計(jì)算結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)

前言

大學(xué)最重要的功能是向社會(huì)輸送人才．大學(xué)對(duì)于一個(gè)國(guó)家、民族乃至世界的重要性和貢獻(xiàn)度，很大程度上是通過(guò)畢業(yè)生在社會(huì)各領(lǐng)域所取得的成就來(lái)體現(xiàn)的．中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)建校只有短短的50年，之所以迅速成為享有較高國(guó)際聲譽(yù)的著名大學(xué)之一，主要就是因?yàn)樗囵B(yǎng)出了一大批德才兼?zhèn)涞膬?yōu)秀畢業(yè)生．他們志向高遠(yuǎn)、基礎(chǔ)扎實(shí)、綜合素質(zhì)高、創(chuàng)新能力強(qiáng)，在國(guó)內(nèi)外科技、經(jīng)濟(jì)、教育等領(lǐng)域做出了杰出的貢獻(xiàn)，為中國(guó)科大贏得了“科技英才的搖籃”的美譽(yù)．2008年9月，胡錦濤總書記為中國(guó)科大建校五十周年發(fā)來(lái)賀信，信中稱贊說(shuō)：半個(gè)世紀(jì)以來(lái)，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)依托中國(guó)科學(xué)院，按照全院辦校、所系結(jié)合的方針，弘揚(yáng)紅專并進(jìn)、理實(shí)交融的校風(fēng)，努力推進(jìn)教學(xué)和科研工作的改革創(chuàng)新，為黨和國(guó)家培養(yǎng)了一大批科技人才，取得了一系列具有世界先進(jìn)水平的原創(chuàng)性科技成果，為推動(dòng)我國(guó)科教事業(yè)發(fā)展和社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)做出了重要貢獻(xiàn)．據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)科大迄今已畢業(yè)的5萬(wàn)人中，已有42人當(dāng)選中國(guó)科學(xué)院和中國(guó)工程院院士，是同期（自1963年以來(lái)）畢業(yè)生中當(dāng)選院士數(shù)最多的高校之一．其中，本科畢業(yè)生中平均每1，000人就產(chǎn)生1名院士和。700多名碩士、博士，比例位居全國(guó)高校之首．還有眾多的中青年才俊成為我國(guó)科技、企業(yè)、教育等領(lǐng)域的領(lǐng)軍人物和骨干．在歷年評(píng)選的“中國(guó)青年五四獎(jiǎng)?wù)隆鲍@得者中，作為科技界、科技創(chuàng)新型企業(yè)界青年才俊代表，科大畢業(yè)生已連續(xù)多年榜上有名，獲獎(jiǎng)總?cè)藬?shù)位居全國(guó)高校前列．鮮為人知的是，有數(shù)千名優(yōu)秀畢業(yè)生踏上國(guó)防戰(zhàn)線，為科技強(qiáng)軍做出了重要貢獻(xiàn)，涌現(xiàn)出20多名科技將軍和一大批國(guó)防科技中堅(jiān)．

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)地介紹了計(jì)算結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)基本原理與計(jì)算方法，包括：復(fù)雜結(jié)構(gòu)多自由度系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程的建立方法；多自由度系統(tǒng)特別是自由度數(shù)很大系統(tǒng)的振動(dòng)分析方法；復(fù)雜結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的工程解決方法。同時(shí)，結(jié)合作者研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，以航天器為研究對(duì)象，介紹結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析計(jì)算與試驗(yàn)測(cè)試相結(jié)合的結(jié)構(gòu)動(dòng)態(tài)試驗(yàn)仿真技術(shù)，以增進(jìn)解決工程問(wèn)題的能力。    本書可供航空、航天、海洋、交通、機(jī)械、建筑、化工、能源等工程設(shè)計(jì)人員、研究人員、大學(xué)生、研究生、大學(xué)教師參考。

