目錄
叢書(shū)序
前言
第1章 研究型學(xué)習(xí)的起點(diǎn) 001
1.1 研究型學(xué)習(xí)需求 001
1.2 研究案例和科學(xué)問(wèn)題 002
1.2.1 繩系衛(wèi)星系統(tǒng)的初步論證 002
1.2.2 液壓彈性隔振系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 005
1.2.3 系統(tǒng)振動(dòng)中的兩類(lèi)不動(dòng)點(diǎn) 007
1.2.4 不同結(jié)構(gòu)竟有相同固有頻率 009
1.2.5 對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的頻率密集模態(tài) 011
1.2.6 細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)的瞬態(tài)響應(yīng) 013
1.3 本書(shū)體系和內(nèi)容 014
1.4 思考與拓展 015
第2章 研究型學(xué)習(xí)的準(zhǔn)備 016
2.1 科學(xué)美概述 016
2.2 振動(dòng)力學(xué)的美學(xué)特征 017
2.2.1 統(tǒng)一性 017
2.2.2 簡(jiǎn)潔性 018
2.2.3 整齊性 020
2.2.4 對(duì)稱(chēng)性 022
2.2.5 奇異性 025
2.3 振動(dòng)力學(xué)之美的啟示 028
2.3.1 思想方法 028
2.3.2 美學(xué)素養(yǎng) 031
2.4 小結(jié) 032
2.5 思考與拓展 033
第3章 振動(dòng)系統(tǒng)的模型 034
3.1 連續(xù)系統(tǒng)及其離散模型 034
3.1.1 連續(xù)系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型 035
3.1.2 離散化的前提 040
3.1.3 連續(xù)系統(tǒng)的離散化案例 044
3.1.4 小結(jié) 049
3.2 離散系統(tǒng)的半自由度問(wèn)題 050
3.2.1 自由度退化問(wèn)題 050
3.2.2 現(xiàn)有的自由度概念 051
3.2.3 基于可達(dá)狀態(tài)流形的自由度 053
3.2.4 奇數(shù)非完整約束導(dǎo)致的半自由度 055
3.2.5 偶數(shù)非完整約束導(dǎo)致的自由度縮減 060
3.2.6 小結(jié) 065
3.3 結(jié)構(gòu)阻尼 065
3.3.1 非頻變結(jié)構(gòu)阻尼模型及其局限性 066
3.3.2 頻變結(jié)構(gòu)阻尼模型及系統(tǒng)動(dòng)響應(yīng) 068
3.3.3 黏性阻尼近似模型 070
3.3.4 三參數(shù)黏彈性阻尼近似模型 071
3.3.5 小結(jié) 076
3.4 思考與拓展 077
第4章 離散系統(tǒng)的振動(dòng) 078
4.1 含非完整約束的振動(dòng)系統(tǒng) 078
4.1.1 時(shí)域動(dòng)力學(xué)分析 079
4.1.2 頻域動(dòng)力學(xué)分析 087
4.1.3 小結(jié) 090
4.2 固有振型的節(jié)點(diǎn)數(shù) 090
4.2.1 現(xiàn)有理論概述及反思 091
4.2.2 兩自由度系統(tǒng)固有振型的節(jié)點(diǎn)規(guī)律 095
4.2.3 固有振型節(jié)點(diǎn)的可設(shè)計(jì)性 099
4.2.4 小結(jié) 101
4.3 系統(tǒng)反共振問(wèn)題 101
4.3.1 兩自由度系統(tǒng)的反共振問(wèn)題 102
4.3.2 反共振的力學(xué)機(jī)理 103
4.3.3 反共振的可設(shè)計(jì)性 106
4.3.4 小結(jié) 110
4.4 結(jié)構(gòu)動(dòng)特性修改 111
4.4.1 組合系統(tǒng)的頻域響應(yīng) 111
4.4.2 主系統(tǒng)的反共振調(diào)節(jié) 113
4.4.3 主系統(tǒng)的共振峰調(diào)節(jié) 115
4.4.4 小結(jié) 120
4.5 思考與拓展 120
第5章 一維結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng) 122
5.1 繩擺系統(tǒng)的固有振動(dòng) 122
5.1.1 繩擺系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程 123
5.1.2 固有振動(dòng)分析 124
5.1.3 連續(xù)模型和離散模型的對(duì)比 130
5.1.4 小結(jié) 132
5.2 桿在固有振動(dòng)中的對(duì)偶分析 132
5.2.1 不同截面變化桿的對(duì)偶 133
