描述
开 本: 16开纸 张: 胶版纸包 装: 平装-胶订是否套装: 否国际标准书号ISBN: 9787111614869
内容简介
本书可帮助读者快速掌握一定的工程振动基本理论，同时通过工程实例使读者提升解决工程实际问题的能力，以适应振动工程领域的飞速发展。全书共分为11章，除第1章绪论外，由上、下两篇组成，其中上篇简明地介绍了工程振动分析的5种实用而有效的方法；下篇系统地阐述了目前工程振动控制领域的5种主流的控制技术，同时介绍了工程振动分析与控制领域当前的应用与研究进展及工程应用实例。全书适时地引入了国内外前沿的研究成果，力求将近年来航天、航空、海洋、机械、车辆以及桥梁与建筑工程等领域中涌现出来的新技术、新概念、新装置和新材料介绍给读者。全书突出“淡化枯燥理论、突出工程实用”的特色，论述简明精炼，内容丰富、图文并茂，理论与实际紧密结合，实用性强。本书适合于高等院校工科专业研究生或高年级本科生振动相关课程使用，也可供工程领域从事产品研发和结构设计的技术人员参考。
目 录
前言
第1章绪论1
1.1振动的基本概念1
1.2工程中的振动问题2
1.3振动分析方法7
1.4振动控制方法7
上篇工程振动分析方法
第2章机械阻抗法10
2.1引言10
2.2机械阻抗的定义11
2.3基本元件的机械阻抗12
2.4系统的机械阻抗13
2.5系统的稳态响应14
第3章频响函数法18
3.1引言18
3.2单自由度系统的频响函数分析18
3.2.1黏性阻尼情形18
3.2.2结构阻尼情形21
3.3多自由度系统的频响函数分析23
3.3.1约束系统24
3.3.2自由系统25
3.4多自由度系统的稳态响应26
第4章模态分析法28
4.1引言28
4.2多自由度系统的实模态分析29
4.2.1无阻尼情形29
4.2.2经典阻尼情形31
4.2.3实模态频响函数矩阵31
4.3多自由度系统的复模态分析35
4.4一维弹性体的模态分析37
4.4.1纵向振动杆的模态分析37
4.4.2横向振动梁的模态分析41
4.5动态特征灵敏度分析44
4.5.1一阶特征值灵敏度45
4.5.2一阶特征向量灵敏度45
4.6试验模态分析47
4.6.1分类47
4.6.2技术流程49
4.6.3工程应用51
第5章传递矩阵法63
5.1引言63
5.2状态向量63
5.3基本单元的传递矩阵64
5.4系统的固有振动分析68
5.4.1系统的传递矩阵方程68
5.4.2离散系统的固有振动分析68
5.4.3扭转振动轴系的固有振动分析70
5.4.4弯曲振动梁的固有振动分析71
5.5系统的稳态响应72
第6章有限元法75
6.1引言75
6.2假设模态法75
6.3一维弹性体振动的有限元分析77
6.3.1网格划分77
6.3.2杆单元的质量阵和刚度阵78
6.3.3梁单元的质量阵和刚度阵79
6.3.4单元集成与稳态响应求解80
6.4常用有限元分析软件94
下篇工程振动控制技术
第7章隔振技术100
7.1引言100
7.2隔振原理100
7.2.1积极隔振101
7.2.2消极隔振101
7.3隔振特性102
7.4基础阻抗对隔振效果的影响103
7.5隔振器106
7.5.1钢弹簧隔振器106
7.5.2橡胶隔振器107
7.5.3橡胶空气弹簧107
7.5.4钢丝绳隔振器109
7.5.5金属橡胶隔振器109
7.6隔振系统111
7.6.1单级隔振系统111
7.6.2双级隔振系统111
7.6.3浮筏隔振系统113
7.7应用与研究进展114
7.7.1航天器隔振114
7.7.2舰船隔振120
7.8工程应用实例121
7.8.1纳米光刻机平台超低频隔振121
7.8.2光学遥感卫星微振动隔离123
7.8.3机载光电吊舱隔振124
7.8.4海洋平台隔振125
第8章动力吸振技术127
8.1引言127
8.2无阻尼动力吸振器128
8.2.1基本原理128
8.2.2设计要点128
8.3有阻尼动力吸振器129
8.3.1基本原理129
8.3.2设计要点130
8.4应用与研究进展131
8.4.1被动式动力吸振技术131
8.4.2主动式动力吸振技术134
8.5工程应用实例137
8.5.1多跨转子轴系临界振动控制137
