复合材料结构振动与声学 孟光,瞿叶高 9787118111965 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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孟光，瞿叶高 著

图书标签:

• 复合材料
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• 材料科学
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• 振动分析
• 声学分析
• 孟光
• 瞿叶高

店铺： 北京十翼图书专营店

出版社： 国防工业出版社

ISBN：9787118111965

商品编码：27603569428

包装：平装-胶订

出版时间：2017-09-01

基本信息

书名:复合材料结构振动与声学

定价：148.00元

售价：114.0元,便宜34.0元,折扣77

作者:孟光,瞿叶高

出版社：国防工业出版社

出版日期：2017-09-01

ISBN：9787118111965

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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复合材料结构振动和声学分析涉及的一个基本问题是结构理论模型的建立。概括地说，应用于复合材料结构力学分析的理论有三维弹性理论和简化理论两类。三维弹性理论是理论，对于解决复合材料深梁、厚板和厚壳问题是必需的，但是同时，也使得问题分析变得复杂。简化理论是在力学假设基础上由三维弹性理论退化得来的，由于引入的力学假设不同，因此形成了各式各样的结构理论。例如：在层合梁方面，有Euler-Bernoulli梁理论、Ray-leigh梁理论、Timoshenko-阶剪切变形梁理论、高阶剪切变形梁理论、锯齿理论和分层理论等；在层合板方面，有Kirchhoff薄板理论，Reissner-Mindlin-阶剪切变形板理论、高阶剪切变形板理论、锯齿理论和分层理论等；在层合壳体方面，有薄壳理论（包括Love、Donnell、Reissner、Novozhilov、Vlasov、Sanders和FIngge壳体理论等）、一阶剪切变形壳体理论、高阶剪切变形壳体理论、锯齿理论和分层理论等。这些梁、板和壳体理论研究成果分散于各类文献中，研究者们对这些理论在复合材料结构振动及声学问题中的适用性尚未有明确的结论。《复合材料结构振动与声学》力图采用广义高阶剪切锯齿理论将各种简化的层合梁、板及壳体理论统一起来，该理论中的位移场采用广义位移分布形函数和锯齿函数来描述层合结构的变形特征。通过调整或选择不同的位移分布形函数和锯齿函数，该理论可退化为目前广泛应用的各种梁、板及壳体理论。　　复合材料结构振动和声学分析涉及的一个基本问题是结构理论模型的建立。概括地说，应用于复合材料结构力学分析的理论有三维弹性理论和简化理论两类。三维弹性理论是理论，对于解决复合材料深梁、厚板和厚壳问题是必需的，但是同时，也使得问题分析变得复杂。简化理论是在力学假设基础上由三维弹性理论退化得来的，由于引入的力学假设不同，因此形成了各式各样的结构理论。例如：在层合梁方面，有Euler-Bernoulli梁理论、Ray-leigh梁理论、Timoshenko-阶剪切变形梁理论、高阶剪切变形梁理论、锯齿理论和分层理论等；在层合板方面，有Kirchhoff薄板理论，Reissner-Mindlin-阶剪切变形板理论、高阶剪切变形板理论、锯齿理论和分层理论等；在层合壳体方面，有薄壳理论（包括Love、Donnell、Reissner、Novozhilov、Vlasov、Sanders和FIngge壳体理论等）、一阶剪切变形壳体理论、高阶剪切变形壳体理论、锯齿理论和分层理论等。这些梁、板和壳体理论研究成果分散于各类文献中，研究者们对这些理论在复合材料结构振动及声学问题中的适用性尚未有明确的结论。《复合材料结构振动与声学》力图采用广义高阶剪切锯齿理论将各种简化的层合梁、板及壳体理论统一起来，该理论中的位移场采用广义位移分布形函数和锯齿函数来描述层合结构的变形特征。通过调整或选择不同的位移分布形函数和锯齿函数，该理论可退化为目前广泛应用的各种梁、板及壳体理论。
