《工程振動試驗分析(第2版)》系統介紹了機械及工程結構的振動試驗分析理論和測量技術。《工程振動試驗分析(第2版)》共12章。第1~5章闡述有關振動測量的基本概念、信號適調和數據采集、傳感器技術及常規測量方法;第6、7章介紹振動信號的處理和分析基本理論、隨機振動的基本概念和信號分析,增加了拉氏變換與Z變換的比較及隨機減量法的內容;第8、9章著重介紹頻響分析和模態分析的物理概念和最基本的模態分析方法,并專題介紹了應變模態理論;第10、11章主要闡述振動和沖擊隔離理論與方法、機械故障信號分析和運行監測;第12章介紹結構振動試驗的模型理論,并專題介紹了模型模態分析的相似理論。全書由淺入深,著重基本概念和實驗技術的介紹,系統引入了現代振動實驗和分析技術,所引圖表和公式均充分考慮了工程可應用性。
《工程振動試驗分析(第2版)》可作為力學、航天航空、機械、精密儀器、汽車、動力、土木、工程物理等專業的高年級本科生和研究生的教材或參考用書,也可供從事相關研究和應用的廣大科研和工程技術人員學習與參考。
本書第1版自2004年問世以來,受到廣大讀者的歡迎,期間多次重印,使我們有機會在2011年第3次重印前對書中的錯誤和不足進行較系統的修訂。雖然如此,作者仍時常感到本書的內容難以完全滿足現行教學和技術普及發展的需求,因此,在讀者和出版社的鼓勵下,我們對原書進行適當的修改,以適應現行教學和技術發展的新趨勢。
在第2版中,我們更加注重工程觀念和標準化的貫徹,增加了一些常見傳感器的指標、材料和結構物性參數表、制造商信息和國家標準等內容,以方便讀者對工程應用有基本的了解。對更進一步的內容,文中在適當的地方標出相應的參考書,以方便讀者獲得更詳細的信息。全書的名詞術語也都盡可能根據國家標準的規定統一。同時,為方便讀者進一步閱讀英文文獻,也方便國際留學生理解中文講授的內容,本書給出了重要名詞術語的英文翻譯。為方便讀者閱讀的檢索,還編制了本書重要名詞術語漢英對照及索引。
為幫助讀者進一步理解本書的基本內容和概念,各章都編制了相應的復習思考題。
本版注重相關科學家的介紹,在不同章節對書中涉及的部分科學家進行簡要介紹,讓讀者能方便了解相關技術的開創者,了解科技發展的歷史,增加學習的趣味性。
作者2015年3月
陸秋海,清華大學航天航空學院教授,工程動力學研究所所長,工程力學系振動實驗室主任,兼清華大學強度與振動中心副主任,清華大學應用力學教育部重點實驗室副主任。主要學術兼職有:中國振動工程學會模態分析與試驗專業委員會常委,振動與噪聲專業委員會理事;北京市振動工程學會理事。主要研究方向為結構動力學與控制、損傷識別方法、模態理論及應用、非線性系統參數識別等。具有近20年結構動力學理論、實驗技術及應用研究和教學的經歷。作為負責人承擔有國家自然科學基金、863、921工程、國防協作、校基礎研究基金和橫向課題等.40余項。已發表論文90余篇,合作論著及教材2部,電子教案1份。曾獲國家級教學成果一等獎1項,北京市教學成果一等獎1項;獲國家發明專利3項,實用新型專利1項,軟件著作權1項。
李德葆,1959年畢業于浙江大學電機工程系,1962年清華大學工程力學研究班畢業;清華大學工程力學系振動實驗室的主要創建者之一,現為清華大學工程力學系教授,原振動實驗室主任。主要學術兼職有:中國力學學會會員、中國振動工程學會會員、模態分析與試驗專業委員會常委等。主要研究方向為振動模態理論及其應用、結構振動控制、結構損傷識別理論等。具有近30年的結構動力學理論、實驗分析與應用研究和教學的經歷;在國內外學術刊物和會議上發表論文80余篇,他所發展和完善的應變模態理論得到廣泛的應用。主要著作除本書外有:《實驗模態分析及其應用》《振動測量及試驗分析》《振動模態分析及其應用》《振動測試及應變電測基礎》。
第1章 振動測試概論
1-1 振動測試的一般意義