8.5.2轻型客车动力总成振动控制139
8.5.3卫星飞轮振动控制139
8.5.4硬岩掘进机推进系统振动控制141
第9章黏弹阻尼技术144
9.1引言144
9.2材料的阻尼耗能机理144
9.3黏弹材料145
9.3.1概述145
9.3.2使用方法146
9.3.3附加阻尼结构/阻尼器146
9.4应用与研究进展148
9.4.1直升机旋翼摆振阻尼器148
9.4.2车辆与飞机的阻尼减振150
9.4.3主动约束层阻尼技术156
9.4.4阻尼合金157
9.5工程应用实例161
9.5.116m立式车床的振动控制161
9.5.2飞机发动机叶片的振动控制162
9.5.3机床床身摇摆振动控制162
第10章颗粒阻尼技术165
10.1引言165
10.2冲击阻尼技术165
10.3颗粒阻尼技术167
10.3.1概述167
10.3.2颗粒阻尼器167
10.3.3非阻塞性颗粒阻尼技术168
10.3.4颗粒阻尼减振机理与特性169
10.4应用与研究进展170
10.4.1航天工程领域170
10.4.2其他工程领域174
10.4.3理论分析方法176
10.5工程应用实例181
10.5.1全自动捆钞机的振动控制181
10.5.2卫星低温结构冷级面板的振动
控制183
10.5.3船用压缩机组机架振动控制184
第11章振动主动控制技术189
11.1引言189
11.2基本概念与技术原理189
11.3应用与研究进展190
11.3.1主动振动控制190
11.3.2半主动振动控制193
11.4机敏材料195
11.4.1压电材料195
11.4.2磁致伸缩材料198
11.4.3形状记忆合金200
11.4.4电流变流体203
11.4.5磁流变流体204
11.4.6磁流变弹性体206
11.5工程应用实例208
11.5.1快走丝线切割机电极丝的振动
主动控制208
11.5.2滚筒洗衣机的半主动振动
控制209
11.5.3铣床托盘式夹具系统的振动
主动控制212
11.5.4基于视觉反馈的光学P&T转台
的超低频振动主动控制213
11.5.5齿轮箱的振动主动控制215
11.5.6卫星激光通信望远镜机敏复合
平台设计217
参考文献220
第1章绪论1
1.1振动的基本概念1
1.2工程中的振动问题2
1.3振动分析方法7
1.4振动控制方法7
上篇工程振动分析方法
第2章机械阻抗法10
2.1引言10
2.2机械阻抗的定义11
2.3基本元件的机械阻抗12
2.4系统的机械阻抗13
2.5系统的稳态响应14
第3章频响函数法18
3.1引言18
3.2单自由度系统的频响函数分析18
3.2.1黏性阻尼情形18
3.2.2结构阻尼情形21
3.3多自由度系统的频响函数分析23
3.3.1约束系统24
3.3.2自由系统25
3.4多自由度系统的稳态响应26
第4章模态分析法28
4.1引言28
4.2多自由度系统的实模态分析29
4.2.1无阻尼情形29
4.2.2经典阻尼情形31
4.2.3实模态频响函数矩阵31
4.3多自由度系统的复模态分析35
4.4一维弹性体的模态分析37
4.4.1纵向振动杆的模态分析37
4.4.2横向振动梁的模态分析41
4.5动态特征灵敏度分析44
4.5.1一阶特征值灵敏度45
4.5.2一阶特征向量灵敏度45
4.6试验模态分析47
4.6.1分类47
4.6.2技术流程49
4.6.3工程应用51
第5章传递矩阵法63
5.1引言63
5.2状态向量63
5.3基本单元的传递矩阵64
5.4系统的固有振动分析68
5.4.1系统的传递矩阵方程68
5.4.2离散系统的固有振动分析68
5.4.3扭转振动轴系的固有振动分析70
5.4.4弯曲振动梁的固有振动分析71
5.5系统的稳态响应72
第6章有限元法75
6.1引言75
6.2假设模态法75
6.3一维弹性体振动的有限元分析77
6.3.1网格划分77
6.3.2杆单元的质量阵和刚度阵78
6.3.3梁单元的质量阵和刚度阵79
6.3.4单元集成与稳态响应求解80
6.4常用有限元分析软件94
下篇工程振动控制技术
第7章隔振技术100
7.1引言100