　　复合材料结构振动和声学研究中的另一个基本问题是寻求结构振动与声学问题的解。由于结构材料、几何形状、边界条件和载荷情况等的复杂性，能够采用解析法来求解的复合材料结构振动和声学问题极为有限。解决工程实际问题的有效途径是采用数值方法，其中结构振动方面的数值方法以有限元法为主，而声学方面则以边界元法为主。虽然有限元法在复合材料结构分析方面取得了巨大的成功，但还存在一些不足。例如，高阶剪切变形理论是分析复合材料梁、板及壳体振动问题的一类非常有效的结构理论，但基于此类理论构造的有限元单元通常要求位移的一阶导数在单元交界面上满足连续性条件，使得单元形函数的构造变得很困难。《复合材料结构振动与声学》介绍了一种结构分区建模与分析方法，该方法采用分区变分法来放松子域分区界面位移协调条件，取消了子域界面位移协调关系对位移场变量的变分限制，使得子域位移展开函数的选取变得十分简单，克服了传统有限元法中板壳单元形函数不易构造的困难。在复合材料结构声学方面，《复合材料结构振动与声学》给出了频域和时域声学谱边界元法以及分区变分一谱边界元混合法，它们为流体中复合材料结构声学问题的研究提供了准确、有效的分析工具。
　　《复合材料结构振动与声学》的主要内容是在作者从事复合材料结构振动与声学研究的成果基础上，经过加工、提炼而系统集成的。在内容安排上，《复合材料结构振动与声学》有三条主线：一是结构理论主线，介绍了复合材料直梁、曲梁、板和壳体的广义高阶剪切锯齿理论和三维弹性理论；二是结构振动主线，介绍了纤维增强复合材料和功能梯度材料直梁、曲梁、矩形板、圆板、壳体和复杂组合结构的分区变分建模与振动分析问题；三是结构声学主线，介绍了声学谱边界元法、分区变分一谱边界元混合法以及它们在复合材料结构声振耦合问题和实际工程问题中的应用。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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揭秘看不见的波动：结构振动与声学原理及其工程应用 振动与声学，这两个看似抽象的概念，实则深刻地影响着我们生活的方方面面，从宏伟的桥梁到精密的电子设备，从悦耳的音乐到恼人的噪音污染，它们无处不在，是工程设计中不可忽视的关键要素。本书旨在深入剖析结构振动与声学的基本原理，并重点探讨其在各类工程领域中的广泛而至关重要的应用。我们将系统地阐述物质的振动特性如何转化为我们感知到的声音，以及如何通过理解和控制这些现象来优化产品性能、提升安全性、改善居住环境。 第一部分：结构振动的物理基础与动力学模型 本部分将为读者构建一个坚实的理论框架，理解结构如何产生和传播振动。我们将从最基础的物理定律出发，探讨振动的根源——能量的传递与守恒。 单自由度系统的振动特性： 这是理解复杂振动系统的基石。我们将详细讲解弹簧-质量-阻尼系统的模型，分析其固有频率、阻尼比以及受迫振动的响应。通过引入谐振的概念，解释为何在特定频率下系统会表现出极大的振幅，并探讨阻尼在抑制振动中的作用。我们会通过生动的例子，例如简单的机械摆、车辆悬挂系统，来形象地说明这些基本概念。 多自由度系统的振动分析： 现实世界中的结构远非单自由度系统可比，它们拥有无数个可动的点和无穷多的运动方式。我们将介绍如何将复杂结构离散化为多自由度系统，并重点讲解质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵的构建。模态分析的概念将被深入阐述，包括模态振型和模态频率的物理意义。理解模态有助于工程师诊断和解决结构振动问题，比如避免共振导致的灾难性破坏。我们将讨论如何通过数值方法，如有限元方法（FEM），来求解多自由度系统的振动方程，并解读计算结果。 连续系统的振动理论： 对于梁、板、壳等连续体结构，其振动表现出无限多个自由度。本书将引入杆、梁、薄板等典型结构的振动微分方程，并求解其边界条件下的特解。我们将重点关注梁的弯曲振动，介绍不同边界条件（如简支、固定、自由）下梁的固有频率和振型。此外，我们还将涉及轴向振动和扭转振动，为理解更复杂的结构动力学行为奠定基础。 非线性振动与随机振动： 实际工程中的许多结构在受到大振幅激励时会表现出非线性行为，例如材料的非线性、几何的非线性等。