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《結(jié)構(gòu)振動(dòng)與控制的理論及應(yīng)用》是土木工程與測(cè)繪專業(yè)的一部教材，以結(jié)構(gòu)振動(dòng)與控制課程的知識(shí)體系為框架，結(jié)合筆者在美國訪學(xué)期間教授《Linear Vibration》和《Analytical Methods in Vibration》課程的研究成果以及筆者多年來在振動(dòng)領(lǐng)域發(fā)表的學(xué)術(shù)論文為基礎(chǔ)而編寫。教材涵蓋了單自由度系統(tǒng)振動(dòng)、分析動(dòng)力學(xué)建模、多自由系統(tǒng)振動(dòng)、復(fù)模態(tài)分析、連續(xù)體振動(dòng) 、振動(dòng)分析近似方法、現(xiàn)代振動(dòng)控制方法、現(xiàn)代振動(dòng)研究專題等內(nèi)容。 價(jià)值和意義： 1. 使學(xué)生在了解結(jié)構(gòu)振動(dòng)與控制理論框架基礎(chǔ)上，能夠掌握結(jié)構(gòu)振動(dòng)的基本理論和分析、計(jì)算方法，并能初步應(yīng)用理論研究解決工程中的各種振動(dòng)問題。 2. 使學(xué)生了解結(jié)構(gòu)振動(dòng)發(fā)展的新趨勢(shì)及其面臨的挑戰(zhàn)，同時(shí)為學(xué)習(xí)其他專業(yè)課打下基礎(chǔ)。 3. 將填補(bǔ)現(xiàn)有國內(nèi)振動(dòng)與控制類課程的知識(shí)體系空白，建立和世界接軌的完善振動(dòng)與控制課程知識(shí)體系。 4. 建立網(wǎng)絡(luò)平行參考工程實(shí)踐庫，使學(xué)生能夠更好的將理論與實(shí)際相結(jié)合。 使用對(duì)象： 土木工程、機(jī)械工程、力學(xué)碩士研究生或者力學(xué)專業(yè)本科高年級(jí)學(xué)生。

趙翔，西南石油大學(xué)副教授,從事梁結(jié)構(gòu)的多物理場(chǎng)振動(dòng)理論和應(yīng)用研究。主持國家自然科學(xué)基金2項(xiàng)。在國內(nèi)外學(xué)術(shù)期刊發(fā)表論文28篇，SCI檢索20篇，EI檢索3篇，教改論文2篇。朱偉東，美國馬里蘭大學(xué)教授，研究方向結(jié)構(gòu)振動(dòng)與控制。朱一林，西南石油大學(xué)副研究員，新加坡國立大學(xué)博士后，研究方向固體力學(xué)。李映輝，西南交通大學(xué)教授，博導(dǎo)，主要研究結(jié)構(gòu)振動(dòng)與控制。王琦、孟詩瑤均為西南石油大學(xué)土木工程專業(yè)碩士研究生。

目錄


第1章緒論(1)

11概述(1)

12經(jīng)典的工程振動(dòng)問題(1)

13振動(dòng)的分類(4)
131按振動(dòng)系統(tǒng)的自由度數(shù)目劃分(4)
132按數(shù)學(xué)描述振動(dòng)的微分方程的形式劃分(4)
133按激勵(lì)的有無和性質(zhì)劃分(5)

14振動(dòng)問題研究的步驟(5)
141使用數(shù)學(xué)工具解決振動(dòng)問題的步驟(5)
142使用有限元分析研究的步驟(6)
143使用實(shí)驗(yàn)手段解決振動(dòng)問題的步驟(7)
144使用機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能、大數(shù)據(jù)等最新手段解決振動(dòng)問題的步驟
(7)

15章節(jié)簡(jiǎn)介(8)


第2章單自由度系統(tǒng)的振動(dòng)(9)

21單自由度系統(tǒng)的自由振動(dòng)(9)
211無阻尼自由振動(dòng)(9)
212無阻尼自由振動(dòng)固有頻率的確定(10)
213有阻尼自由振動(dòng)(12)

22單自由度系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng)(17)
221簡(jiǎn)諧激勵(lì)下的強(qiáng)迫振動(dòng)(18)
222任意周期激勵(lì)下的強(qiáng)迫振動(dòng)(22)
223任意激勵(lì)下的強(qiáng)迫振動(dòng)(25)
224基礎(chǔ)(支承)運(yùn)動(dòng)引起的強(qiáng)迫振動(dòng)(32)


第3章分析動(dòng)力學(xué)(36)

31約束與廣義坐標(biāo)(36)
311約束的概念(36)
312約束力(37)
313自由度(37)
314廣義坐標(biāo)(38)

32虛功原理(39)
321虛位移與實(shí)位移(39)
322虛功和理想約束(40)
323虛功原理(41)

33達(dá)朗貝爾原理(42)

34哈密頓原理(44)

35拉格朗日方程(47)


第4章多自由度系統(tǒng)的振動(dòng)(58)

41多自由度系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)方程(58)

