材料動力學理論

第1章 緒言

1．1 材料動力學

1．2 熱力學與動力學在材料研究中的關系

第2章 化學反應動力學

2．1 化學反應速率及其測定方法

2．1．1 化學反應速率的定義

2．1．2 反應速率表達式的幾種類型

2．1．3 反應速率的測定

2．2 速率方程和速率常數(shù)

2．3 基元反應和非基元反應

2．3．1 基元反應

2．3．2 非基元反應

2．4 反應級數(shù)和反應分子數(shù)

2．4．1 反應級數(shù)

2．4．2 反應分子數(shù)

2．5 具有簡單反應級數(shù)的反應速率方程

2．5．1 一級反應

2．5．2 二級反應

2．5．3 三級反應

2．5．4 零級反應

2．6 化學反應級數(shù)的測定方法

2．6．1 獲得時間-濃度數(shù)據(jù)的實驗安排方式（時間級數(shù)測量）

2．6．2 獲得初濃度-初速率數(shù)據(jù)的實驗安排方式（濃度級數(shù)測量）

2．7 復雜反應速率方程

2．7．1 對峙反應

2．7．2 平行反應

2．7．3 連續(xù)反應（串聯(lián)反應）

2．8 阿倫尼烏斯方程和活化能

2．8．1 范特霍夫規(guī)則

2．8．2 阿倫尼烏斯方程

2．8．3 反應速率常數(shù)與溫度的關系的幾種類型

2．8．4 活化能

2．9 反應歷程和近似處理方法

2．9．1 穩(wěn)態(tài)近似和平衡態(tài)近似

2．9．2 反應機理研究的一般步驟

2．10 化學反應速率理論

2．10．1 雙分子反應的簡單碰撞理論

2．10．2 過渡狀態(tài)理論

參考文獻

第3章 傳質(zhì)-擴散

3．1 菲克定律

3．1．1 菲克第一定律及分子傳質(zhì)方程

3．1．2 菲克第二定律

3．2 穩(wěn)態(tài)擴散

3．2．1 等摩爾互擴散

3．2．2 單向擴散

3．3 非穩(wěn)態(tài)擴散

3．3．1 一維無窮長物體中的擴散

3．3．2 一維半無窮長物體中的擴散

3．3．3 瞬時平面源的擴散

3．4 擴散的熱力學解釋

3．5 氣相中的擴散

3．6 液相中的擴散

3．7 固相中的擴散

3．7．1 固體擴散的微觀方式

3．7．2 擴散系數(shù)的微觀表達

3．7．3 自擴散

3．7．4 離子晶體中的擴散

3．7．5 柯肯達爾效應和達肯方程

3．7．6 擴散系數(shù)的影響因素

3．8 快離子導體的導電原理

3．8．1 快離子導體的分類

3．8．2 結(jié)構(gòu)條件

3．8．3 離子傳導及擴散

參考文獻

第4章 對流傳質(zhì)的基本概念

4．1 流體邊界層理論

4．1．1 速度邊界層

4．1．2 邊界層動量積分方程

4．2 濃度邊界層

4．2．1 對流傳質(zhì)方程

4．2．2 平板上對流傳質(zhì)的近似解

4．2．3 平板上層流傳質(zhì)問題的分析求解（精確解）

4．2．4 圓管內(nèi)的層流傳質(zhì)

4．3 質(zhì)量、動量和熱量傳遞的相關準則數(shù)

4．4 湍流邊界層的質(zhì)量傳遞

4．4．1 湍流邊界層的三傳系數(shù)

4．4．2 質(zhì)量、動量和熱量傳遞的類比

4．5 對流傳質(zhì)系數(shù)經(jīng)驗公式

參考文獻

第5章 氣-固反應動力學

5．1 吸附與脫附

5．1．1 物理吸附和化學吸附

5．1．2 固體表面吸附規(guī)律——吸附等溫式

5．2 表面催化反應動力學分析

5．2．1 經(jīng)歷的動力學步驟

5．2．2 表面催化反應條件

5．2．3 表面催化動力學

5．3 致密顆粒與氣體間的反應

5．3．1 未反應核模型及反應動力學處理的一般方法

5．3．2 動力學分析

5．4 多孔顆粒與氣體反應

5．4．1 界面化學反應控制

5．4．2 空隙擴散控制

5．4．3 界面化學反應和空隙擴散混合控制

5．5 氣-固反應研究方法

5．6 化學氣相沉積動力學分析

5．6．1 化學氣相沉積簡介

5．6．2 化學氣相沉積的熱力學分析

5．6．3 表面擴散

5．6．4 CVD反應過程動力學分析

5．6．5 CVD反應裝置的選擇

參考文獻

第6章 液-固反應動力學

6．1 電極反應

6．1．1 ""電極/溶液""界面的基本性質(zhì)