我们将介绍非线性振动的基本特征，如跳跃现象、倍频等，并探讨分析非线性振动的一些基本方法。同时，许多工程载荷并非简单的周期性力，而是随机变化的。我们将介绍随机振动理论，包括功率谱密度、均方值等概念，并讨论如何分析结构在随机载荷下的响应，这对于评估桥梁在风载荷下、飞机在湍流中等情况下的安全性至关重要。 第二部分：声学原理与声波的传播 振动是声波产生的根源，理解声波的产生、传播与衰减是控制声学现象的关键。 声波的基本概念： 本部分将从声源出发，解释声波是如何由介质（如空气、水、固体）的振动产生的。我们将定义声压、声速、声波的频率、波长和幅度等基本物理量。声波的传播介质、均匀介质中的平面波、球面波传播将是重点内容。 声波的反射、折射与衍射： 当声波遇到障碍物或不同介质界面时，会发生反射和折射。我们将分析声波在不同声阻抗媒质界面上的反射与透射系数，以及声波传播方向的变化。衍射现象，即声波绕过障碍物的能力，对于理解声音的传播规律，尤其是在建筑声学和噪声控制中具有重要意义。 声波的吸收与衰减： 声音在传播过程中会受到介质的吸收以及由表面反射和散射造成的能量损失。我们将介绍声吸收的机理，并重点讨论各种吸声材料的性能及其在声学设计中的应用。此外，还将分析声源、传播路径和接收者之间的距离对声强的衰减影响。 声场的描述与测量： 如何量化声音的强度和特性是声学研究的基础。我们将介绍声压级、声功率级、响度等常用声学指标，并讲解声学测量仪器（如声级计）的工作原理和使用方法。 第三部分：结构振动与声学在工程中的应用 本部分是本书的核心，我们将把前两部分建立的理论知识应用于具体的工程实践，展示如何利用振动与声学的原理来解决实际问题，优化设计，并创造更美好的环境。 机械结构的振动分析与故障诊断： 机械设备的振动是其工作状态的重要标志。我们将介绍如何通过振动测量来监测设备运行状态，识别异常振动模式，从而预测和诊断故障，避免意外停机和事故发生。例如，在旋转机械（如发动机、涡轮机）中，不平衡、不对中、轴承损坏等都会引起特定的振动特征，通过振动分析可以提前发现这些问题。 汽车与航空航天领域的应用： 汽车的 NVH（Noise, Vibration, and Harshness）性能直接关系到乘客的舒适度和产品的市场竞争力。我们将探讨如何通过优化结构设计、选择合适的材料、安装隔音和减振材料来降低车身和座舱的振动与噪声。在航空航天领域，结构的轻量化设计往往需要考虑强烈的振动载荷，如发动机推力、气动载荷等，本书将探讨如何通过动力学分析来保证飞行器的结构强度和稳定性，并减少舱内噪声对飞行员和乘客的影响。 建筑声学与噪声控制： 良好的建筑声学环境对于提高人们的生活质量至关重要。我们将深入探讨隔声、吸声、隔振等技术在建筑设计中的应用，例如如何通过墙体、门窗的设计来阻隔外界噪声，如何通过吸声材料来控制室内混响时间，如何通过减振构件来隔离设备产生的振动。城市噪声污染的治理也是重要议题，我们将讨论如何通过规划、声屏障等措施来降低环境噪声。 工程材料的振动与声学特性： 材料的内在属性对其振动与声学行为有着决定性的影响。我们将介绍不同类型复合材料（如纤维增强聚合物、夹层结构）的振动特性，以及它们在声学领域的应用，例如作为吸声材料、隔音材料或声学透射材料。了解材料的阻尼特性对于设计高阻尼结构以抑制振动至关重要。 声学传感与信号处理： 声学传感器（如麦克风、水听器）在许多领域都有广泛应用，例如环境监测、工业检测、医疗诊断等。我们将介绍不同类型声学传感器的原理，以及如何对采集到的声信号进行处理和分析，以提取有用的信息。例如，超声波检测在材料无损检测中扮演着重要角色。 面向未来的挑战与机遇： 随着科技的不断发展，结构振动与声学领域也面临着新的挑战和机遇。例如，微纳尺度结构的振动与声学行为，智能材料在减振降噪中的应用，以及人工智能在振动与声学分析与控制中的作用。本书将对这些前沿领域进行展望，激发读者对该领域未来发展的思考。 本书内容涵盖了结构振动与声学的基本理论、分析方法以及广泛的工程应用。我们力求用清晰的语言、丰富的实例和严谨的推导，帮助读者全面而深入地理解这两个相互关联的学科。通过学习本书，您将能够更深刻地认识到振动与声学在现代工程设计中的核心地位，并掌握解决实际工程问题的必备知识与技能。无论是对机械工程、土木工程、航空航天、汽车工程，还是对材料科学、声学工程感兴趣的读者，本书都将是您宝贵的参考读物。

