振動理論及工程應用 第2版 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

簡體網頁||繁體網頁

☆☆☆☆☆

劉習軍 著

圖書標籤:

• 振動理論
• 機械振動
• 工程應用
• 結構動力學
• 振動分析
• 模態分析
• 有限元分析
• 振動控製
• 機械工程
• 動力學

齣版社： 機械工業齣版社

ISBN：9787111581161

版次：2

商品編碼：12279281

品牌：機工齣版

包裝：平裝

叢書名： “十三五”國傢重點齣版物齣版規劃項目 世界名校名傢基礎教育係列

開本：16開

齣版時間：2018-01-01

用紙：膠版紙

頁數：280

內容簡介

本書主要包括三方麵的內容：第壹，結閤單自由度、兩自由度、多自由度和連續係統論述瞭振動理論的基本概念和基本分析方法；第二，介紹瞭振動理論中的近似計算方法及工程上通用的有限元法；第三介紹瞭振動理論在工程中的應用的例及減振技術，利用簡單實例說明瞭非綫性振動的基本概念及應用。本書是傳統紙質教材與移動互聯網教學相結閤的多媒體教材，通過二維碼引入大量的教學輔助資源，包括重點知識點詳細講解的微視頻、動畫、重點（要點）提示、較難習題解答思路提示等，使讀者更易於理解掌握本書的內容。為便於廣大讀者理解振動的概念和理論，利用天津大學的國傢資源共享課“工程振動與測試”的網上資源(http://www.icourses.cn/coursestatic/course_2244.html)，本書采用模塊式結構，其內容豐富，通俗易懂，由淺入深，以務實、應用為根本，便於學習。本書既可作為高等工科院校的高年級本科生和研究生的教材，也適用於從事機械、航空、航天、船舶、車輛、建築和水利等的工程技術人員參考。

目錄

第2 版前言
第1 版前言
第1 章　振動的基本知識 1
　1. 1　振動及其分類 1
　1. 2　振動激勵函數 2
　1. 3　簡諧振動 5
　1. 4　周期振動的諧波分析 8
　1. 5　非周期函數的連續頻譜 11
　1. 6　拉普拉斯變換 12
　習題 15
第2 章　單自由度係統的振動 17
　2. 1　無阻尼係統的自由振動 17
　2. 2　計算固有頻率的能量法 22
　2. 3　瑞利法 23
　2. 4　有阻尼係統的衰減振動 25
　2. 5　簡諧激勵作用下的受迫振動 29
　2. 6　周期激勵作用下的受迫振動 42
　2. 7　任意激勵作用下的受迫振動 44
　2. 8　響應譜 51
　習題 52
第3 章　兩自由度係統的振動 57
　3. 1　兩自由度係統的自由振動 57
　3. 2　兩自由度係統的受迫振動 63
　3. 3　坐標的耦聯 64
　3. 4　拍振 67
　習題 70
第4 章　多自由度係統的振動 72
　4. 1　多自由度係統的運動微分方程 72
　4. 2　固有頻率　主振型 80
　4. 3　主坐標和正則坐標 86
　4. 4　固有頻率相等的情形 93
　4. 5　無阻尼振動係統對初始條件的
響應 100
　4. 6　質量、剛度的變化對固有頻率的
影響 104
　4. 7　無阻尼振動係統對激勵的響應 106
　4. 8　有阻尼振動係統對激勵的響應 109
習題 114
第5 章　多自由度係統振動的近似
計算方法 119
　5. 1　瑞利能量法 119
　5. 2　裏茲法 122
　5. 3　鄧剋萊法 125
　5. 4　矩陣迭代法 126
　5. 5　子空間迭代法 130
　5. 6　傳遞矩陣法 134
　習題 142
第6 章　彈性體的振動 144
　6. 1　杆的縱嚮自由振動 144
　6. 2　杆的縱嚮受迫振動 151
　6. 3　梁的橫嚮自由振動 156
　6. 4　梁的橫嚮受迫振動 161
　6. 5　轉動慣量、剪切變形和軸嚮力對梁
橫嚮振動的影響 166
　6. 6　梁橫嚮振動的近似解法 169
　. 6. 7　彈性體的復雜振動 176
　習題 191
第7 章　振動分析的有限元法 195
　7. 1　單元體的運動方程式 195
　7. 2　單元體的特性分析 197
　7. 3　坐標轉換 203
　7. 4　固有頻率及主振型 208
　7. 5　係統的響應 211
　習題 214
第8 章　減振技術 215
　8. 1　減振的基本概念 215
　8. 2　隔振 216
　8. 3　阻尼消振 218
　8. 4　動力吸振器 222
　8. 5　振動的主動控製技術 229
　習題 230
第9 章　非綫性振動 231
　9. 1　非綫性振動的例子 231
　9. 2　相平麵　平衡點 233
9. 3　保守係統 235
　9. 4　非保守係統 237
　9. 5　攝動法 244
　9. 6　平均法 246
　9. 7　多尺度法 258
　習題 261
附錄 263
　附錄A　簡單彈性元件的剛度係數 263
　附錄B　等效質量、等效剛度係數與等效
阻尼係數 264
　附錄C　部分習題參考答案 266
參考文獻 280

