Advanced Mechanics Of Materials And Applied Elasticity pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:CRC Pr I Llc

作者:Blanchard, Alain 编

出品人:

页数:992

译者:

出版时间:2005-8

价格:$ 164.92

装帧:HRD

isbn号码:9780849398995

丛书系列:

图书标签:

材料力学
弹性力学
高级力学
固体力学
应力分析
变形分析
材料科学
工程力学
结构力学
有限元分析

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具体描述

This book presents both differential equation and integral formulations of boundary value problems for computing the stress and displacement fields of solid bodies at two levels of approximation - isotropic linear theory of elasticity as well as theories of mechanics of materials. Moreover, the book applies these formulations to practical solutions in detailed, easy-to-follow examples. "Advanced Mechanics of Materials and Applied Elasticity" presents modern and classical methods of analysis in current notation and in the context of current practices. The author's well-balanced choice of topics, clear and direct presentation, and emphasis on the integration of sophisticated mathematics with practical examples offer students in civil, mechanical, and aerospace engineering an unparalleled guide and reference for courses in advanced mechanics of materials, stress analysis, elasticity, and energy methods in structural analysis.

《结构动力学导论：理论基础与工程应用》书籍概述：《结构动力学导论：理论基础与工程应用》旨在为结构工程师、土木工程师、机械工程师以及高年级本科生和研究生提供一个全面且深入的结构动力学学习资源。本书的核心目标是建立坚实的理论基础，同时紧密结合实际工程问题，使读者能够有效地分析和设计抵抗动态载荷（如地震、风荷载、机械振动等）的结构系统。全书内容组织逻辑清晰，从基础概念逐步深入到复杂的分析方法和实际工程案例，确保学习的循序渐进性。第一部分：动力学基础与单自由度系统分析本部分是全书的基石，重点介绍描述结构动态行为所必需的基本物理概念和数学工具。第一章：结构动力学的基本概念本章首先界定结构动力学与静力学的区别，强调时间在动态分析中的核心作用。详细阐述了系统的自由度（DOF）概念，并介绍了常用的坐标系和位移描述方法。随后，引入了惯性力、阻尼力（粘性阻尼与库仑阻尼模型）以及弹簧刚度的物理意义及其在微分方程中的表示。本章还初步介绍了振动分析的必要性，包括特征值问题的引入。第二章：无阻尼单自由度（SDOF）系统的自由振动本章专注于最简单的动态系统——理想化的无阻尼 SDOF 系统。推导了系统的运动微分方程，即牛顿第二定律在振动问题中的应用形式。详细求解该二阶常微分方程，导出周期性解的形式。深入探讨了固有频率 $(omega_n)$ 和周期 $(T)$ 的物理意义，并解释了初始条件（初始位移和初始速度）如何决定系统的特定振动模式。第三章：有阻尼单自由度系统的自由振动引入阻尼对系统行为的影响。系统地分析了三种主要的阻尼情况：无阻尼、欠阻尼、临界阻尼和过阻尼。对于欠阻尼情况，详细推导了对数衰减率 $(delta)$ 的公式，并解释了它与阻尼比 $(zeta)$ 的关系。