评分☆☆☆☆☆

我对书中关于复合材料的声辐射模型和控制方法的部分抱有很高的期望。在很多工程领域，例如汽车、航空航天等，对结构噪声的控制是至关重要的。我希望这本书能够详细介绍复合材料结构如何通过振动激励声波，以及有哪些先进的声学控制技术可以应用于复合材料结构。例如，是否会介绍主动或被动声学控制的策略，以及如何在复合材料结构中实现这些控制？我特别想了解书中是否有关于声学超材料或吸声结构在复合材料中的应用方面的讨论。从宏观动力学到微观声学特性，这本书的覆盖范围似乎很广，这对于我这样的研究人员来说非常有吸引力。

评分☆☆☆☆☆

我对声学部分也抱有很大的期待。众所周知，复合材料因其轻质高强的特性，在许多需要降低结构重量以减少噪声传播的场合都发挥着重要作用。我希望这本书能够详细介绍复合材料结构在振动过程中产生的声辐射机理，以及如何通过材料设计、结构优化等手段来控制噪声。比如，是否会探讨如何利用复合材料的阻尼特性来抑制结构振动，从而减少噪声？书中会不会涉及到一些先进的声学测试技术和数据分析方法？特别是对于复合材料结构的声学特性，例如声透射损失、吸声系数等，我希望能有比较深入的讲解，甚至能够看到一些相关的计算模型和仿真结果。对于我这个做结构振动和噪声控制的工程师来说，如果这本书能提供一些实用的设计指导或优化思路，那将是非常宝贵的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的目录和前言部分给我的第一印象是相当严谨的。看书名就知道，这是一本偏向于理论研究的专著，但优秀的专著往往能够将抽象的理论与实际应用巧妙地结合起来。我特别想知道书中关于复合材料动力学模型建立的部分，是如何处理其复杂的材料特性和几何形状的？是基于连续介质力学，还是会涉及到微观力学模型？对于层合复合材料，其不同铺层方式对振动和声学特性的影响，书中会不会有详细的阐述和量化分析？我非常期待书中能够提供一些解析解或者半解析解的方法，尤其是在简单模型下，这有助于我们理解背后的物理机制。当然，有限元方法是不可避免的，但关键在于其实现和应用，希望书中能介绍一些高效的数值算法和模型简化技巧。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧倒是挺有质感的，封面设计也比较简洁大方，一看就知道是学术类的书籍。拿到手里沉甸甸的，感觉内容应该很充实。我一直对结构振动这个领域很感兴趣，尤其是在复合材料的应用方面。我希望这本书能够从基础理论讲起，逐步深入到复合材料特有的振动特性，比如各向异性、层合效应等等。我特别关注书中会不会讲解到如何建立复合材料结构的动力学模型，是采用有限元方法还是其他离散化技术？如果能包含一些实际工程案例的分析，那就更好了，比如在航空航天、汽车制造等领域的应用。而且，对于新手来说，清晰的数学推导和理论解释非常重要，希望书中不会过于晦涩难懂，能够循序渐进地引导读者理解。另外，这本书的定价也比较符合学术专著的定位，看起来是经过认真编撰的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的图文并茂，给人的感觉是内容充实且易于理解。我非常好奇书中是如何将复合材料的振动和声学特性联系起来的。通常来说，结构振动是声辐射的根源，那么这本书是否会深入探讨复合材料结构的振动模态与声辐射模态之间的关系？例如，某个特定的振动模态是否会对应于一个强烈的声辐射源？书中是否会介绍一些能够预测和量化这种关系的理论模型或仿真技术？我尤其希望能够看到一些关于复合材料结构如何通过改变材料特性或结构参数来影响其振动模态，进而影响声辐射的详细分析。这对于设计低噪声的复合材料结构至关重要。