前言/序言

2016 年齣版的第1 版《振動理論及工程應用》教材, 得到瞭國內一些院校的選用, 在教學實踐中受到瞭廣大師生的歡迎和好評。同時我們也收到瞭一些很好的意見和建議, 為更好地滿足廣大讀者的需要, 我們又編寫瞭第2 版。
第2 版保持瞭第1 版的體係和風格, 通過對不同章節的選擇, 可供不同學時的課程使用。第2 版對全書的內容做瞭必要的增刪和修改, 並修正瞭第1 版中的錯誤。在此次修訂中, 將彈性體的復雜振動調整為選修章節, 以“ .” 錶示, 在教學中, 不同的學校可以根據專業及學時的不同需要進行選取, 以擴展本版教材的使用範圍。為瞭更適於教師講授和學生自學, 配套齣版瞭《振動理論及工程應用輔導與習題解答》。
在本版教材中, 主要進行瞭以下三方麵的改進。
一、在本版教材中利用二維碼鏈接資源來實現“ 助教” 的功能, 這是傳統紙質教材與移動網絡教學的有機結閤, 從而實現瞭移動學習。教材中每一頁的頁碼處附有二維碼, 掃描二維碼可得到該頁的要點提示、動畫、解題思路、思考題、問答題等。例如: ①對主要知識點進行瞭要點提示。②有關例題和習題對應的振型動畫等。③為加深基本概念的理解, 在相應頁碼引入瞭思考題、判斷題、問答題和選擇題等, 所有題都是圍繞本章的基本概念展開。
④對於較難的習題, 提供該題的解題思路和方法提示。
二、在部分章節增加瞭實驗結果錄像( 視頻) , 例如: 懸臂梁的振型實驗、振型疊加法的驗證、車橋耦閤模態分析( 傳遞函數法和自然環境法) 等。使讀者能從實驗中體會和理解重要概念。為瞭使讀者更深入瞭解振動的有關應用, 視頻中還添加瞭“ 中華文物龍洗現象” “ 中華文物編鍾現象” 等專傢講座。
三、為瞭讀者自學方便, 並快速掌握章節的重點, 教材采取瞭雙色印刷, 對文字中的重點部分進行瞭標注。在結構圖和機構圖中對不同的構件采用不同的顔色繪製, 使讀者更易理解和掌握。
以上三方麵是本版教材的一次創新性的改進, 貫徹瞭移動學習和服務於學習者這一理念, 其中利用二維碼鏈接資源, 使概念形象化、圖形結構立體化這一“ 助教” 功能得以實現, 很好地彌補瞭傳統教材依靠文字和簡圖錶達的局限性, 並且還可對書中的內容進行擴展和深化。
第2 版的修訂工作和二維碼鏈接的資源主要是由劉習軍教授和張素俠副教授完成的。李想、施睿智、崔福將等同誌參加瞭製圖和標注工作, 周安琪、陳勝利、陳迪、田衝、王正飛、簡正坤、李想等同誌參加瞭審校等工作。教研室的部分教師參加瞭對修改內容的討論。
本書雖經多次修改, 但限於水平, 難免有錯誤和不妥之處, 望讀者不吝指正。
在教材中利用二維碼鏈接資源來進行輔助教學, 對我們來說, 還是首次嘗試, 難免有一些不盡如人意的地方。二維碼鏈接的內容可以隨時進行升級、擴展和完善, 讀者如有任何寶貴的意見和建議, 可隨時聯係我們( lxijun@ tju.edu.cn 或ajiang2001@ sina.com) 進行修改,在此緻謝。
編　者於天津大學
第1 版前言振動問題是近代物理學和科學技術眾多領域中的重要課題。隨著生産技術的發展, 動力結構有嚮大型化、高速化、復雜化和輕量化發展的趨勢, 由此帶來的振動問題更為突齣。振動理論在當今不僅作為基礎科學的一個重要分支, 而且正走嚮工程科學發展的道路, 它在機械、航空、航天、船舶、車輛、建築和水利等工業技術部門中占有愈來愈重要的地位。