6．1．2 采用理想極化電極研究""電極/溶液""界面

6．1．3 ""電極/溶液""界面的發(fā)展

6．1．4 電化學極化（電荷轉(zhuǎn)移步驟動力學）

6．1．5 濃度極化概念

6．1．6 理想穩(wěn)態(tài)擴散條件的電流密度

6．1．7 穩(wěn)態(tài)對流傳質(zhì)控制下的電流密度

6．1．8 旋轉(zhuǎn)圓盤電極

6．1．9 穩(wěn)態(tài)濃度極化過電位與極化曲線

6．1．10 電遷移傳質(zhì)對穩(wěn)態(tài)電流的影響

6．1．11 非穩(wěn)態(tài)擴散過程

6．1．12 濃度極化和電化學極化共同作用影響

6．2 晶體生長動力學

6．2．1 相變驅(qū)動力——過飽和度和過冷度

6．2．2 均相形核熱力學和動力學

6．2．3 非均勻（異相）形核

6．2．4 晶體生長的輸運過程

6．2．5 晶體生長界面結(jié)構(gòu)理論模型

6．2．6 晶體生長界面動力學

參考文獻

第7章 固相反應

7．1 一般動力學過程

7．1．1 固-固界面反應動力學控制

7．1．2 擴散動力學控制

7．2 固-固相反應速率的影響因素

7．2．1 反應物化學組成與結(jié)構(gòu)的影響

7．2．2 反應物顆粒尺寸及分布的影響

7．2．3 反應溫度、壓力和氣氛的影響

7．2．4 礦化劑及其他影響因素

7．2．5 反應物活性

7．2．6 力學化學效應

7．3 共析相變

7．3．1 共析相變

7．3．2 共析體相變的形核

7．3．3 共析體相變的形核后長大

7．4 固相燒結(jié)

7．4．1 燒結(jié)的定義與分類

7．4．2 燒結(jié)過程

7．4．3 燒結(jié)過程推動力

7．4．4 燒結(jié)模型

7．4．5 固相燒結(jié)動力學

參考文獻

材料動力學是研究材料制備和應用過程的基本動力學規(guī)律、原理及研究方法的一門學問。李靜波、金海波主編的《材料動力學理論》首先介紹了化學反應動力學和傳質(zhì)理論的基礎知識，在此基礎上重點闡述了吸附與脫附、氣－固反應、液－固反應和固－固反應的基本動力學規(guī)律，結(jié)合上述動力學理論對催化過程、固體電解質(zhì)導電、電池電極行為、化學氣相沉積、凝固、晶體生長、相變、固相燒結(jié)等與材料應用和制備技術(shù)密切相關的動力學過程予以分析和理解?！恫牧蟿恿W理論》著重培養(yǎng)學生利用動力學原理和分析方法正確理解科研生產(chǎn)過程中的實驗現(xiàn)象，進而解決實際科研問題的能力，強調(diào)科學性和實用性。

《材料動力學理論》既可以作為材料科學與工程及相關專業(yè)的材料動力學課程的本科和研究生教材，也可以供從事材料研究、生產(chǎn)和使用的科技人員參考。

結(jié)構(gòu)動力學理論及其在地震工程中的應用基本信息

書 名: 結(jié)構(gòu)動力學理論及其在地震工程中的應用

作　者：（美）肖帕（Chopra,A.K.）

出版社： 清華大學出版社

出版時間： 2009-6-1

ISBN: 9787302202189

開本： 16開

定價: 90.00元

結(jié)構(gòu)動力學理論及其在地震工程中的應用內(nèi)容簡介

《結(jié)構(gòu)動力學——理論及其在地震工程中的應用》是當今結(jié)構(gòu)動力學方面的一本權(quán)威著作，目前美國土木工程學科的主流教材。

本書對結(jié)構(gòu)動力學的基本知識、基礎理論給予了系統(tǒng)、全面的闡述，內(nèi)容深入淺出、循序漸進，在系統(tǒng)介紹基本理論知識的同時，密切結(jié)合地震工程的實踐，對理論研究和工程應用，乃至抗震設計規(guī)范中的一些重要的結(jié)構(gòu)動力學問題都給予了重點介紹，充分體現(xiàn)了理論聯(lián)系實際的風格。書中還配有相當數(shù)量的例題，對掌握和理解結(jié)構(gòu)動力學、地震工程學都會有很大幫助。