書籍目錄

總序序言一序言二前言第1章　復(fù)雜結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)概述　1.1　結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)研究的基本內(nèi)容　1.2　動(dòng)態(tài)載荷　1.3　數(shù)學(xué)模型　1.4　結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)　1.5　航天器動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方法　1.6　航天器結(jié)構(gòu)振動(dòng)與控制系統(tǒng)的耦合第2章  多自由度系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方程  2.1　直接法    2.1.1  達(dá)朗貝爾原理的應(yīng)用    2.1.2　影響系數(shù)法  2.2　離散系統(tǒng)的拉格朗日方程與哈密頓原理    2.2.1　一般情況拉格朗日方程    2.2.2　微幅振動(dòng)情況    2.2.3　哈密頓原理    2.2.4  能量原理  2.3　連續(xù)系統(tǒng)能量泛函變分原理及其近似方法    2.3.1  以位移表示的彈性動(dòng)力學(xué)方程    2.3.2　瞬時(shí)虛位移原理    2.3.3　瞬時(shí)最小勢(shì)能原理    2.3.4　哈密頓原理    2.3.5　連續(xù)系統(tǒng)的拉格朗日方程    2.3.6　特征值變分式的一般性質(zhì)    2.3.7　固有頻率近似解法    2.3.8　假設(shè)模態(tài)法  2.4　有限元素法    2.4.1  平面桿件系統(tǒng)有限元素法求解動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的基本思想    2.4.2  平面剛架  2.5　方差泛函變分原理與假設(shè)模態(tài)加權(quán)殘值法    2.5.1  方差泛函零極小值原理    2.5.2　最小二乘法    2.5.3　廣義伽遼金原理    2.5.4　加權(quán)殘值法  2.6　差分法  2.7　遷移矩陣法第3章  多自由度系統(tǒng)的振動(dòng)  3.1　無(wú)阻尼系統(tǒng)固有頻率  3.2　標(biāo)準(zhǔn)特征值與廣義特征值問(wèn)題    3.2.1　標(biāo)準(zhǔn)特征值問(wèn)題    3.2.2  實(shí)對(duì)稱矩陣的標(biāo)準(zhǔn)特征值問(wèn)題    3.2.3　廣義特征值問(wèn)題  3.3　主模態(tài)（主振型）的正交性    3.3.1　主模態(tài)（主振型）    3.3.2　主模態(tài)的正交性    3.3.3　模態(tài)矩陣與譜矩陣    3.3.4  固有頻率相等時(shí)的主模態(tài)    3.3.5  固有頻率為零的主模態(tài)    3.3.6　純靜態(tài)位移  3.4　無(wú)阻尼系統(tǒng)模態(tài)坐標(biāo)解耦方程    3.4.1　慣性耦合與彈性耦合    3.4.2  坐標(biāo)變換    3.4.3　模態(tài)坐標(biāo)變換    3.4.4　一般情況的模態(tài)坐標(biāo)變換  3.5　無(wú)阻尼系統(tǒng)對(duì)初始條件的響應(yīng)  3.6　無(wú)阻尼系統(tǒng)對(duì)簡(jiǎn)諧激振的穩(wěn)態(tài)響應(yīng)  3.7　無(wú)阻尼系統(tǒng)對(duì)任意激振的響應(yīng)    3.7.1  時(shí)域分析與系統(tǒng)的單位脈沖響應(yīng)函數(shù)　　……第4章　實(shí)用的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析方法第5章　動(dòng)態(tài)子結(jié)構(gòu)法第6章　動(dòng)態(tài)試驗(yàn)仿真技術(shù)及其在航天工程中的應(yīng)用附錄A　單自由度系統(tǒng)振動(dòng)附錄B　連續(xù)系統(tǒng)的振動(dòng)參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第3章 多自由度系統(tǒng)的振動(dòng)在第2章中，我們將各種復(fù)雜結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)問(wèn)題歸結(jié)為一組多自由度系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程組，可以看到這些多自由度系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方程組的變量之間一般都是耦合的，直接求解比較復(fù)雜。本章首先以無(wú)阻尼系統(tǒng)為研究對(duì)象，詳細(xì)介紹廣義特征值問(wèn)題、固有頻率、主模態(tài)、模態(tài)正交性、模態(tài)坐標(biāo)變換等基本概念；采用無(wú)阻尼系統(tǒng)模態(tài)，進(jìn)行模態(tài)坐標(biāo)的變換，使原來(lái)耦合的多自由度無(wú)阻尼系統(tǒng)的微分方程組解耦，化為一系列單自由度模態(tài)坐標(biāo)的微分方程，從而對(duì)任意激勵(lì)狀態(tài)振動(dòng)問(wèn)題求解過(guò)程大大簡(jiǎn)化，這種方法稱之為模態(tài)分析方法。根據(jù)所采用模態(tài)的性質(zhì)，模態(tài)分析方法可以分為經(jīng)典模態(tài)方法和一般模態(tài)方法。經(jīng)典模態(tài)方法采用無(wú)阻尼系統(tǒng)的模態(tài)進(jìn)行坐標(biāo)變換，可以將n個(gè)自由度無(wú)阻尼系統(tǒng)或經(jīng)典黏性阻尼系統(tǒng)解耦，化為n個(gè)單自由度模態(tài)坐標(biāo)二階微分方程進(jìn)行求解。對(duì)于非經(jīng)典黏性阻尼系統(tǒng)，由于無(wú)法用這種方法將阻尼矩陣化為對(duì)角矩陣，不能用這種方法進(jìn)行解耦，因而只能采用近似方法將非對(duì)角阻尼矩陣近似地簡(jiǎn)化為對(duì)角的阻尼矩陣，將耦合的運(yùn)動(dòng)方程近似地簡(jiǎn)化為解耦的單自由度方程進(jìn)行近似求解。很顯然，這樣近似處理自然引進(jìn)了一定的誤差，這是經(jīng)典模態(tài)方法的局限性。

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《計(jì)算結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)》由中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)出版社出版。

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