因此, 許多學校在力學、機械、航空、航天、船舶、車輛、建築、土木和水利等專業開設瞭相關的振動理論課程, 並且在2013 年為適應工程建設的需要, 天津大學的國傢資源共享課程“ 工程振動與測試” 在網上( http: / / www. icourses. cn/ coursestatic/ course_2244. html)免費公開瞭教學及實驗等全程錄像, 以便於大傢以網絡形式學習, 為全程教育提供瞭平颱。
本書正是基於這一需求, 集成瞭振動的基本理論和工程應用兩大模塊, 它們相輔相成、融會貫通, 又獨立成章, 以利於讀者參考、查閱及自學。本書在編寫中本著由淺入深、通俗易懂的原則, 以務實為根本, 著重介紹瞭有關的基本概念和原理, 從而避免瞭煩瑣的數學推導。
它為工程技術人員的初學和應用創造瞭有利條件。
本書在編寫方法上, 一是確定瞭基本要求和學習重點, 加強瞭基本概念、基本理論和基本分析方法的應用; 二是適度加強瞭基本功訓練, 引導學習者首先掌握分析問題的方法和思路, 進而增強邏輯思維能力和解決問題的能力; 三是大膽地推陳齣新, 提高起點, 結閤工程實際闡述其原理, 使其易學易懂, 既反映瞭現代分析方法, 又解決瞭實際問題, 從而形成瞭本書的特色。
本書共10 章: 第1、2 章簡要介紹瞭振動的分類和頻譜分析的基本知識, 討論瞭求解單自由度係統的振動和固有頻率的幾種常用計算方法。第3、4 章重點討論瞭多自由度係統的振動理論, 兩自由度係統作為多自由度係統振動理論的過渡, 強化瞭多自由度係統中的基本概念和物理意義, 從而可較容易地理解多自由度係統振動的振型疊加法等現代的計算方法。
第5 章介紹瞭解決多自由度振動係統中行之有效的數值計算方法。第6、7 章介紹瞭彈性體係統的振動理論, 其中包括杆、梁等彈性體的復雜振動等內容。第8 章介紹瞭解決工程問題行之有效的常用方法———有限元法, 並附有幾個工程實例。第9 章詳細論述瞭工程中的減振技術, 包括隔振、阻振、動力減振器和動力吸振器等技術。第10 章通過實例介紹瞭非綫性振動理論的基本概念和近似解析法, 結閤工程實例討論瞭各種方法的應用範圍及特點, 解釋瞭一些典型的非綫性振動現象。本書除各章之中包含部分工程應用實例外, 還配有相應的習題、習題答案及附錄等。
本書是對多年課程講授的經驗總結, 是在天津大學齣版社齣版的《工程振動與測試技術》、高等教育齣版社齣版的《工程振動理論與測試技術》等教材的基礎上改編而成的, 對有關內容進行瞭調整, 盡量保留瞭原教材的優秀內容和例題, 對減振技術及有限元章節增加瞭工程實例, 使之更加便於學習應用。對非綫性振動章節進行瞭重新改寫, 使其物理意義更明確, 更容易接受。有關對工程振動概念詳細解釋及習題的解題技巧等方麵的內容, 放在《振動理論及工程應用輔導及習題解答》一書中。李欣業教授對本書進行瞭認真評閱, 提齣第1 版前言　Ⅴ　瞭非常寶貴的意見, 在此錶示衷心的感謝。
本書由劉習軍、賈啓芬、張素俠編寫, 劉習軍負責統稿, 張素俠對有關的習題進行瞭選編, 黃元英、曹夢瀾、張纓、劉今朝、鍾順、李嚮東等同誌參加瞭製圖和審校等工作。
本書可作為高等工科院校的工程振動理論課程的教材或教學參考書, 或供通過資源共享課進行自學的人員使用, 也可供從事機械、航空、航天、船舶、車輛、建築和水利等的工程技術人員, 以及進行理論研究和實驗研究的有關工程技術人員參考。
限於水平, 書中錯誤與不妥之處在所難免, 懇請廣大同行及讀者指正。
編　者於天津大學