“第5版”特別介紹了國際地震工程尤其是結(jié)構(gòu)抗震學科在這段時期的發(fā)展趨勢，除新增加了“第22章”介紹十余年來基于性態(tài)的抗震設計理論的研究成果之外，并對大量章節(jié)進行了修訂和補充，新增了國際上4部重要的抗震設計規(guī)范在這期間或新增加或新修改的內(nèi)容。這些從結(jié)構(gòu)動力學的角度增加的前沿內(nèi)容，是在其他著作中或在規(guī)范本身內(nèi)容中很難獲得的背景知識，對從事抗震設計的廣大設計人員和師生彌足珍貴。

結(jié)構(gòu)動力學理論及其在地震工程中的應用編輯推薦

本書特色

·本書是美國土木工程專業(yè)新一代主流教材。

·本書作者Anil K. Chopra教授為加州大學伯克利分校新生代教授和學科帶頭人、國際頂尖學者，目前擔任國際著名學術(shù)刊物《地震工程與結(jié)構(gòu)動力學》（Earthquake Engineering and Structural Dynamics）主編。

·本書具有基本知識系統(tǒng)而全面、結(jié)合地震工程密切的特色，并輔以大量例題，適合我國高校作為原版教材使用。

結(jié)構(gòu)動力學理論及其在地震工程中的應用圖書目錄

PARTⅠ SINGLE-DEGREE-OF-FREEDOM SYSTEMS

1 Equations of Motion,Problem Statement,and Solution Methods

2 Free Vibration

3 Response to Harmonic and Periodic Excitations

4 Response to Arbitrary,Step,and Pulse Excitations

5 Numerical Evaluation of Dynamic Response

6 Earthquake Response of Linear Systems

7 Earthquake Response of inelastic Systems

8 Generalized Single-Degree-of-Freedom Systems

PARTⅡ MULTI-DEGREE-OF-FREEDOM SYSTEMS

9 equations of Motion,Problem Statement,and Solution Methods

10 Free Vibration

11 Damping in Structures

12 Dynamic Analysis and Response of Linear Systems

13 Earthquake Analysis ofLinear Systems

14 Reduction ofDegrees of Freedom

15 Numerical Evaluation of Dynamic Response

16 Systems with Distributed Mass and Elasticity

17 introduction to the Finite Element Method

PARTⅢ EARTHQUAKE RESPONSE AND DESIGN OF MULTISTORY BUILDINGS

18 Earthquake Response of Linearly Elastic Buildings

19 Earthquake Response of lnelastic Buildings

20 Earthquake Dynamics of Base-lsolated Buildings

21 Structural Dynamics in Building Codes

APPENDLXA FREQUENCY-DOMALN METHOD OF RESPONSE ANALYSLS

APPENDLXB NOTATION

APPENDLXC ANSWERS TO SELECTED PROBLEMS

Index

1.分子機械動力學的研究：作為納米科技的一個分支，分子機械和分子器件的研究工作受到普遍關注。如何針對納機電系統(tǒng)(NEMS)器件建立科學適用的力學模型，成為解決納米尺度動力學問題的瓶頸。分子機械是極其重要的一類NEMS器件．分為天然的與人工的兩類。人工分子機械是通過對原子的人為操縱，合成、制造出具有能量轉(zhuǎn)化機制或運動傳遞機制的納米級的生物機械裝置。由于分子機械具有高效節(jié)能、環(huán)保無噪、原料易得、承載能力大、速度高等特點，加之具有納米尺度，故在國防、航天、航空、醫(yī)學、電子等領域具有十分重要的應用前景，因而受到各發(fā)達國家的高度重視。已經(jīng)成功研制出多種分子機械，如分子馬達、分子齒輪、分子軸承等。但在分子機械實現(xiàn)其工程化與規(guī)?；倪^程中， 由于理論研究水平的制約，使分子機械的研究工作受到了進一步得制約。 分子機械動力學研究的關鍵是建立科學合理的力學模型。分子機械動力學采用的力學模型有兩類，第一類是建立在量子力學、分子力學以及波函數(shù)理論基礎上的離散原子作用模型。在該模型中，依據(jù)分子機械的初始構(gòu)象，將分子機械系統(tǒng)離散為大量相互作用的原子，每個原子擁有質(zhì)量，所處的位置用幾何點表示。通過引入鍵長伸縮能，鍵角彎曲能，鍵的二面角扭轉(zhuǎn)能，以及非鍵作用能等，形成機械的勢能面，使系統(tǒng)總勢能最小的構(gòu)象即為分子機械的穩(wěn)定構(gòu)象。采用分子力學和分子動力學等方法，對分子機械的動態(tài)構(gòu)象與運動規(guī)律進行計算。從理論上講，該模型可以獲得分子機械每個時刻精確的動力學性能，但計算T作量十分龐大，特別是當原子數(shù)目較大時，其計算工作量是無法承受的。第二類模型為連續(xù)介質(zhì)力學模型。該模型將分子機械視為桁架結(jié)構(gòu)，原子為桁架的節(jié)點，化學鍵為連接節(jié)點的桿件，然后采用結(jié)構(gòu)力學中的有限元方法進行動力學分析。該模型雖然克服了第一類模型計算量龐大的缺陷，但無法描述各原子中電子的運動狀態(tài)，故沒有考慮分子機械的光、電驅(qū)動效應和量子力學特性．所以在此模型上難以對分子機械實施運動控制研究。有學者提出將量子力學中的波函數(shù)、結(jié)構(gòu)力學中的能量函數(shù)以及機構(gòu)學中的運動副等理論結(jié)合，建立分子機械動力學分析的體鉸群模型。在該模型中，將分子機械中的驅(qū)動光子、電子、離子等直接作用的原子以及直接構(gòu)成運動副的原子稱為體，聯(lián)接體的力場稱為鉸，具有確切構(gòu)象的體鉸組合稱為群。將群視為相對運動與形變運動相結(jié)合的桿件．用群間相對位置的變化反應分子的機械運動，而群的形變運動反映分子構(gòu)象的變化，借助坐標凝聚對群進行低維描述。該模型的核心思想來自于一般力學中的子結(jié)構(gòu)理論和模態(tài)綜合技術(shù)。