评分☆☆☆☆☆

这本书的参考文献列表看起来很完整，这通常意味着书中内容的深度和广度都比较可观。我特别想了解书中是否会介绍一些先进的复合材料结构振动和声学分析方法，例如基于多尺度方法的分析，或者考虑非线性效应的分析。对于一些复杂形状的复合材料结构，或者承受极端载荷的结构，其振动和声学行为可能呈现出非线性特性。我希望书中能够提供一些相关的理论框架和数值模拟技术，以便更准确地预测和控制这类结构的振动和声学性能。另外，对于如何将这些分析方法应用于实际工程设计，我希望能有更清晰的指导。

评分☆☆☆☆☆

这本书的专业术语使用得非常准确，而且章节的过渡也很自然。我一直对复合材料结构的阻尼减振机理很感兴趣。我希望书中能够详细介绍复合材料结构中主要的阻尼机制，例如内耗、界面滑移、黏弹性等，并且给出相应的数学模型和计算方法。在实际工程中，如何有效地提高复合材料结构的阻尼性能，以达到减振降噪的目的，是一个非常重要的问题。希望书中能够提供一些具体的工程实例，介绍如何通过材料设计、结构优化等手段来增强复合材料的阻尼特性，并评估其效果。此外，对于动态载荷下的阻尼响应，我希望能有更深入的探讨。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图表质量都显得很专业。我特别想知道书中关于复合材料振动特性的解析模型是如何推导的。对于一些经典的结构，比如梁、板、壳，如果书中能提供基于经典层合理论或更高级理论（如第一阶剪切变形理论、高阶剪切变形理论）的解析解，这将极大地帮助读者理解复合材料的各向异性、耦合效应等带来的影响。我希望书中能够详细解释这些理论模型的适用范围和局限性，并且提供清晰的数学推导过程。对于非经典结构，比如曲面复合材料结构，或者具有复杂边界条件的结构，书中是否会提供一些数值方法或者近似解析方法来处理？

评分☆☆☆☆☆

在翻看这本书的章节时，我注意到关于“声学性能表征”的内容。这正是我目前研究中的一个重点。我希望书中能够详细介绍用于表征复合材料结构声学性能的测试方法和相关标准。例如，是否会涵盖了不同环境下的声压级测试、噪声源识别、传声损失测量等内容？而且，我特别关注书中对于如何通过实验数据来验证理论模型和仿真结果的部分。对于复合材料这种材料性能本身就存在不确定性的结构，进行准确的实验测量和数据分析尤为重要。希望书中能够提供一些关于实验设计、数据采集和后处理的详细指导，以及如何从实验数据中提取有用的信息来指导设计优化。

评分☆☆☆☆☆

翻阅了一下这本书的章节安排，感觉其逻辑性很强，似乎是从基础概念一直深入到具体应用。我尤其关注书中关于复合材料结构阻尼特性的讨论。在许多应用中，提高复合材料结构的阻尼性能对于控制振动和降低噪声至关重要。希望书中能够系统地介绍各种提高复合材料阻尼性能的方法，比如使用阻尼材料、优化结构设计等，并给出相应的理论分析模型和实验验证。我希望能够了解到如何通过改变复合材料的组分、结构设计参数来调控其阻尼特性，并且这种调控是否能直接影响到结构整体的振动响应和声学辐射。另外，对于复杂的复合材料结构，如异型截面梁、板壳等，其振动和声学行为的预测也是一个难点，希望书中能够提供一些有效的分析工具或方法。