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韩清凯，翟敬宇，张昊 著

图书标签:

• 机械动力学
• 动力学仿真
• MATLAB仿真
• SimMechanics
• 机械设计
• 振动理论
• 控制理论
• 机器人动力学
• 有限元分析
• 工程力学

出版社： 武汉理工大学出版社

ISBN：9787562956297

版次：1

商品编码：12202669

包装：平装

丛书名： 高等学校研究生精品课程教材

开本：16开

出版时间：2017-10-01

用纸：胶版纸

正文语种：中文

内容简介

　　《机械动力学基础及其仿真方法》简要介绍了机械动力学与振动的发展历史、现状、研究方法及其发展趋势，系统介绍了质点和刚体动力学、多刚体系统动力学、机械振动学等基础理论，接着对机械结构系统的刚柔耦合动力学、板壳结构动力学、转子系统和齿轮系统的动力学与振动理论进行了详细阐述，后在非线性振动理论的基础上对典型机械结构和系统的非线性动力学与振动问题进行了分析。为了实现对机械动力学与振动问题的深入理论研究，《机械动力学基础及其仿真方法》引入了数字仿真方法，给出了主要问题研究所用的仿真程序，以及相应的数值算例。

目录

1 绪论
1．1 机械动力学基础理论发展历程
1．2 机械结构系统动力学与振动问题的典型应用
1．3 机械动力学与振动问题的数值模拟方法

上篇 基础理论
2 质点和刚体动力学
2．1 质点运动学
2．2 质点动力学
2．3 功、动能、势能与能量守恒定律
2．4 刚体运动的描述方法
2．5 刚体动力学
2．6 算例
3 多刚体系统动力学
3．1 多刚体系统运动学原理
3．2 多刚体系统动力学原理
3．3 两自由度机械臂动力学分析
3．4 三自由度机械臂动力学分析
3．5 算例
4 离散系统振动和连续体振动理论
4．1 离散系统振动的基本概念
4．2 单自由度振动系统的强迫响应
4．3 多自由度系统的振动分析
4．4 连续体振动的基本方程
4．5 连续梁振动的固有特性分析
4．6 不同边界条件下连续梁的弯曲振动

中篇 机械结构与系统动力学
5 刚柔耦合多体系统动力学
5．1 刚柔耦合系统动力学建模原理
5．2 中心刚体�踩嵝曰�械臂系统的动力学模型
5．3 两杆刚柔耦合机械臂动力学模型
5．4 中心刚体�踩嵝曰�械臂动力学特性分析实例
5．5 两杆刚柔耦合机械臂动力学特性分析实例
6 板壳结构动力学
6．1 Kirchhoff 薄板理论
6．2 薄板动力学方程建立
6．3 四边简支边界条件下薄板的固有特性
6．4 悬臂边界条件下薄板的固有特性
6．5 薄板动力学分析算例
6．6 薄壳动力学基本原理
6．7 薄壁圆柱壳的固有特性
6．8 薄壁圆柱壳动力学分析算例
7 转子系统动力学
7．1 转子系统涡动运动的基本特性
7．2 转子系统的陀螺效应
7．3 转子系统动力学方程的建立方法
8 齿轮系统动力学
8．1 齿轮系统动力学建模基本原理
8．2 齿轮啮合刚度及齿轮啮合动力学模型
8．3 齿轮系统动力学分析的有限元法
8．4 齿轮系统的固有特性分析
8．5 齿轮系统的不平衡振动响应

