出版時間:2007-11 出版社:科學出版社 作者:徐趙東,馬樂為 編
前言
眾所周知,在土木工程、橋梁工程、機械工程、航空工程等領域存在著大量的振動問題,因而,在高等工科院校的土木、機械和航空類專業(yè)的專業(yè)基礎課中,結(jié)構(gòu)動力學是一門非常重要的課程。特別是對于地震多發(fā)區(qū)和自然災害頻發(fā)的我國,工程抗振(震)是一個突出的問題,而現(xiàn)代抗振(震)設計的理論基礎正是結(jié)構(gòu)動力學。系統(tǒng)地掌握結(jié)構(gòu)動力學的基本概念、計算原理和計算方法對上述專業(yè)課程的學習至關重要。本書作者長期從事土木專業(yè)的本科與研究生教學工作,深深理解學生在專業(yè)課學習中往往由于結(jié)構(gòu)動力學的知識欠缺導致對專業(yè)課的困惑或研究工作的停滯不前。因此,本書在選材上注重基礎理論和基本概念,同時著重于理論與概念的工程應用和背景。作者力求避免教材內(nèi)容、論述和思路跳躍過大,在語言表述上盡量與高等數(shù)學、線性代數(shù)、材料力學、結(jié)構(gòu)力學等本科基礎課程相銜接。由于結(jié)構(gòu)動力學的應用范圍很廣,為了避免泛泛而談,本書將以土木工程的動力問題為依托講述結(jié)構(gòu)動力學。當然,由于動力學的基本原理和方法仍是針對各種工程領域的動力問題,所以本書也適用于其他專業(yè)的本科生與研究生的學習。為了增加學生對結(jié)構(gòu)動力學的興趣,了解結(jié)構(gòu)方面的動力學最新發(fā)展,本書還講述了結(jié)構(gòu)動力學領域的若干前沿研究專題,并加入了作者最新的研究成果,從而增加了本書的新穎性與實用性。本書的主要內(nèi)容包括:結(jié)構(gòu)動力學研究體系的分類與研究方法的概述、結(jié)構(gòu)動力學基礎與運動方程的建立、單自由度體系動力問題、多自由度體系動力問題、無限自由度體系動力問題、隨機振動與結(jié)構(gòu)動力學的若干前沿研究課題。
內(nèi)容概要
《結(jié)構(gòu)動力學》是在作者多年從事結(jié)構(gòu)動力學的教學及研究工作的基礎上撰寫而成。書中在介紹基本概念和基礎理論的同時,也介紹了結(jié)構(gòu)動力學領域的若干前沿研究課題?!督Y(jié)構(gòu)動力學》既注重讀者對基本知識的掌握,也注重讀者對結(jié)構(gòu)振動領域研究發(fā)展方向的掌握?!督Y(jié)構(gòu)動力學》的主要內(nèi)容包括運動方程的建立、單自由度體系、多自由度體系、無限自由度體系的動力學問題、隨機振動、結(jié)構(gòu)動力學的前沿研究課題。書中側(cè)重介紹單自由度體系和多自由度體系,重點突出?!督Y(jié)構(gòu)動力學》可作為土木工程、機械工程、力學、航空等相關學科的本科生和研究生的教學用書,也可以作為從事結(jié)構(gòu)振動、模態(tài)分析與測試等方面工作的研究人員和工程技術人員的參考用書。
書籍目錄
前言主要符號表第1章 緒論1.1 結(jié)構(gòu)動力學概述1.2 動力荷載121簡諧荷載122非簡諧周期荷載123沖擊荷載124任意動荷載1.3 結(jié)構(gòu)動力問題的特點1.4 結(jié)構(gòu)離散化方法141集中質(zhì)量法142廣義坐標法143有限單元法習題第2章 動力學基礎及運動方程的建立2.1 動力學基礎2.1.1 動力自由度2.1.2 基本動力系統(tǒng)元件2.1.3 動力系統(tǒng)類型2.2 運動微分方程的建立2.2.1 動力平衡法2.2.2 虛位移原理2.2.3 Hamilton原理2.2.4 Lagrange方程2.3 重力的影響2.4 地基運動的影響習題第3章 單自由度體系3.1 自由振動反應3.1.1 無阻尼自由振動3.1.2 有阻尼自由振動3.1.3 阻尼及其測量3.2 簡諧荷載反應3.2.1 無阻尼體系的簡諧荷載反應3.2.2 有阻尼體系的簡諧荷載反應3.2.3 動力放大系數(shù)3.2.4 共振反應3.2.5 阻尼比的求解3.3 周期荷載反應3.4 沖擊荷載反應3.4.1 正弦波脈沖3.4.2 矩形脈沖3.4.3 三角形脈沖3.5 任意荷載的反應3.5.1 Duhamel積分(時域分析)3.5.2 Fourier變換(頻域分析)3.6 振動的能量3.6.1 自由振動過程中的能量3.6.2 粘性阻尼體系的能量耗散3.6.3 等效粘性阻尼3.6.4 復阻尼3.6.5 摩擦阻尼3.7 結(jié)構(gòu)振動試驗3.7.1 振動試驗簡介3.7.2 激振設備3.7.3 測振儀器3.7.4 數(shù)據(jù)采集分析系統(tǒng)3.8 隔振原理3.8.1 積極隔振3.8.2 消極隔振習題第4章 多自由度體系4.1 兩個自由度體系4.1.1 運動方程的建立4.1.2 無阻尼自由振動4.1.3 振型4.1.4 運動方程的一般解4.2 