《振動理論及工程應用 第2版》 一、 基礎理論部分 本書深入淺齣地闡述瞭振動學的基本概念、原理和方法，為讀者構建堅實的理論基礎。 單自由度係統振動： 詳細介紹瞭自由振動、受迫振動、阻尼振動等經典問題，涵蓋瞭固有頻率、阻尼比、振幅、相位等核心參數的計算與分析。通過大量實例，讀者將理解質量-彈簧-阻尼器模型的物理意義及其在實際問題中的應用。 多自由度係統振動： 拓展至更復雜的工程實際，係統講解瞭廣義坐標、質量矩陣、剛度矩陣、阻尼矩陣的建立，以及特徵值問題、振動模態、主振動和耦閤振動的分析方法。讀者將學習如何使用數值方法求解多自由度係統的動力學方程。 連續體振動： 探討瞭杆、梁、闆、殼等彈性體在不同邊界條件下的振動特性，引入偏微分方程和能量法等分析工具。重點在於理解空間振動模式的形成及其與材料屬性、幾何形狀的關係。 隨機振動： 針對工程中普遍存在的隨機激勵，介紹瞭平穩隨機過程的統計特性，如功率譜密度，以及係統對隨機激勵的響應分析方法，如均方值、頻率響應函數等。這部分內容對於理解設備在惡劣環境下的可靠性至關重要。 非綫性振動： 引入瞭非綫性係統的基本概念，如非綫性振動方程的特徵、奇點、極限環、分岔等現象。通過解析和數值方法，探討瞭非綫性振動帶來的復雜性和挑戰。 振動控製理論： 詳細介紹瞭主動控製、被動控製和半主動控製等多種振動抑製方法。從理論上推導瞭各種控製器的設計原理，並結閤實例分析瞭其在實際工程中的應用效果。 二、 工程應用部分 本書將抽象的振動理論與廣泛的工程實踐緊密結閤，展示瞭振動分析在解決實際工程問題中的強大能力。 機械工程應用： 轉子動力學： 針對鏇轉機械（如渦輪、發動機、泵）的軸-轉子係統，深入分析瞭動平衡、臨界轉速、不平衡響應、軸承動力學等問題。重點在於如何通過振動分析來診斷和預測設備的健康狀況。 車輛工程： 探討瞭汽車懸架係統的設計與優化、車身模態分析、發動機振動隔離、輪胎振動等。理解車輛的振動特性對於提高乘坐舒適性、操控性和安全性至關重要。 結構動力學： 分析瞭橋梁、建築、高層建築等結構的動力響應，包括風緻振動、地震響應、車輛撞擊等。介紹瞭振動控製措施，如隔震、減震裝置的應用。 設備故障診斷： 詳細講解瞭如何通過分析設備的振動信號來識彆和診斷機械故障，如軸承損傷、齒輪磨損、不平衡、不對中等。介紹瞭傅裏葉變換、小波分析等信號處理技術在故障診斷中的應用。 航空航天工程應用： 飛機結構振動： 分析瞭飛機機翼、機身、尾翼等結構的顫振、抖振問題，以及發動機振動對飛行器的影響。 火箭與航天器動力學： 針對火箭發射過程中的復雜振動環境，進行瞭結構動力學分析，以及航天器在軌運行中的姿態控製和振動監測。 土木工程應用： 橋梁與隧道動力學： 分析瞭車輛、風、地震對橋梁和隧道結構的影響，以及振動對周邊環境（如交通噪聲）的影響。 建築結構抗震： 深入研究瞭地震波與建築結構的相互作用，以及隔震、消能減震等抗震技術的原理和應用。 生物醫學工程應用： 人體振動： 分析瞭人體對機械振動的響應，如駕駛員、操作員的振動暴露，以及振動對人體健康的影響。 生物組織振動特性： 探討瞭聲波在生物組織中的傳播和振動特性，為超聲診斷和治療提供瞭理論基礎。 其他工程領域： 聲學工程： 探討瞭聲波的産生、傳播與控製，包括噪聲源的識彆、噪聲的傳播路徑分析以及吸聲、隔聲、消聲等降噪措施。 儀器儀錶振動： 分析瞭精密儀器在振動環境下的工作特性，以及如何通過隔振設計來保證其測量精度。 材料科學： 振動分析在研究材料的彈性模量、阻尼特性以及材料的疲勞壽命等方麵也扮演著重要角色。 三、 方法與工具部分 本書不僅傳授理論知識，更注重培養讀者解決實際問題的能力，介紹瞭多種現代分析工具和方法。 數值分析方法： 詳細介紹瞭有限元方法（FEM）在復雜結構動力學分析中的應用，包括節點位移、應力、應變以及模態分析的計算過程。讀者將學習如何使用常見的有限元軟件進行振動分析。 信號處理技術： 強調瞭信號處理在振動測量和分析中的重要性，包括時域分析、頻域分析（傅裏葉變換、FFT）、時頻分析（短時傅裏葉變換、小波分析）等，以及這些技術在故障診斷和係統辨識中的應用。 實驗測試技術： 介紹瞭振動測試的基本原理和方法，包括傳感器選擇、數據采集、數據處理以及實驗結果的解讀。通過實驗驗證理論分析結果是工程實踐的重要環節。 仿真軟件應用： 鼓勵讀者學習和使用專業的振動分析和仿真軟件（如ANSYS, ABAQUS, MATLAB/Simulink等），通過這些工具將理論知識轉化為解決工程問題的實際操作能力。 四、 總結與展望 本書緻力於構建一個全麵、深入且實用的振動理論知識體係，旨在幫助讀者理解振動的普遍性、復雜性及其在工程設計、分析、診斷和控製中的關鍵作用。通過理論講解、實例分析和方法介紹，本書力求讓讀者掌握分析和解決各種工程振動問題的能力。未來，隨著新材料、新工藝和計算能力的不斷發展，振動理論與工程應用將繼續深化，為解決更復雜的工程挑戰提供更先進的解決方案。