2.往復機械的動力學分析及減振的研究：機械產(chǎn)生振動的原因，大致分為兩種，一種是機械本身工作時力和力矩的不平衡引起的振動，另一種是由于外力或力矩作用于機架上而引起機械的振動。下面只研究機械本身由于力和力矩的不平衡而引起的振動問題。往復機械包含有大質(zhì)量的活塞、聯(lián)桿等組成的曲柄-活塞機構(gòu)，這些大質(zhì)量構(gòu)件在高速周期性運動時產(chǎn)生的不平衡力和氣缸內(nèi)的燃氣壓力或蒸氣壓力的周期性變化構(gòu)成了機器本身和基礎的振動。這樣產(chǎn)生的振動通過機架傳給基礎。此振動只要采用適當?shù)姆椒朔黄胶饬@一因素，便可減小振動。然而由曲柄軸的轉(zhuǎn)動力矩使機架產(chǎn)生的反力而引起的振動將是最難解決的問題。 通過一系列的動力學分析，將產(chǎn)生新的減小振動的思路，即想法將往復機械工作時產(chǎn)生的慣性力和力矩的不平衡性，盡量在發(fā)動機內(nèi)部加以平衡解決，使其不傳給機架。以往解決平衡的辦法是在曲柄軸中心線另一側(cè)加上適當配重即可平衡，對多缸發(fā)動機雖然也可按同樣辦法來處理，但比較麻煩，且發(fā)動機結(jié)構(gòu)笨大。由曲柄-活塞動力學分析可知，若作用于往復機械的力之總和等于零(靜平衡條件)和上述作用力對任意點的力矩之總和等于零(動平衡條件)，則作用于往復機械的力和力矩就完全平衡。從理論分析上是可行的，在實際應用上也是可以實現(xiàn)的，即對于多缸發(fā)動機的平衡，只要合理安排曲柄角位置和適當選擇曲柄、連桿、活 塞構(gòu)件的質(zhì)量，則可完全滿足關于轉(zhuǎn)動質(zhì)量的兩個平衡條件，因而可達到減小整機振動的目的。

3.機械系統(tǒng)的碰撞振動與控制的研究：機械系統(tǒng)內(nèi)部或邊界間隙引起的碰撞振動是機械動力學的研究熱點之一。該領域研究成果有：

(1)碰撞振動的間斷和連續(xù)分析，包括穩(wěn)定性分析、奇異性問題、擦邊誘發(fā)分叉、非線性模態(tài)等研究； (2)碰撞振動控制，特別是不連續(xù)系統(tǒng)的控制方法和控制混沌碰撞振動；

(3)碰撞振動分析的數(shù)值方法；

(4)碰撞振動實驗研究。 在穩(wěn)態(tài)運行環(huán)境下，機械系統(tǒng)內(nèi)部或邊界上的間隙通常使系統(tǒng)產(chǎn)生碰撞振動， 即零部件間或零部件與邊界間的往復碰撞。這會造成有害的動應力、表面磨損和高頻噪聲，嚴重影響產(chǎn)品的質(zhì)量。在當代高技術(shù)的機電系統(tǒng)中，碰撞振動有時會成為影響系統(tǒng)性能的主要因素。