7.2隔振原理100
7.2.1积极隔振101
7.2.2消极隔振101
7.3隔振特性102
7.4基础阻抗对隔振效果的影响103
7.5隔振器106
7.5.1钢弹簧隔振器106
7.5.2橡胶隔振器107
7.5.3橡胶空气弹簧107
7.5.4钢丝绳隔振器109
7.5.5金属橡胶隔振器109
7.6隔振系统111
7.6.1单级隔振系统111
7.6.2双级隔振系统111
7.6.3浮筏隔振系统113
7.7应用与研究进展114
7.7.1航天器隔振114
7.7.2舰船隔振120
7.8工程应用实例121
7.8.1纳米光刻机平台超低频隔振121
7.8.2光学遥感卫星微振动隔离123
7.8.3机载光电吊舱隔振124
7.8.4海洋平台隔振125
第8章动力吸振技术127
8.1引言127
8.2无阻尼动力吸振器128
8.2.1基本原理128
8.2.2设计要点128
8.3有阻尼动力吸振器129
8.3.1基本原理129
8.3.2设计要点130
8.4应用与研究进展131
8.4.1被动式动力吸振技术131
8.4.2主动式动力吸振技术134
8.5工程应用实例137
8.5.1多跨转子轴系临界振动控制137
8.5.2轻型客车动力总成振动控制139
8.5.3卫星飞轮振动控制139
8.5.4硬岩掘进机推进系统振动控制141
第9章黏弹阻尼技术144
9.1引言144
9.2材料的阻尼耗能机理144
9.3黏弹材料145
9.3.1概述145
9.3.2使用方法146
9.3.3附加阻尼结构/阻尼器146
9.4应用与研究进展148
9.4.1直升机旋翼摆振阻尼器148
9.4.2车辆与飞机的阻尼减振150
9.4.3主动约束层阻尼技术156
9.4.4阻尼合金157
9.5工程应用实例161
9.5.116m立式车床的振动控制161
9.5.2飞机发动机叶片的振动控制162
9.5.3机床床身摇摆振动控制162
第10章颗粒阻尼技术165
10.1引言165
10.2冲击阻尼技术165
10.3颗粒阻尼技术167
10.3.1概述167
10.3.2颗粒阻尼器167
10.3.3非阻塞性颗粒阻尼技术168
10.3.4颗粒阻尼减振机理与特性169
10.4应用与研究进展170
10.4.1航天工程领域170
10.4.2其他工程领域174
10.4.3理论分析方法176
10.5工程应用实例181
10.5.1全自动捆钞机的振动控制181
10.5.2卫星低温结构冷级面板的振动
控制183
10.5.3船用压缩机组机架振动控制184
第11章振动主动控制技术189
11.1引言189
11.2基本概念与技术原理189
11.3应用与研究进展190
11.3.1主动振动控制190
11.3.2半主动振动控制193
11.4机敏材料195
11.4.1压电材料195
11.4.2磁致伸缩材料198
11.4.3形状记忆合金200
11.4.4电流变流体203
11.4.5磁流变流体204
11.4.6磁流变弹性体206
11.5工程应用实例208
11.5.1快走丝线切割机电极丝的振动
主动控制208
11.5.2滚筒洗衣机的半主动振动
控制209
11.5.3铣床托盘式夹具系统的振动
主动控制212
11.5.4基于视觉反馈的光学P&T转台
的超低频振动主动控制213
11.5.5齿轮箱的振动主动控制215
11.5.6卫星激光通信望远镜机敏复合
平台设计217
参考文献220
前 言
振动作为自然界普遍的物理现象之一, 是结构动力学领域一门传统而又重要的学科,与人类的生产活动息息相关。 随着科技的发展和时代的进步, 这门学科又焕发出前所未有的
勃勃生机。 在工程领域, 随着现代装备和产品向着精密、 高速、 高效和轻量化方向的不断发展, 越来越多复杂且棘手的振动问题需要人们加以解决, 由此带来了新技术、 新方法和新材料研究的热潮。 了解和掌握振动的基本理论, 合理有效地控制振动乃至利用振动, 既是工程领域从事产品研发和结构设计的技术人员必须掌握的专业技能, 同时也是即将步入社会、 从事上述相关工作的高等院校工科专业本科和研究生需要积淀的基本认知能力。