評分☆☆☆☆☆

說實話，在購買這本書之前，我對振動理論的理解主要停留在一些基礎概念層麵，並沒有係統地學習過。但當這本書拿到手後，我被它嚴謹而又全麵的內容深深吸引。它從最基本的振動原理講起，逐步深入到更復雜的振動模型和分析方法，包括阻尼振動、受迫振動、以及一些更高級的主題，比如非綫性振動和隨機振動。作者在講解過程中，始終注重理論與實踐的結閤，引用瞭大量的工程實例，讓我能夠清楚地看到這些理論知識是如何應用於實際工程中的，比如機械設計、結構動力學分析、以及噪聲控製等領域。 我尤其欣賞書中對數值方法的介紹，它不僅提供瞭理論上的推導，還給齣瞭具體的算法和實現思路，對於我進行數值模擬和仿真工作非常有幫助。書中大量的圖錶和公式，都經過瞭仔細的斟酌和排版，使得閱讀起來非常舒適。雖然有些內容還需要反復研讀纔能完全消化，但整體而言，這本書為我構建瞭一個紮實而係統的振動理論知識體係，讓我能夠更有信心去麵對工作中遇到的各種振動相關的問題。

評分☆☆☆☆☆

這本書的齣版，無疑為正在攻讀振動領域研究生或者已經在一綫工程領域工作的專業人士，提供瞭一本極為寶貴的參考資料。我尤其贊賞它在理論深度和工程實踐之間的精妙平衡。書中的內容，從最基礎的單自由度係統振動，逐步深入到多自由度係統、連續體振動，乃至非綫性振動和隨機振動，每一步都講解得清晰透徹，邏輯嚴謹。作者在闡述抽象理論時，總是能巧妙地結閤實際工程問題，例如橋梁的動力響應、機械設備的故障診斷、航空航天器結構的抗震設計等，這使得原本可能枯燥的公式和定理，立刻變得生動形象，也讓我能更深刻地理解其在實際應用中的價值。 而且，這本書在數學工具的應用上也做得非常齣色。它並沒有迴避復雜的數學推導，但同時又會用直觀的物理圖像來輔助理解，這一點對於很多理論功底稍弱的讀者來說，簡直是救星。比如，在講解模態分析時，作者不僅給齣瞭詳細的矩陣方程求解過程，還配以生動的振動模式圖，讓我能直觀地感受到不同模態下結構的變形形態。書中的許多例子，我都嘗試著去復現和驗證，發現書中給齣的數值結果與我的仿真軟件輸齣高度吻閤，這無疑增強瞭我對書中內容的信心。

評分☆☆☆☆☆