1-2 振動系統的力學模型和振動參數
1-3 簡諧振動的表示方法
1-4 周期振動的峰值、有效值和平均值
1-5 周期振動的頻譜表示法
1-6 振動測量方法
1-7 振動傳感器的原理及分類
1-8 振動測量的若干術語
1-9 振動測量儀器的主要性能指標
1-10 對數標尺與分貝表示法
1-11 機械振動、沖擊與狀態監測標準
習題
第2章 振動信號傳感器
2-1 慣性式傳感器的力學原理
2-2 位移計型慣性式拾振器的構成特點
2-3 動圈型磁電式速度拾振器
2-4 加速度計的構成特點
2-5 壓電式加速度計及其應用問題
2-6 伺服式加速度傳感器
2-7 關于周期信號測量中波形畸變的討論
2-8 振動傳感器的標定
2-9 電渦流傳感器
2-10 電容位移和加速度傳感器
2-11 壓阻式加速度計
2-12 其他常用傳感器和測量方法
習題
第3章 若干現代傳感器介紹
3-1 薄膜網格式壓力傳感器
3-2 智能傳感器
3-3 光學干涉法測量簡諧振動位移
3-4 激光多普勒外差干涉法測量位移、角度和速度
3-5 光纖陀螺
3-6 光纖加速度傳感器
3-7 無線傳感器及無線測試技術概述
習題
第4章 信號適調與數據采集
4-1 多路復用技術
4-2 通用放大
4-3 隔離
4-4 模數轉換
習題
第5章 機械振動的運動量和動特性參數的常用測量方法
5-1 概述
5-2 簡諧振動頻率的測量
5-3 兩個同頻簡諧振動相位差的測量
5-4 振動系統固有頻率的測量
5-5 衰減系數及相對阻尼系數的測量
5-6 質量或剛度的測量
5-7 周期振動總振級的測量
5-8 周期振動的頻譜分析
習題
第6章 振動信號的處理和分析(基本理論)
6-1 信號的分類
6-2 傅里葉變換
6-3 抽樣信號的傅里葉變換
6-4 離散傅里葉變換
6-5 數字信號分析中的抗混濾波和加窗
6-6 快速傅里葉變換
6-7 選帶傅里葉分析
6-8 功率譜與功率譜密度分析
6-9 線性系統的輸入與輸出關系
6-10 拉普拉斯變換與Z變換
習題
第7章 隨機振動的基本概念和信號分析
7-1 隨機振動的統計特性
7-2 相關分析
7-3 功率譜密度分析
7-4 隨機減量法
習題
第8章 機械阻抗法與頻響分析
8-1 振動系統機械阻抗和導納的概念
8-2 單自由度系統的頻響特性和導納曲線
8-3 單自由度約束系統導納的五種曲線及其特點
8-4 五種類型的導納曲線的比較
8-5 具有結構阻尼的情況
8-6 導納曲線分析法原理
習題
第9章 多自由度系統模態分析與試驗
9-1 多自由系統響應的模態疊加法
9-2 振動系統的物理模型和模態模型間的轉換
9-3 頻響函數
9-4 頻響函數的圖像
9-5 頻響函數的留數表示法
9-6 復模態問題
9-7 模態試驗準備及試驗設計
9-8 模態試驗常用激勵方法
9-9 單點寬頻帶激振條件下結構系統頻響函數的估計
9-10 頻域模態參數識別——單模態識別法
9-11 模態振型標準化
9-12 頻域模態參數識別——多模態識別法
9-13 應變模態分析及參數識別
習題
第10章 振動和沖擊控制的基本概念和方法
10-1 振源的隔離(主動隔振)
10-2 被動隔振(設備隔振)
10-3 振動隔離設計
10-4 沖擊隔離
10-5 動力消振器
10-6 阻尼處理
習題
第11章 機械故障信號的測量分析和運行監測
11-1 故障信號測量中通常應考慮的問題
11-2 信號調制現象及邊頻分析
11-3 倒頻譜分析
11-4 旋轉機械的故障信號分析
11-5 齒輪箱故障信號分析
11-6 工業機械的運行監測和故障診斷
習題
第12章 振動結構的模型理論
12-1 引言
12-2 量綱分析
12-3 模型理論
12-4 實驗模態分析中的模型律
12-5 關于畸變模型及模型試驗中的若干其他問題
習題
索引
參考文獻