下篇 非线性振动与分岔混沌
9 非线性振动理论
9．1 Duffing系统的多尺度法解析分析
9．2 Duffing系统的渐近法解析分析
9．3 Duffing系统的周期运动稳定性
10 非线性系统分岔与混沌理论
10．1 分岔基本理论
10．2 混沌基本理论
10．3 几种经典混沌系统的数值模拟
10．4 Duffing系统的分岔与混沌
11 多体系统非线性动力学
11．1 受控平面二自由度机械臂的动力学方程
11．2 受控平面二自由度机械臂的周期运动仿真
11．3 受控平面二自由度机械臂的混沌运动仿真
12 薄板非线性动力学与振动
12．1 悬臂薄板的几何非线性动力学方程
12．2 悬臂薄板的几何非线性振动分析
12．3 悬臂薄板的几何非线性振动数值仿真
12．4 悬臂薄板的材料非线性动力学方程
12．5 考虑材料非线性的悬臂薄板固有特性的解析分析
12．6 考虑材料非线性的悬臂薄板固有特性算例
13 转子系统的非线性振动
13．1 碰摩转子系统动力学模型
13．2 周期运动稳定性的Floquet理论
13．3 碰摩转子系统周期运动稳定性算例
13．4 支点不对中转子系统的动力学模型
13．5 支点不对中对转子系统固有特性和振动响应的影响
14 齿轮系统的非线性振动
14．1 齿轮啮合动态激励的非线性特性
14．2 齿轮啮合动态激励的描述方法
14．3 齿轮系统扭转动力学模型
14．4 齿轮系统扭转振动的非线性分析算例
参考文献
附录A

《现代材料科学导论》 内容简介： 本书旨在为读者提供一个全面而深入的现代材料科学入门。我们从材料的本质出发，探讨原子结构、晶体学以及材料的微观结构如何决定其宏观性能。本书将带领您了解金属、陶瓷、聚合物和复合材料等主要材料类别，深入剖析它们的特性、制备方法以及在不同领域中的应用。 第一部分：材料的基础原理 原子与分子： 我们将从最基本的层面开始，回顾原子模型、化学键的类型（离子键、共价键、金属键、范德华力）以及它们在材料结构中的作用。理解不同键合方式如何影响材料的强度、熔点和导电性。 晶体结构与缺陷： 深入研究常见的晶体结构，如立方晶系、六方晶系等，以及非晶态材料的结构。重点阐述晶体缺陷（点缺陷、线缺陷、面缺陷）的存在及其对材料性能的显著影响，例如位错如何促进金属的塑性变形。 相图与相变： 学习如何解读相图，理解不同组分和温度下材料存在的稳定相。探讨相变过程，如固态相变、熔化和凝固，以及这些过程如何影响材料的微观组织和最终性能。 第二部分：主要材料类别及其特性 金属材料： 详细介绍金属的晶体结构、强化机制（固溶强化、晶粒细化强化、沉淀强化、形变强化）以及金属合金的性能调控。涵盖常见金属材料如钢铁、铝合金、铜合金等的特性和应用。 陶瓷材料： 探讨陶瓷的无机非金属特性，理解其高硬度、高熔点、良好的绝缘性和耐腐蚀性。介绍氧化物、氮化物、碳化物等陶瓷材料的结构、性能特点及其在电子、航空航天、生物医学等领域的应用。 聚合物材料： 深入研究聚合物的分子链结构、链段运动以及高分子材料的力学性能（弹性、塑性、粘弹性）。分析热塑性塑料、热固性塑料和弹性体的区别及其应用。 复合材料： 解释复合材料的概念，即由两种或多种不同材料通过物理或化学方法结合而成，以获得单一材料无法达到的优异性能。重点介绍纤维增强复合材料（如碳纤维增强聚合物）和颗粒增强复合材料的结构设计、界面结合及其在轻量化结构中的优势。 第三部分：材料的性能与表征 力学性能： 详细阐述材料的强度、硬度、韧性、疲劳、蠕变等力学性能。介绍相关的试验方法，如拉伸试验、冲击试验、硬度试验等，以及如何通过材料设计来优化力学性能。 热学性能： 讨论材料的比热容、导热系数、热膨胀系数等热学参数，以及它们在高温应用和热管理中的重要性。 电学与磁学性能： 介绍材料的导电性、绝缘性、半导体特性以及磁性材料的分类与应用，重点关注其在电子器件中的作用。 光学性能： 探讨材料的透明、不透明、反射、折射等光学特性，以及它们在光学仪器、显示技术等领域的应用。 材料表征技术： 介绍用于研究材料微观结构和成分的常用技术，如光学显微镜、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、X射线衍射（XRD）、能谱分析（EDS）等，并说明它们在材料分析中的作用。 第四部分：先进材料与未来发展 纳米材料： 介绍纳米材料的概念及其独特的尺寸效应，探讨纳米颗粒、纳米线、纳米管等在催化、医药、能源等领域的潜在应用。 智能材料： 讨论能够响应外界刺激（如温度、光、电、磁场）并改变自身性质的智能材料，如形状记忆合金、压电材料、光致变色材料等。 生物材料： 介绍用于与生物系统相互作用的材料，如用于植入物、药物递送、组织工程的生物相容性材料。 可持续材料与绿色制造： 探讨材料科学在环境保护和可持续发展中的作用，介绍可再生材料、可降解材料以及绿色制造工艺。 本书结构清晰，语言生动，辅以大量图表和实例，旨在帮助不同背景的读者建立对现代材料科学的系统认知，为进一步深入学习和研究奠定坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我对书中关于振动分析的部分印象尤为深刻。振动是机械系统中一个非常普遍且重要的问题，而这本书对振动理论的讲解非常全面。从自由振动、受迫振动，到阻尼振动，再到共振现象，书中都进行了详细的阐述。让我觉得非常有价值的是，书中不仅讲解了理论知识，还提供了实际的仿真案例。我尝试着跟着书中的例子，在Simulink中搭建了一个简单的振动模型，并对不同阻尼系数和激励频率下的系统响应进行了仿真。看到仿真结果与理论预测一致时，我感到非常兴奋。这本书让我对如何分析和控制机械系统的振动有了更清晰的认识，这对于我后续的工程实践具有重要的指导意义。