對於任何一個希望在工程領域有所建樹的專業人士來說，對振動現象的深刻理解都是必不可少的。這本書就恰好填補瞭這一關鍵需求。它不僅僅是簡單地介紹振動方程和求解方法，而是將振動理論置於宏大的工程應用背景之下，展現瞭其在解決實際問題中的強大力量。從基礎的單自由度係統分析，到復雜的連續體振動和非綫性振動，書中內容的循序漸進和深度遞進，使得讀者能夠構建一個完整而係統的知識體係。 我個人尤其推崇書中對阻尼和共振的講解，作者通過大量的實例，如機械設備的運轉、橋梁的結構穩定性等，生動地闡述瞭這些現象的危害性和控製方法。書中的圖錶設計精良，能夠直觀地展示振動模式和頻率響應，輔助理解抽象的理論概念。它並沒有一味地堆砌公式，而是注重物理意義的闡釋，這對於我這種更偏嚮於實際應用的學習者來說，無疑是莫大的幫助。這本書不僅是學術研究的有力工具，更是工程實踐中解決疑難雜癥的寶貴參考。

評分☆☆☆☆☆

我一直認為，一本優秀的工程教材，不應該僅僅停留在理論的層麵，更應該能夠指導實際工程的應用。這本書在這方麵做得非常齣色。它不僅僅是在介紹振動理論的基礎知識，更重要的是，它深入探討瞭這些理論在實際工程問題中的應用，例如如何通過振動分析來優化機械結構的設計，如何診斷和解決工程中的振動故障，以及如何利用振動控製技術來提升産品性能。書中的案例分析非常豐富，涵蓋瞭機械工程、土木工程、航空航天工程等多個領域，讓我能夠看到振動理論的廣泛適用性。 此外，這本書在數學方法的應用上也做得相當到位。它並沒有迴避復雜的數學推導，但同時又能夠用清晰的語言解釋這些數學工具的物理意義，以及它們在解決工程問題中的作用。例如，在講解傅裏葉變換在振動分析中的應用時，作者不僅給齣瞭詳細的推導過程，還結閤瞭實際信號的處理，讓我能夠更直觀地理解信號的頻率成分及其對振動特性的影響。這本書不僅是一本理論學習的寶典，更是一本解決實際工程問題的實用指南。

評分☆☆☆☆☆

作為一個對振動理論僅僅停留在入門階段的研究生，我一直覺得學習這個領域的過程充滿瞭挑戰，很多概念和公式對我來說都顯得有些晦澀難懂。然而，當我翻開這本書時，仿佛打開瞭一扇新的大門。作者的寫作風格非常平易近人，用詞精準卻不失通俗易懂，大量的圖示和實例分析，將原本抽象的理論轉化為一個個鮮活的物理現象。我特彆喜歡它在講解模態分析和頻率響應的部分，作者通過大量的圖錶和直觀的比喻，讓我很快就掌握瞭這些核心概念，並且能夠理解它們是如何在工程實際中發揮作用的。 這本書不僅教會瞭我“是什麼”，更重要的是教會瞭我“為什麼”。它不僅僅是羅列公式，更深入地探討瞭公式背後的物理意義和工程背景，讓我能從更深層次去理解振動的本質。每次讀完一個章節，我都會感到自己對這個領域的理解又嚮前邁進瞭一大步，信心也得到瞭極大的鼓舞。這本書就像一位經驗豐富的導師，循循善誘地引導我一步步探索振動世界的奧秘，讓我不再感到迷茫和畏懼。