例如：

(1)在由機器人完成的柔順插入裝配中，為避免軸、孔對中誤差而引起卡阻，需要同時控制操作器的位置和它與環(huán)境間的作用力。這類柔順操作器的關鍵部分由彈性元件、應變測量模塊及力反饋電路組成，通過控制彈性元件的變形， 產(chǎn)生對負載變化非常敏感的控制力。操作器研制的難點之一是，傳動誤差擾動經(jīng)過間隙環(huán)節(jié)后成為極復雜的運動，對高靈敏度操作器的動力學特性產(chǎn)生影響。

(2)大型航天器中許多大柔性結(jié)構(gòu)(如空間站的天線、太陽能電池帆板)需要在太空軌道裝配或自動展開，為此，在關節(jié)(或套筒)中留有一定間隙。雖然這些間隙與結(jié)構(gòu)尺寸相比很小，但因關節(jié)數(shù)目很多而使整個結(jié)構(gòu)呈明顯的松動，其振動特性變得非常復雜。另外，這類結(jié)構(gòu)往往還受主動控制， 間隙顯著增加了控制的難度。 因此，深入研究間隙引起的碰撞振動，才能在高技術(shù)機電系統(tǒng)的設計階段把握其動力學特性，避免后繼階段的大挫折。由于碰撞振動系統(tǒng)是復雜的非線性動力學系統(tǒng)，對它的研究既有理論難度又有重要工程實際意義，得到普遍關注。

4.流體動力學在流體機械領域中的應用：空氣、水、油等易于流動的物質(zhì)被統(tǒng)稱為流體。在力的作用下，流體的流動可引起能量的傳遞、轉(zhuǎn)換和物質(zhì)的傳送。利用流體進行力的傳遞、進行功和能的轉(zhuǎn)換的機械，被稱為流體機械。流體力學就是一門研究流體流動規(guī)律，以及流體與固體相互作用的一門學科，研究的范圍涉及到風扇的設計，發(fā)動機內(nèi)氣體的流動以及車輛外形的減阻設計，水利機械的工作原理，輸油管道的鋪設，供水系統(tǒng)的設計，乃至航海、航空和航天等領域內(nèi)動力系統(tǒng)和外形的設計等。計算流體動力學（CFD），就是建立在經(jīng)典流體動力學與數(shù)值計算方法基礎之上的一門新型學科。CFD 應用計算流體力學理論與方法，利用具有超強數(shù)值運算能力的計算機，編制計算機運行程序，數(shù)值求解滿足不同種類流體的流動和傳熱規(guī)律的質(zhì)量守恒、動量守恒和能量守恒三大守恒規(guī)律，及附加的各種模型方程所組成的非線性偏微分方程組，得到確定邊界條件下的數(shù)值解。CFD 兼有理論性和實踐性的雙重特點，為現(xiàn)代科學中許多復雜流動與傳熱問題提供了有效的解決方法。

5.轉(zhuǎn)子動力學理論與機械故障診斷技術(shù)：以風力發(fā)電機組、水力發(fā)電機組等大型能源裝備、航天器、航空發(fā)動機、汽車等機械系統(tǒng)為研究對象，進行轉(zhuǎn)子動力學、機械故障診斷、振動主動控制等方面的研究。對帶有旋轉(zhuǎn)機械中常見的動靜件碰摩、部件松動、轉(zhuǎn)軸裂紋等故障的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性動力學行為進行理論與實驗研究，發(fā)展了轉(zhuǎn)子軸承系統(tǒng)非線性動力學理論。開展了動靜件碰摩、轉(zhuǎn)軸裂紋等旋轉(zhuǎn)機械常見故障的診斷與定位，非線性系統(tǒng)在線辨識技術(shù)、神經(jīng)網(wǎng)絡、專家系統(tǒng)、小波分析等方法的研究，在國際上較早地和較系統(tǒng)、全面地分析了旋轉(zhuǎn)機械常見故障的動力學機理，所開發(fā)的水輪發(fā)電機組和汽輪發(fā)電機組狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷系統(tǒng)已安裝在大量的機組上，為電力行業(yè)的安全生產(chǎn)做出了貢獻。