评分☆☆☆☆☆

这本书的章节安排逻辑清晰，结构完整。从最基本的概念到复杂的系统分析，再到仿真实践，整个流程非常顺畅。每个章节都承上启下，为理解下一章的内容打下基础。我特别喜欢书中关于“模型降阶”的章节，这在处理高自由度系统时非常实用。作者通过具体的例子，展示了如何利用特征值分解等方法，将复杂的动力学模型简化为更易于处理的低阶模型，而又不损失关键的动力学特性。这对于我理解一些大型机械系统的动力学行为非常有启发。

评分☆☆☆☆☆

《机械动力学基础及其仿真方法》在理论的深度和广度上都给我留下了深刻的印象。它并没有回避一些更高级的理论，比如多体动力学、振动模态分析等，但处理的方式非常巧妙。作者将这些复杂概念拆解成易于理解的模块，并与前面讲到的基础知识巧妙地衔接起来。例如，在讲解多体系统时，它会回顾之前学习的单体系统的动力学方程，然后逐步引入约束力和关节力矩的概念，最终构建出整个系统的动力学模型。这种循序渐进的学习路径，让我觉得即使面对复杂的系统，也能找到入手点，逐步攻克。书中关于自由度、约束、广义坐标等概念的讲解也十分清晰，为理解更复杂的动力学模型打下了坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我带来的最大惊喜，在于它对仿真方法的讲解。我一直觉得动力学建模只是第一步，真正有价值的是能够通过仿真来预测系统的行为，从而指导设计和优化。这本书在这方面做得非常出色。它详细介绍了各种常用的仿真软件，比如MATLAB/Simulink，以及一些更专业的领域内工具。作者并没有仅仅停留在介绍软件界面和基本操作，而是着重讲解了如何在这些软件中实现动力学方程的数值求解。我特别注意到书中关于离散化方法和数值积分算法的章节，比如欧拉法、龙格-库塔法等等。作者不仅给出了这些方法的数学原理，还通过具体的算例展示了如何选择合适的算法，以及不同算法对仿真精度和效率的影响。这让我明白，仿真并非“黑箱操作”，而是需要理解其背后的数学原理才能做出明智的选择。

评分☆☆☆☆☆

总的来说，《机械动力学基础及其仿真方法》是一本非常适合机械工程领域的学生和工程师的教材。它既有扎实的理论基础，又有丰富的实践案例，能够帮助读者深入理解机械动力学的核心概念，并掌握使用仿真工具解决实际工程问题的能力。我强烈推荐这本书给任何对机械动力学感兴趣的人。它不仅能够提升你的理论水平，更重要的是能够培养你的工程实践能力，让你在面对复杂的机械系统时，能够更加自信和从容。这本书的价值，在于它真正做到了“授人以渔”，让你能够独立地去分析和解决问题。

