机械振动（第4版）

图书简介

一本介绍机械振动的基本理论与套用的风格，强调计算机技术与传统理论分析的融合的专业书。

本书包括14章正文和6个附录。不同层次的机械振动教学可以灵活地选择这些内容进行讲授。如果此课程只为高年级或二年级的本科生安排一个学期，那幺可以讲授第1～5章、第6～8章和第10章的部分内容以及第9章。本课程也可以侧重于计算机套用从而以第11章代替第8章。可供选择的方案还有，如果此课程为高年级安排讲授一年的话，第12～14章也提供了足够的内容。如果对于此课程的学时安排较少，教师可根据学生的基础和教学倾向选择其中的一些题目讲授。由于本书的讲解通俗易懂，所以也可以作为培训工程师的自学教材以及参考文献和电脑程式的源文献。　第1章以简要地讨论振动研究的历史和重要性开头，同时还介绍了振动分析中要用到的基本概念和术语。第2章介绍单自由度无阻尼平动和扭振系统的自由振动分析，还讨论了黏性阻尼、库侖阻尼和滞后阻尼的影响。第3章讨论单自由度系统在简谐激励下的回响。第4章讨论单自由度系统在一般力函式作用下的回响。在这一章里还讨论了卷积积分、拉普拉斯变换以及数值方法的作用。此外，这一章还介绍了回响谱的概念。第5章介绍两自由度系统的自由振动和受迫振动。在这一章里还讨论了自激振动和系统的稳定性问题。第6章介绍多自由度系统的振动分析，在理论上使用了矩阵分析方法。针对受迫振动问题的求解，详细地给出了模态分析的全部过程。第7章介绍了求解离散系统固有频率的几种近似方法，包括邓克莱（Dunkerley）法、瑞利（Rayleigh）法、霍尔茨（Holzer）法、雅可比（Jacobi）法和矩阵叠代法。第8章讨论连续体的振动，包括弦的振动、桿的振动、轴的振动、梁的振动和薄膜的振动。此外，这一章也介绍了求解连续系统固有频率的近似方法--瑞利(Rayleigh)法和瑞利-李兹(Rayleigh-Ritz)法。第9章讨论如何进行振动控制，包括消振问题、隔振问题和吸振问题。这一章还讨论了旋转和往复运动机械的平衡问题以及轴的弓形迴转问题。第10章介绍振动测量仪器、激振器以及信号分析问题。第11章介绍求离散和连续系统动力学回响的几种数值积分方法，包括中心差分法、龙格-库塔法(Runge-Kutta)、侯伯特(Houbolt)法、威尔逊(Wilson)法、纽马克 (Newmark)法等。第12章以一维单元为例介绍有限单元方法。第13章介绍非线性振动问题如亚谐和超谐振动、极限环、时变参数系统和混沌问题的一般处理方法。第14章介绍线性系统的随机振动问题。附录A和附录B分别介绍数学关係以及梁和板的变形。附录C、附录D和附录E分别介绍矩阵及其运算、拉普拉斯变换对和单位制。最后，在附录F中简要介绍了MATLAB软体。

前言

由美国迈阿密大学Singiresu S. Rao教授所着的《机械振动（第4版）》一书，给人的第一感觉是锐意创新，引领潮流。其翔实的内容、理论与实用并重的风格、与广泛套用的计算机软体的完美结合不仅反映了作者深厚的专业积澱，同时也反映了美国作为世界第一科技强国所崇尚的学术风範。
作为一门传统的专业基础课，机械振动理论与套用可以惠及许多专业的工科大学生，翔实的内容不仅可以为将来从事具体工作打下坚实的理论基础，还可以拓宽专业视野，激发专业嗅觉；理论与实用并重是当今学术界的主流趋势，本书的风格同样可以影响它的使用者；本书的使用者可以充分领略现代计算机技术在振动分析中的魅力，这种魅力同样可以助推他们在从事振动理论与套用方面的研究时取得更大的成就。
引进原版教材虽然是吸收国外先进知识的一条捷径，但一个不可迴避的问题是国人的英语水平而译着就可以作到两者兼顾。本书中文译本的面市必将推动我国机械振动课程的教材建设。
本版保留了前几版以儘可能简洁的方式介绍机械振动的基本理论与套用的风格，强调计算机技术与传统理论分析的融合，对基本原理的解释更加详尽，习题和例题更加丰富多彩。一些重要的变化原着作者已在前言中作了说明。
目前国内出版的关于机械振动方面的新书无论是在内容的系统与全面上，还是在实用性与计算技术的融合上，都不能与本书相比。
原着包括14章正文内容和6个附录，适合于不同层次和学时的“机械振动”课程选用。由于振动分析中的数值积分方法（原着第11章）和有限元方法（原着第12章）的内容，在后续课程中有更详尽的介绍，再加上篇幅的限制，所以这两章和原着第13.11（非线性振动的数值分析方法）未作编译。至于原着中的6个附录（数学关係、梁和板的变形、矩阵及其运算、拉普拉斯变换对、单位制和MATLAB简介），则只保留了拉普拉斯变换对和单位制。此外，第7章内容变化较大。一是增加了李兹法和子空间叠代法这两节内容；二是对瑞利法和矩阵叠代法进行了改写。这主要是基于如下考虑：一是李兹法和子空间叠代法在利用计算机求多自由度系统的前若干阶固有频率和固有振型方面的优势是其他方法都不能比拟的；二是原着对瑞利法和矩阵叠代法的介绍还不够深入、系统。例如，瑞利法中并未区别瑞利第一商和第二商的概念；矩阵叠代法中，不是从讨论如何求第一阶固有频率及其振型开始，再过渡到如何在此基础上求出各高阶固有频率和高阶振型。
第1章介绍振动理论的基础知识；第2章讨论有阻尼单自由度系统和无阻尼单自由度系统的自由振动；第3章讨论单自由度系统在简谐激励下的受迫振动问题；第4章讨论单自由度系统在任意激励下的受迫振动问题；第5章讨论两自由度系统的自由振动和受迫振动问题；第6章藉助矩阵运算讨论多自由度系统的振动分析方法；第7章介绍确定多自由度系统固有频率和固有振型的近似方法如Rayleigh法、Dunkerley法和矩阵叠代法等；第8章讨论弹性体包括弦、桿、轴、梁和薄膜的振动问题；第9章讨论振动的控制问题；第10章介绍振动的测量与信号分析问题；第11章（对应原着第13章）介绍非线性振动问题的分析方法；第12章（对应原着第14章）介绍随机振动问题的处理方法。
机械振动（第4版）第1～8章的部分内容可以作为本书的基本部分；第9～10章可以作为本书的拓展部分；第11, 12章可以作为本书的提高部分。指导者也完全可以根据需要选用本书的部分内容作为辅导材料。
本书第2, 4, 5, 12章和11.8～11.14节由李欣业执笔，第3章由胡竟湘执笔，第6, 8章由杨理诚执笔，第7章由钟顺执笔，第9, 10章由张明路执笔，第11.1～11.7节由李银山执笔。
特别感谢清华大学出版社张秋玲教授，作为本书的责任编辑，她的慧眼相识才使得此译着的出版成为可能。同时在编辑过程中，为保证译着的质量，她与译者进行了大量的沟通与求证。
硕士研究生杨彦龙、张华彪、杨延鹏、张丽娟和许多本科生在部分章节、习题和程式的编译及校对方面提供了大量的帮助，在此一併致谢。
衷心感谢中国工程院院士陈予恕教授为本书作序。
限于水平，错误与不妥之处难免，恳请广大同行与读者指正。

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