6.航天器動力學及智能結(jié)構(gòu)技術(shù)：為了解決對含間隙展開與分離機構(gòu)的全局(解鎖－展開－鎖定)動力學預測仿真的難題，引入單邊約束和變拓撲結(jié)構(gòu)理論，研究了含間隙展開機構(gòu)多體動力學建模方法，基于ADAMS軟件平臺編制了衛(wèi)星-火箭分離動力學仿真模擬系統(tǒng)和太陽電池陣動力學仿真模擬系統(tǒng)，該項技術(shù)已用于星箭解鎖分離、戰(zhàn)略導彈級間段分離、大型整流罩解鎖－拋離、空間站伸展機構(gòu)展開-鎖定等的全局預測仿真模擬。探索研究了智能材料結(jié)構(gòu)機構(gòu)設計理論與方法，主要解決智能元件和典型智能機構(gòu)設計與分析問題。設計了一種具有感知和驅(qū)動功能的壓電主動桿；研究了典型智能材料元件（壓電雙晶片、SMA差動彈簧驅(qū)動器、主動桿等）的機電耦合特性；研制了3種智能材料元件驅(qū)動的組合式機構(gòu)：壓電驅(qū)動的微動機器人、SMA驅(qū)動的柔性手爪和壓電雙晶片驅(qū)動的步進轉(zhuǎn)動機構(gòu)；進行了采用智能材料實現(xiàn)飛行器的變構(gòu)型研究。

結(jié)構(gòu)動力學理論及其在地震工程中的應用基本信息

結(jié)構(gòu)動力學(理論及其在地震工程中的應用第2版)

作　者： (美)喬普拉|譯者:謝禮立//呂大剛

出 版 社： 高等教育出版社

出版時間： 2007年01月

版　次： 1

印刷時間： 2007年01月

開　本： 4

I S B N ： 9787040202182

結(jié)構(gòu)動力學理論及其在地震工程中的應用內(nèi)容簡介

原書Dynamics of Strutures：Theory and Applications EarthguakeEnginering，Second Editin是當今結(jié)構(gòu)動力學方面的權(quán)威著作，是目前美國土木工程專業(yè)新一代的主流教材。作者Anil K．Chopra教授為加州大學伯克利分校(UC Berkeley)新生代教授和學科帶頭人，國際頂尖學者，目前擔任國際著名學術(shù)刊物《地震工程與結(jié)構(gòu)動力學》(Earthquake Engineeringand Structural Dynamics)主編。

原書是Chopra教授在第一版基礎上修訂、補充新的研究成果之后完成的，對結(jié)構(gòu)動力學的基本知識、基礎理論給予了系統(tǒng)、全面的闡述，內(nèi)容深入淺出、循序漸進，在系統(tǒng)介紹基本理論知識的同時，密切結(jié)合地震工程的實踐，對理論研究、工程應用乃至抗震設計規(guī)范中一些重要的結(jié)構(gòu)動力學問題都給予了重點介紹，充分體現(xiàn)了理論聯(lián)系實際的風格。書中還配有相當數(shù)量的例題，對掌握和理解結(jié)構(gòu)動力學以及地震工程學都會有很大的幫助。

本書為其中文翻譯版，由哈爾濱工業(yè)大學謝禮立院士、呂大剛教授等多名教師翻譯而成。本書可以作為土木工程專業(yè)和地震工程專業(yè)的研究生或高年級本科生的教科書，也可以作為相關專業(yè)教師和研究工作者、特別是那些想涉足結(jié)構(gòu)動力學這門知識的工程設計人員的自學參考書。

結(jié)構(gòu)動力學理論及其在地震工程中的應用本書目錄

中文版序言

英文版序言

第一版前言

第二版前言

致謝

第1章 運動方程、問題表述和求解方法

§1．1 簡單結(jié)構(gòu)

§1．2 單自由度體系

§1．3 力一位移關系

§1．4 阻尼力

§1．5 運動方程：外力

§1．6 質(zhì)量一彈簧一阻尼器系統(tǒng)

§1．7 運動方程：地震激勵

§1．8 問題表述與單元力

§1．9 靜力和動力反應的聯(lián)合

§1．10 微分方程的求解方法

§1．1l 單自由度體系的學習：內(nèi)容的安排

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附錄l 彎曲單元的剛度系數(shù)