42多自由度系統(tǒng)的自由振動(dòng)(59)
421無阻尼系統(tǒng)的自由振動(dòng)(59)
422主振型的正交性(61)
423振型矩陣和正則振型矩陣(62)
424主坐標(biāo)和正則坐標(biāo) (63)
425振型疊加法(63)
426特征方程的零根(63)

43多自由度系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng)(65)
431無阻尼系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng)(65)
432有阻尼系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動(dòng)(66)


第5章復(fù)模態(tài)分析(75)

51復(fù)模態(tài)理論(75)
511對(duì)稱阻尼矩陣(75)
512復(fù)振型(76)
513解耦變化(77)

52復(fù)模態(tài)響應(yīng)分析(85)
521穩(wěn)態(tài)諧波響應(yīng)(85)
522非結(jié)構(gòu)阻尼系統(tǒng)的頻率響應(yīng)函數(shù)矩陣(88)


第6章連續(xù)體系統(tǒng)的振動(dòng)(93)

61弦和桿的振動(dòng)(93)
611弦的橫向振動(dòng)(93)
612桿的縱向振動(dòng)(98)
613軸的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)(100)

62梁的橫向振動(dòng)(102)
621歐拉-伯努利梁的橫向振動(dòng)微分方程(103)
622邊界條件和初始條件(104)
623哈密頓變分原理建模(104)
624固有頻率和振型函數(shù)(105)
625主振型的正交性(109)
626梁橫向振動(dòng)的強(qiáng)迫響應(yīng)(110)
627軸向荷載對(duì)梁彎曲振動(dòng)的影響(114)

63特征值問題(115)
631邊值問題(115)
632特征值問題的一般公式(116)

64連續(xù)系統(tǒng)的無阻尼響應(yīng)(120)
641連續(xù)系統(tǒng)無阻尼的特征值問題(120)


第7章振動(dòng)分析的近似方法(127)

71假設(shè)振型法(127)

72伽遼金法(130)

73配置法(132)

74瑞利法(133)

75自伴隨連續(xù)系統(tǒng)(136)

76Kank商(138)


第8章現(xiàn)代振動(dòng)控制方法(145)

81現(xiàn)代控制理論(145)
811動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)描述(145)
812動(dòng)態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性(146)
813線性定常系統(tǒng)的能控性(148)
814線性定常系統(tǒng)的能觀性(148)
815線性系統(tǒng)能控性與能觀性的對(duì)偶關(guān)系(149)

82主動(dòng)控制(149)
821主動(dòng)控制的原理(149)
822主動(dòng)控制的實(shí)現(xiàn)裝置(150)
823主動(dòng)控制的算法(152)

83被動(dòng)控制(162)
831隔振(162)
832吸振(164)

84智能控制(166)
841模糊邏輯控制(166)
842神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制(170)
843簡(jiǎn)單遺傳算法控制(174)
844智能控制算法的組合應(yīng)用(177)
845智能控制系統(tǒng)展望(178)


第9章現(xiàn)代振動(dòng)研究專題(180)

91基于格林函數(shù)的動(dòng)力響應(yīng)(180)
911控制方程(180)
912穩(wěn)態(tài)動(dòng)力學(xué)問題的格林函數(shù)(181)
913常數(shù)的確定(183)
914數(shù)值結(jié)果與討論(184)

92裂紋梁的動(dòng)力響應(yīng)(187)
921具有阻尼效應(yīng)的歐拉-伯努利梁的格林函數(shù)(187)
922梁裂紋截面的局部剛度模型(188)
923單裂紋梁的格林函數(shù)(189)
924多裂紋梁的格林函數(shù)(190)
925數(shù)值結(jié)果與討論(195)

93熱彈性耦合的動(dòng)力響應(yīng)(199)
931Timoshenko梁熱彈性耦合振動(dòng)的控制方程(199)
932熱傳導(dǎo)方程的穩(wěn)態(tài)格林函數(shù)(201)
933振動(dòng)方程的穩(wěn)態(tài)格林函數(shù)(203)
934熱彈性耦合振動(dòng)系統(tǒng)的解耦(204)
935Timoshenko梁熱彈性耦合振動(dòng)的解析解(205)
936數(shù)值結(jié)果與討論(206)

94能量俘獲的動(dòng)力響應(yīng)(215)
941懸臂單變形壓電能量采集器的Timoshenko梁模型(215)
942穩(wěn)態(tài)機(jī)電Timoshenko梁模型(218)
943穩(wěn)態(tài)機(jī)電Timoshenko梁模型的閉式解析解(219)
944具體案例研究：諧波基礎(chǔ)激勵(lì)(223)
945數(shù)值結(jié)果與分析(224)


附錄A單位階躍函數(shù)和單位脈沖函數(shù)(228)

A1單位階躍函數(shù)(228)

A2單位脈沖函數(shù)(228)

附錄B傅里葉級(jí)數(shù)(230)

附錄C傅里葉變換(231)

附錄D拉普拉斯變換(233)

參考文獻(xiàn)(236)