评分☆☆☆☆☆

这本书的案例分析部分是我认为最宝贵的财富。理论知识如果脱离实际，就很难真正掌握。这本书收录了大量的工程实例，从简单的单自由度振动系统，到复杂的机器人手臂和车辆悬挂系统，几乎涵盖了机械动力学应用的各个方面。每个案例都从建立物理模型开始，然后推导出动力学方程，最后进行仿真分析，并对仿真结果进行讨论。我特别喜欢书中对共振现象、阻尼对系统响应的影响等问题的深入探讨，这些都是实际工程中经常遇到的挑战。通过这些案例，我不仅学习了如何应用动力学理论，更学会了如何将抽象的数学模型与具体的物理现象联系起来，如何分析和解释仿真结果，甚至是如何利用仿真结果来优化设计参数，降低系统故障的风险。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格非常接地气，阅读起来没有压力。作者并没有使用过于晦涩难懂的专业术语，即使是一些复杂的概念，也通过形象的比喻和生动的例子来解释，让读者更容易理解。我尤其喜欢书中对物理直觉的培养，它不仅仅是告诉我们“是什么”，更重要的是引导我们思考“为什么”。比如，在讲解阻尼时，作者会引导读者想象空气阻力、摩擦力等现实中的阻尼效应，从而理解阻尼在机械系统中的作用。这种注重物理直觉的讲解方式，对于我这样的初学者来说，非常有帮助，它让我能够更深刻地理解动力学方程背后的物理意义，而不仅仅是记住几个公式。

评分☆☆☆☆☆

读完《机械动力学基础及其仿真方法》这本书，我最大的感受是它非常实在，没有空泛的理论堆砌，而是紧密围绕着“基础”和“仿真”这两个核心展开。作为一名刚刚接触机械动力学领域的研究生，我之前看过的几本书，虽然标题听起来都很高端，但读起来总是觉得云里雾里，不知道如何将其应用于实际问题。而这本书，从最基本的概念讲起，比如惯性、质量、刚度、阻尼这些听起来简单却至关重要的物理量，都进行了非常深入浅出的阐述。它不仅仅是定义这些概念，更重要的是解释了它们在机械系统中扮演的角色，以及它们之间相互作用的原理。我尤其喜欢书中对牛顿定律和拉格朗日方程的推导过程，作者并没有直接给出公式，而是循序渐进地引导读者理解这些方程是如何从物理本质中产生的。这让我这个初学者也能逐渐建立起对动力学建模的信心。

评分☆☆☆☆☆

让我觉得这本书非常有价值的另一个原因，是它对“仿真不确定性”的讨论。在实际的工程应用中，我们很难获得完全精确的系统参数，模型本身也可能存在简化。这本书并没有回避这些不确定性，而是探讨了如何进行参数敏感性分析，以及如何通过蒙特卡洛仿真等方法来评估仿真结果的不确定性。这让我意识到，仿真结果并非绝对真理，而是需要在一定范围内进行解读，并考虑其可能存在的误差。这种对仿真局限性的坦诚讨论，让我对仿真技术有了更全面和客观的认识。

评分☆☆☆☆☆

在阅读《机械动力学基础及其仿真方法》的过程中，我发现它非常注重数学工具的应用。书中对于微分方程、矩阵运算、傅里叶变换等数学工具在动力学建模和仿真中的应用都进行了详细的介绍。作者并没有将数学工具作为独立的章节来讲解，而是将其融入到动力学理论和仿真方法的讲解之中，让读者在解决实际问题的过程中学习和掌握这些数学工具。这种“在实践中学习”的方式，让我觉得数学不再是枯燥的符号，而是解决工程问题的有力武器。我特别喜欢书中关于如何利用MATLAB等工具进行矩阵运算和求解微分方程的介绍，这极大地提高了我的仿真效率。