習題

第2章 自由振動

§2．1 無阻尼自由振動

§2．2 粘滯阻尼自由振動

§2．3 自由振動中的能量

§2．4 庫侖阻尼自由振動

習題

第3章 對諧振激勵和周期激勵的反應

第一部分：粘滯阻尼體系的基本解

§3．1 無阻尼體系的諧振動

§3．2 具有粘滯阻尼的諧振動

第二部分：粘滯阻尼體系的應用

§3．3 對激振器的反應

§3．4 根據(jù)諧振試驗確定固有頻率和阻尼

§3．5 力的傳遞與隔振

§3．6 對地面運動的反應與隔振

§3．7 振動測量儀器

§3．8 粘滯阻尼耗散的能量

§3．9 等效粘滯阻尼

第三部分：非粘滯阻尼體系

§3．10 具有率無關阻尼的諧振動

§3．11 具有庫侖摩擦的諧振動

第四部分：對周期激勵的反應

§3．12 F0urier級數(shù)表示

§3．13 對周期力的反應

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附錄3 四坐標對數(shù)圖紙

習題

第4章 對任意激勵、階躍激勵和脈沖激勵的反應

第一部分：對任意時變力的反應

§4．1 對單位脈沖的反應

§4．2 對任意激勵的反應

第二部分：對階躍力和斜坡力的反應

§4．3 階躍力

§4．4 斜坡力或線性遞增力

§4．5 具有有限上升時間的階躍力

第三部分：對脈沖激勵的反應

§4．6 求解方法

§4．7 矩形脈沖力

§4．8 半周正弦脈沖力

§4．9 對稱三角形脈沖力

§4．10 脈沖形狀的影響和對短脈沖的近似分析

§4．11 粘滯阻尼的影響

§4．12 對地面運動的反應

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習題

第5章 動力反應的數(shù)值計算

§5．1 時間步進法

§5．2 基于激勵插值的方法

§5．3 中心差分法

§5．4 Newmark法

§5．5 穩(wěn)定性與計算誤差

§5．6 非線性反應分析：中心差分法

§5．7 非線性反應分析：Newmark法

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習題

第6章 線性體系的地震反應

§6．1 地震激勵

§6．2 運動方程

§6．3 反應量

§6．4 反應時程

§6．5 反應譜的概念

§6．6 位移反應譜、偽速度反應譜和偽加速度反應譜

§6．7 根據(jù)反應譜確定結(jié)構(gòu)峰值反應

§6．8 反應譜的特征

§6．9 彈性設計譜

§6．10 設計譜與反應譜的比較

§6．11 設計譜與反應譜的區(qū)別

§6．12 速度反應譜和加速度反應譜

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附錄6 1940年E1 Centro地面運動

習題

第7章 非彈性體系的地震反應。

§7．1 力一變形關系

§7．2 標準屈服強度、屈服強度折減系數(shù)和延性系數(shù)

§7．3 運動方程和控制參數(shù)

§7．4 屈服的影響

§7．5 屈服位移反應譜和屈服強度反應譜

§7．6 根據(jù)反應譜確定屈服強度和位移

§7．7 屈服強度一延性關系

§7．8 屈服和阻尼的相對影響

§7．9 耗散的能量

§7．10 耗能裝置

§7．11 非彈性設計譜

§7．12 設計譜的應用

§7．13 設計譜和反應譜的比較進一步閱讀

習題

第8章 廣義單自由度體系

§8．1 廣義單自由度體系

§8．2 剛體集合

§8．3 具有分布質(zhì)量和彈性的體系

§8．4 集中質(zhì)量體系：剪切型建筑物

§8．5 用Rayleigh法求固有振動頻率

§8．6 形函數(shù)的選擇

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附錄8 剛體的慣性力

習題

第9章 運動方程、問題表述和求解方法

§9．1 簡單體系：兩層剪切型建筑物

§9．2 線性體系的一般性方法

§9．3 靜力凝聚

§9．4 平面(或?qū)ΨQ平面)體系：地面運動

§9．5 非對稱平面建筑物：地面運動

§9．6 對稱平面建筑物：扭轉(zhuǎn)激勵

§9．7 多點支座激勵

§9．8，非彈性體系

§9．9 問題表述

§9．10 單元力

§9．1l 運動方程的求解方法：概要

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第10章 自由振動

第一部分：固有振動頻率和振型

§10．1 無阻尼體系

§lO．2 固有振動頻率和振型

§10．3 振型矩陣和譜矩陣

§10．4 振型的正交性

§10．5 振型正交性的解釋

§10．6 振型的正則化

§10．7 位移的振型展開

第二部分：自由振動反應

§10．8 自由振動方程的解：無阻尼體系

§10．9 有阻尼體系的自由振動

§10．10 自由振動方程的解：經(jīng)典阻尼體系

第三部分：振動特性的計算

§10．1l 特征值問題的求解方法

§10．12 Rayle培h商

§10．13 逆向量迭代法

§10．14 移位向量迭代：首選的方法

§10．15 將k∮=ω2m∮變換為標準形式

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習題

第11章 結(jié)構(gòu)中的阻尼

第一部分：試驗數(shù)據(jù)和推薦的振型阻尼比

§11．1 Millikan圖書館大樓的振動特性

§11．2 振型阻尼比的估計

第二部分：阻尼矩陣的建立

§11．3 阻尼矩陣

§11．4 經(jīng)典阻尼矩陣

§11．5 非經(jīng)典阻尼矩陣

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習題

第12章 線性體系的動力分析和反應

第一部分：兩自由度體系

§12．1 無阻尼兩自由度體系的分析

§12．2 吸振器和調(diào)諧質(zhì)量阻尼器

第二部分：振型分析

§12．3 無阻尼體系的振型方程

§12．4 有阻尼體系的振型方程

§12．5 位移反應

§12．6 單元力

§12．7 振型分析小結(jié)