通过数值和图形分析，对比了不同阻尼水平下系统的响应衰减特性，为理解能量耗散机制奠定基础。第四章：单自由度系统的受迫振动（谐响应）本章将分析外部周期性载荷（简谐力）作用下的系统响应。推导了受迫振动微分方程，并重点分析了稳态响应。深入讨论了频率比 $(r = omega / omega_n)$ 的概念，并绘制了动态放大系数（Magnification Factor, $M_f$）曲线。详细解释了共振现象的物理机制、共振时系统的最大响应，以及工程中如何通过增加阻尼或改变系统刚度来避免或控制共振。第五章：单自由度系统的瞬态响应与冲击响应本章关注非周期性载荷（如脉冲载荷、冲击载荷或突加载荷）下的系统行为。对于突加载荷（单位阶跃输入），系统响应被称为单位脉冲响应函数。利用卷积积分（Duhamel 积分）的理论基础，推导出系统对任意输入激励的瞬态响应的一般形式。通过具体的冲击载荷实例（如半正弦波或方波），演示如何应用这些积分求解实际的瞬态问题。第二部分：多自由度系统分析在掌握了 SDOF 系统的分析方法后，本部分将系统的复杂性提升到具有多个独立运动变量的多自由度（MDOF）系统。第六章：自由度和运动方程的建立系统地介绍建立 MDOF 系统运动方程的方法，主要聚焦于拉格朗日法和虚功原理（广义力法）。详细讲解了系统的质量矩阵 $(mathbf{M})$、刚度矩阵 $(mathbf{K})$ 和阻尼矩阵 $(mathbf{C})$ 的构成。阐明了这些矩阵的物理意义及其对系统动力特性的决定性作用。第七章：无阻尼多自由度系统的自由振动本章的核心是求解齐次 MDOF 运动方程 $mathbf{M}ddot{mathbf{x}} + mathbf{K}mathbf{x} = mathbf{0}$。引入特征值问题，即求解 $det(mathbf{K} - omega^2 mathbf{M}) = 0$，从而得到系统的固有频率（特征值）和主振型（特征向量）。详细阐述了模态分析的概念，解释了模态向量的正交性，并演示如何利用模态坐标变换将耦合的微分方程组解耦为一组独立的 SDOF 系统（模态坐标下的方程）。第八章：模态分析与响应计算基于解耦的模态坐标，本章阐述如何计算 MDOF 系统的受迫响应。首先计算系统的模态参与系数，然后利用单自由度系统的受迫响应公式计算各模态下的响应，最后通过模态叠加法（Modal Superposition Method）合成系统的总响应。本章强调了模态分析在振型分解反应谱法中的重要性。第九章：阻尼对多自由度系统的影响讨论阻尼矩阵 $mathbf{C}$ 的引入对系统特性方程的影响。重点分析了比例阻尼（Rayleigh Damping）和非比例阻尼的情况。对于比例阻尼，证明了其仍可实现模态解耦；对于更复杂的非比例阻尼，介绍了近似解耦的方法和数值迭代的必要性。第三部分：工程应用与高级主题本部分将理论分析扩展到实际工程领域，包括对外部激励的建模和高级分析技术。第十章：地震工程中的结构动力学这是本书应用性最强的章节之一。详细介绍了地震动（地面加速度）的输入模型，包括时程记录和反应谱。重点讲解了反应谱分析法，解释了如何利用谱值和模态贡献来估算结构的峰值响应，以及 SRSS（Square Root of Sum of Squares）和 CQC（Complete Quadratic Combination）等组合规则的应用。第十一章：周期性与瞬态载荷下的响应分析系统地讨论了风荷载、机械振动等周期性载荷下的稳态和瞬态响应。引入了傅里叶变换作为分析周期性输入的强大工具，解释了如何将复杂的周期性载荷分解为谐波分量，并利用模态叠加法求解。第十二章：有限元法在结构动力学中的应用从概念层面介绍如何利用有限元方法（FEM）来离散化连续结构，从而获得大规模 MDOF 系统的质量、刚度和阻尼矩阵。探讨了超模态分析（Mode Superposition Method in FEM Context）的基本流程，以及如何选择足够多的模态进行精确的动力响应计算。第十三章：非线性动力学概述简要引入非线性动力学的基础概念，包括材料非线性和几何非线性。重点介绍了当结构进入屈服或大变形范围时，线性动力学方法的局限性，并概述了如直接积分法等求解非线性问题的基本数值方法。本书特色：理论与实践并重：每章均配有详细的工程实例分析，帮助读者将抽象的数学模型与真实的结构响应联系起来。清晰的数学推导：所有关键公式均提供完整、易于理解的推导过程，强调物理意义而非单纯的公式罗列。全面的工具介绍：不仅涵盖传统的解析方法，也为读者理解现代工程软件背后的动力学原理打下坚实基础。详尽的图表和算例：大量使用示意图、响应曲线和数值算例来阐明复杂的动力学现象，如阻尼效果、共振行为和模态形状。本书是结构动力学领域的一部深度参考资料，适合需要掌握从基础振动理论到复杂工程动力响应分析的专业人士和学生。