5.2.2 相同截面變化桿的對(duì)偶 137
5.2.3 等截面桿的對(duì)偶 141
5.2.4 材料特性沿軸向變化桿的對(duì)偶 143
5.2.5 小結(jié) 144
5.3 梁在固有振動(dòng)中的對(duì)偶分析 145
5.3.1 不同截面變化梁的對(duì)偶 146
5.3.2 相同截面變化梁的對(duì)偶 152
5.3.3 等截面梁的對(duì)偶 158
5.3.4 小結(jié) 160
5.4 思考與拓展 161
第6章 對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng) 163
6.1 鏡像對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng) 164
6.1.1 鏡像對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)解耦 164
6.1.2 矩形薄板的自由振動(dòng) 170
6.1.3 矩形鉸支板的重頻固有振動(dòng) 173
6.1.4 矩形鉸支板的頻率密集模態(tài) 182
6.1.5 小結(jié) 188
6.2 循環(huán)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)計(jì)算 189
6.2.1 不含中心軸的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)解耦 191
6.2.2 含中心軸的結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)解耦 202
6.2.3 引入模態(tài)縮聚的高效計(jì)算 209
6.2.4 小結(jié) 215
6.3 循環(huán)對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)特征 215
6.3.1 群表示空間中的模態(tài)性質(zhì) 216
6.3.2 物理空間中的模態(tài)性質(zhì) 218
6.3.3 固有振型的中心位移模式 222
6.3.4 重頻固有振型的正交性 227
6.3.5 葉盤(pán)模型的振動(dòng)實(shí)驗(yàn) 230
6.3.6 小結(jié) 232
6.4 思考與拓展 233
第7章 一維結(jié)構(gòu)的波動(dòng)與振動(dòng) 234
7.1 桿的非頻散波動(dòng) 234
7.1.1 無(wú)限長(zhǎng)桿的波動(dòng)分析 235
7.1.2 無(wú)限長(zhǎng)桿的簡(jiǎn)諧行波復(fù)函數(shù)解法 239
7.1.3 有限長(zhǎng)桿的簡(jiǎn)諧響應(yīng)波動(dòng)分析 242
7.1.4 有限長(zhǎng)桿的簡(jiǎn)諧響應(yīng)振動(dòng)分析 247
7.1.5 小結(jié) 251
7.2 桿的頻散波動(dòng) 252
7.2.1 桿的截面變化引起頻散 253
7.2.2 桿的橫向慣性引起頻散 261
7.2.3 桿的彈性邊界引起頻散 265
7.2.4 小結(jié) 268
7.3 桿的沖擊響應(yīng) 268
7.3.1 等截面桿沖擊的波動(dòng)分析 269
7.3.2 等截面桿沖擊的模態(tài)分析 273
7.3.3 桿截面變化對(duì)沖擊響應(yīng)的影響 279
7.3.4 桿橫向慣性對(duì)沖擊響應(yīng)的影響 286
7.3.5 模態(tài)截?cái)嗟囊罁?jù) 289
7.3.6 小結(jié) 292
7.4 梁的自由波動(dòng)與振動(dòng) 292
7.4.1 Euler-Bernoulli梁的自由波動(dòng) 293
7.4.2 Timoshenko梁的自由波動(dòng) 297
7.4.3 Timoshenko梁的固有振動(dòng) 304
7.4.4 小結(jié) 310
7.5 梁的受迫波動(dòng)和振動(dòng) 310
7.5.1 無(wú)限長(zhǎng)梁在簡(jiǎn)諧激勵(lì)下的波動(dòng) 311
7.5.2 有限長(zhǎng)梁在簡(jiǎn)諧激勵(lì)下的振動(dòng) 314
7.5.3 有限長(zhǎng)梁的沖擊響應(yīng) 316
7.5.4 小結(jié) 323
7.6 思考與拓展 323
附錄 三維彈性波理論概要 325
A1 三維彈性波的描述 325
A1.1 彈性動(dòng)力學(xué)方程 325
A1.2 位移場(chǎng)的Helmholtz分解 327
A1.3 波動(dòng)方程的分離變量解 330
A2 兩種簡(jiǎn)單波動(dòng) 332
A2.1 平面波 332
A2.2 球面波 338
A3 半無(wú)限彈性介質(zhì)界面的波反射 339
A3.1 P波和SV波的反射 339
A3.2 SH波的反射 351
A3.3 Rayleigh表面波 354
參考文獻(xiàn) 359
名詞索引 361