第三部分：振型反應貢獻

§12．8 激勵向量p(t)=sp(t)的振型展開

§12．9 對于p(t)sp(t)的振型分析

§12．10 振型貢獻系數(shù)

§12．11 振型反應和所需振型數(shù)目

第四部分：特殊分析方法

§12．12 靜力校正法

§12．13 振型加速度疊加法

§12．14 非經(jīng)典阻尼體系的分析

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習題

第13章 線性體系的地震分析

第一部分：反應時程分析

§13．1 振型分析

§13．2 具有對稱平面的多層建筑物

§13．3 具有非對稱平面的多層建筑物

§13．4 平面對稱建筑物的扭轉(zhuǎn)反應

§13．5 對多點支座激勵的反應分析

§13．6 結(jié)構(gòu)的理想化與地震反應

第二部分：反應譜分析

§13．7 根據(jù)地震反應譜求峰值反應

§13．8 具有對稱平面的多層建筑物

§13．9 具有非對稱平面的多層建筑物

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習題

第14章 自由度的縮減

§14．1 運動學約束

§14．2 在選定自由度上的集中質(zhì)量法

§14．3 Rayleigh"para" label-module="para">

§14．4 Ritz向量的選擇

§14．5 應用Ritz向量的動力分析

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習題

第15章 動力反應的數(shù)值計算

§15．1 時間步進法

§15．2 非經(jīng)典阻尼線性體系的分析

§15．3 非線性體系的分析

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習題

第16章 具有分布質(zhì)量和彈性的體系

§16．1 無阻尼運動方程：作用力

§16．2 無阻尼運動方程：支座激勵

§16．3 固有振動頻率和振型

§16．4 振型的正交性

§16．5 強迫動力反應的振型分析

§16．6 地震反應時程分析

§16．7 地震反應譜分析

§16．8 分析實際體系時的難點

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習題

第17章 有限單元法初步

第一部分：Rayleigh"para" label-module="para">

§17．1 利用能量守恒建立方程

§17．2 利用虛功建立方程

§17．3 Rayleigh"para" label-module="para">

第二部分：有限單元法

§17．4 有限單元近似

§17．5 分析方法

§17．6 單元自由度和插值函數(shù)

§17．7 單元剛度矩陣

§17．8 單元質(zhì)量矩陣

§17．9 單元(作用)力向量

§17．10 有限單元解與精確解的比較

§17．1l 結(jié)構(gòu)性連續(xù)體的動力分析

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習題

第Ⅲ篇 多層建筑物的地震反應與設計

第18章 線彈性建筑物的地震反應

§18．1 所分析的體系、設計譜和反應量

§18．2 和p對反應的影響

§18．3 振型貢獻系數(shù)

§18．4 r對高階振型反應的影響

§18．5 p對高階振型反應的影響

§18．6 高階振型反應沿高度的變化

§18．7 包括多少階振型

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第19章 非彈性建筑物的地震反應

§19．1 允許延性和延性需求

§19．2 具有弱或軟首層的建筑物

§19．3 按規(guī)范側(cè)向力分布設計建筑物

§19．4 局限范圍

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附錄19 多層建筑的特性

第20章 基底隔震建筑物的地震動力學

§20．1 隔震系統(tǒng)

§20．2 基底隔震的單層建筑物

§20．3 基底隔震的有效性

§20．4 基底隔震的多層建筑物

§20．5 基底隔震的應用

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第21章 建筑規(guī)范中的結(jié)構(gòu)動力學

第一部分：建筑規(guī)范與結(jié)構(gòu)動力學

§21．1 國際建筑規(guī)范(美國)2000

§21．2 加拿大國家建筑規(guī)范1995

§21．3 墨西哥聯(lián)盟區(qū)規(guī)范1993

§21．4 歐洲規(guī)范8

§21．5 建筑規(guī)范中的結(jié)構(gòu)動力學

第二部分：對建筑規(guī)范的評價

§21．6 基底剪力

§21．7 層間剪力和等效靜力

§21．8 傾覆力矩

§21．9 結(jié)語

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附錄A 反應分析的頻域方法

A1 復頻反應函數(shù)

A2 對周期激勵的反應

A3 對任意激勵的反應

A4 復頻反應與單位脈沖反應之間的關系

A5 離散FOURIER變換方法

A6 在經(jīng)典DFT解答中可能的誤差

A7 改進的DFT解答

A8 多自由度體系

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附錄B 符號表

附錄C 部分習題的答案

中英文名詞對照

單位

翻譯說明 2100433B