無阻尼自由振動4.2.1 運動方程的建立4.2.2 振型4.2.3 振型的正交性4.2.4 廣義質(zhì)量和廣義剛度4.3 有阻尼體系的受迫振動4.3.1 坐標的耦聯(lián)與正則坐標4.3.2 阻尼假設4.3.3 振型疊加法4.4 動力特性的實用計算方法4.4.1 Dunkerley公式4.4.2 Reyleigh能量法4.4.3 Ritz法4.4.4 矩陣迭代法4.4.5 子空間迭代法4.5 動力反應數(shù)值分析方法4.5.1 中心差分法4.5.2 平均常加速度法4.5.3 線性加速度法4.5.4 Newmarkβ法4.5.5 Wilsonθ法4.6 動力分析中的有限元法4.6.1 有限單元法的一般過程4.6.2 動力分析中的有限元法4.6.3 梁的位移模式和形函數(shù)4.6.4 單元剛度矩陣4.6.5 質(zhì)量矩陣4.6.6 阻尼矩陣4.6.7 等效結(jié)點荷載習題第5章 無限自由度體系5.1 無阻尼直梁的軸向振動5.2 無阻尼梁的橫向自由振動5.3 有阻尼梁在一般荷載作用下的偏微分運動方程5.4 振型的正交性5.5 振型疊加法5.5.1 廣義質(zhì)量5.5.2 廣義荷載5.6 軸向力、剪切變形和轉(zhuǎn)動慣量對振動方程的影響5.6.1 考慮軸向力影響的梁的振動方程5.6.2 轉(zhuǎn)動慣量對振動方程的影響5.6.3 考慮轉(zhuǎn)動慣量與剪切變形的梁振動方程5.7 簡支梁在移動荷載作用下的振動5.8 板的橫向自由振動習題第6章 結(jié)構(gòu)隨機振動6.1 概述6.2 隨機過程6.2.1 隨機過程的概念6.2.2 隨機過程的概率描述6.2.3 隨機過程的數(shù)字特征6.2.4 平穩(wěn)隨機過程6.2.5 幾種重要的隨機過程6.2.6 地震地面運動的隨機模型6.3 線性單自由度體系隨機反應6.3.1 時域分析方法6.3.2 頻域分析方法6.3.3 激勵和反應的互相關函數(shù)和互譜密度6.4 線性多自由度體系隨機反應6.4.1 直接方法6.4.2 振型疊加法6.5 非線性結(jié)構(gòu)隨機反應分析6.5.1 攝動法6.5.2 等效線性化方法6.6 結(jié)構(gòu)隨機反應分析的狀態(tài)空間法6.6.1 狀態(tài)空間的基本概念6.6.2 單自由度體系6.6.3 多自由度體系習題第7章 結(jié)構(gòu)動力學若干研究課題7.1 結(jié)構(gòu)地震反應分析7.1.1 建筑結(jié)構(gòu)地震作用計算方法簡介7.1.2 單自由度彈性體系的水平地震作用7.1.3 地震反應譜7.1.4 振型分解反應譜法7.1.5 底部剪力法7.2 結(jié)構(gòu)振動控制7.2.1 概念及分類7.2.2 粘彈性阻尼器減振技術7.2.3 橡膠基礎隔震技術7.2.4 磁流變阻尼器減振技術7.3 模態(tài)分析與理論7.3.1 模態(tài)參數(shù)7.3.2 實模態(tài)分析7.3.3 復模態(tài)分析7.4 結(jié)構(gòu)動力損傷識別7.4.1 頻率基損傷識別方法7.4.2 模態(tài)基損傷識別方法7.4.3 基于剛度變化的損傷識別方法7.4.4 基于柔度變化的損傷識別方法7.4.5 基于能量的損傷識別方法7.4.6 動力損傷識別研究展望7.5 動力分析非線性問題7.5.1 動力分析中的物理非線性問題7.5.2 動力分析中的幾何非線性問題7.6 子結(jié)構(gòu)法7.6.1 子結(jié)構(gòu)法有限元分析7.6.2 子結(jié)構(gòu)法損傷識別習題參考文獻
章節(jié)摘錄
插圖:根據(jù)荷載是否具有預先確定性,即是否知道下一時刻的荷載大小、方向和作用點,動荷載可以分為兩類:確定性(非隨機)荷載和非確定性(隨機)荷載。確定性荷載是荷載隨時間的變化規(guī)律已預先確定,是完全已知的時間過程;非確定性荷載是荷載隨時間的變化規(guī)律預先不可以確定,是一種隨機過程。根據(jù)這兩類動荷載的不同,結(jié)構(gòu)動力分析方法可劃分為兩類:確定性分析和隨機振動分析。當不考慮結(jié)構(gòu)體系的不確定性時,選用哪種分析方法將依據(jù)荷載的類型而定。根據(jù)荷載隨時間的變化規(guī)律,動力確定性荷載一般可以劃分為兩類,即周期荷載和非周期荷載。對于周期性荷載可分為簡諧周期荷載和非簡諧周期荷載,非周期性荷載又分為沖擊荷載和其他規(guī)律性荷載。對土木結(jié)構(gòu)而言,不確定性荷載可分為風荷載、地震作用和其他非確定變化規(guī)律的荷載。為清晰起見,將上述荷載分類繪成圖1.1所示。
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《結(jié)構(gòu)動力學》由科學出版社出版。
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