選的“工具箱”。

評分☆☆☆☆☆

我比較關注的是這本書在方法論上的前沿性。在當前快速迭代的工程技術領域，一本好的專業書籍必須能夠跟上時代的發展。從目錄結構來看，作者似乎並沒有止步於傳統的有限元分析，而是引入瞭一些更現代的計算方法和優化策略。我希望能在這本書中找到關於非綫性動力學響應的係統性處理方案，尤其是在考慮材料疲勞和損傷纍積效應時的動態耦閤問題。如果作者能提供一些結閤瞭機器學習或者智能算法來輔助動力學參數辨識的探討，那就更體現瞭其“續篇”的價值瞭。坦率地說，這類書籍往往是檢驗一個領域研究水平的試金石，我期望它能展現齣作者在學術前沿的敏銳洞察力和紮實的實踐經驗。

評分☆☆☆☆☆

這本書的語言風格可以說是“剋製而精準”。它沒有過多花哨的修辭，完全是學術交流中常見的精確錶述方式，每一個術語的運用都顯得恰到好處，體現瞭作者紮實的專業功底。我翻閱到其中關於阻尼理論的那一部分時，發現它對不同類型阻尼的物理意義闡述得極其到位，不像有些書隻是機械地給齣數學模型，而是深入挖掘瞭背後的物理本質。這種深度剖析，對於想要在結構控製和優化方麵有所建樹的人來說，是不可多得的財富。我可以預感到，這本書在解決實際工程中的振動抑製、模態分析等問題時，會提供非常堅實的基礎支持。讀這樣的書，需要心靜和專注，但收獲一定是實實在在的理論提升。