《工程振动与控制》 一书是编者部将实用的振动分析方法与控制技术有机结合的研究生教材, 自 2008 年出版以来受到了学生们和读者的认可。 在该书出版后的 10 年时间里,振动工程领域发生了日新月异的变化, 该书中的很多内容显得陈旧、 落后, 不能适应飞速发
展的社会需求。 为此, 在继续保持原书 “ 淡化枯燥理论、 突出工程实用” 特色的基础上,重新编写一部更能适应新形势发展的研究生教材已成为必然。
本书是编者在总结 20 年研究生振动课的教学经验以及科研成果的基础上, 通过对 《工程振动与控制》 一书大幅修改、 完善与补充, 并参考近年来 200 余篇国内外研究文献而重新编写完成的, 秉承了简明精练、 深入浅出、 内容丰富、 实用性强的特点。 全书共 11 章,包括绪论和上、 下两篇。 其中上篇主要介绍实用而有效的工程振动分析方法, 包括机械阻抗法、 频响函数法、 模态分析法、 传递矩阵法和有限元法这五种方法; 下篇主要介绍目前在工程振动控制领域中使用的主流振动控制技术, 包括隔振技术、 动力吸振技术、 黏弹阻尼技术、 颗粒阻尼技术和振动主动控制技术这五种技术。 本书的新颖之处在于针对每种振动控制技术, 配置了 “应用与研究进展” 一节, 力求将近年来航天、 航空、 海洋、 机械、 车辆以及桥梁与建筑工程等领域中涌现出 来 的 新 技 术、 新 概 念、 新 装 置 和 新 材 料 引 入 到 书 中,同时配以大量实例。
本书涵盖的内容可供 32 ~ 54 学时的高等院校工科专业研究生或高年级本科生的相关课程使用, 也可供相关的教师与工程技术人员参考。衷心感谢西安交通大学研究生院研究生精品课程建设项目的宝贵资助!限于编者的水平, 书中难免存在疏漏错误之处, 恳请读者批评指正。
编 者
于西安交通大学
勃勃生机。 在工程领域, 随着现代装备和产品向着精密、 高速、 高效和轻量化方向的不断发展, 越来越多复杂且棘手的振动问题需要人们加以解决, 由此带来了新技术、 新方法和新材料研究的热潮。 了解和掌握振动的基本理论, 合理有效地控制振动乃至利用振动, 既是工程领域从事产品研发和结构设计的技术人员必须掌握的专业技能, 同时也是即将步入社会、 从事上述相关工作的高等院校工科专业本科和研究生需要积淀的基本认知能力。
《工程振动与控制》 一书是编者部将实用的振动分析方法与控制技术有机结合的研究生教材, 自 2008 年出版以来受到了学生们和读者的认可。 在该书出版后的 10 年时间里,振动工程领域发生了日新月异的变化, 该书中的很多内容显得陈旧、 落后, 不能适应飞速发
展的社会需求。 为此, 在继续保持原书 “ 淡化枯燥理论、 突出工程实用” 特色的基础上,重新编写一部更能适应新形势发展的研究生教材已成为必然。
本书是编者在总结 20 年研究生振动课的教学经验以及科研成果的基础上, 通过对 《工程振动与控制》 一书大幅修改、 完善与补充, 并参考近年来 200 余篇国内外研究文献而重新编写完成的, 秉承了简明精练、 深入浅出、 内容丰富、 实用性强的特点。 全书共 11 章,包括绪论和上、 下两篇。 其中上篇主要介绍实用而有效的工程振动分析方法, 包括机械阻抗法、 频响函数法、 模态分析法、 传递矩阵法和有限元法这五种方法; 下篇主要介绍目前在工程振动控制领域中使用的主流振动控制技术, 包括隔振技术、 动力吸振技术、 黏弹阻尼技术、 颗粒阻尼技术和振动主动控制技术这五种技术。 本书的新颖之处在于针对每种振动控制技术, 配置了 “应用与研究进展” 一节, 力求将近年来航天、 航空、 海洋、 机械、 车辆以及桥梁与建筑工程等领域中涌现出 来 的 新 技 术、 新 概 念、 新 装 置 和 新 材 料 引 入 到 书 中,同时配以大量实例。
本书涵盖的内容可供 32 ~ 54 学时的高等院校工科专业研究生或高年级本科生的相关课程使用, 也可供相关的教师与工程技术人员参考。衷心感谢西安交通大学研究生院研究生精品课程建设项目的宝贵资助!限于编者的水平, 书中难免存在疏漏错误之处, 恳请读者批评指正。
编 者
于西安交通大学
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