高等院校精品教材·高等动力学：理论及应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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应祖光 著

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• 高等动力学
• 动力学
• 理论力学
• 应用力学
• 高等教育
• 教材
• 理工科
• 工程力学
• 振动理论
• 控制理论

出版社： 浙江大学出版社

ISBN：9787308094078

版次：1

商品编码：10925090

包装：平装

开本：16开

出版时间：2011-12-01

用纸：胶版纸

页数：192

字数：312000

正文语种：中文

内容简介

《高等院校精品教材·高等动力学：理论及应用》以拉格朗日力学、哈密顿力学、振动与控制等理论的发展为主线，精选其中经典的和新近发展的理论方法，基于理论分析且面向工程应用，并注重数值分析方法原理，系统地介绍完整系统分析力学、线性振动与非线性振动、最优控制及其应用的主要基本理论成果，能有助于桥接自牛顿经典力学以后的动力学与工程应用。全书共8章，可分为两部分。前一部分即第1章至第4章，主要内容包括虚位移原理和达朗贝尔原理等基础知识、拉格朗日方程、哈密顿方程与泊松积分定理、辛算法基础、哈密顿原理与近似解法等一般完整系统分析力学及其应用算法新进展的重要方面；后一部分即第5章至第8章，聚焦于振动这一特殊而普遍的动力学过程，主要内容包括线性振动分析与模态分析、子结构模态综合法、非线性振动分析与定量分析方法、滞迟系统振动、参激振动稳定性与弗洛奎方法、广义特征值分析法、最优控制与动态规划方法、典型的最优控制方法、主动与半主动控制、高楼振动与拉索参激稳定性的最优控制分析等振动与控制理论及其典型应用与新进展的重要方面。
《高等院校精品教材·高等动力学：理论及应用》按照教材编写，各部分内容完整、分析严谨，配有适量的例题和习题，并在少学时的基本内容学习之余，留有一定的深入发展空间。本书可作为高等院校工程力学、土木工程、机械工程等专业本科生和研究生有关高等动力学课程的教科书，也可供从事有关工程动力学的教学科研人员和工程技术人员参考。

目录

第1章 虚位移原理与达朗贝尔原理
1．1 约束及其分类
1．2 自由度与广义坐标
1．3 虚位移、虚功与广义力
1．4 虚位移原理
1．5 达朗贝尔原理
习 题

第2章 拉格朗日方程
2．1 第二类拉格朗日方程
2．2 拉格朗日方程的应用
2．3 耗散力与陀螺力
2．4 能量积分与循环积分
习 题

第3章 哈密顿方程
3．1 勒让德变换
3．2 哈密顿方程
3．3 哈密顿函数与哈密顿方程的示例
3．4 保守系统的首次积分
3．5 泊松括号与积分定理
3．6 辛变换与辛算法
习题

第4章 哈密顿原理
4．1 泛函与变分、欧拉方程
4．2 哈密顿原理
4．3 由哈密顿原理推导动力学方程
4．4 基于哈密顿原理的近似解法
习题

第5章 线性振动分析
5．1 两自由度系统的固有振动、共振与反共振
5．2 多自由度系统的固有频率与振型
5．3 振动解的模态叠加法
5．4 线性振动的示例
5．5 子结构模态综合法
5．6 陀螺系统的振动分析
习题

第6章 非线性振动分析
6．1 自治系统的振动
6．2 摄动法与周期解
6．3 渐近解的平均法
6．4 渐近解的多尺度法
6．5 滞迟系统的振动解
习 题

第7章 参激系统的稳定性
7．1 李雅普诺夫稳定性与弗洛奎方法
7．2 希尔方程和马休方程的稳定性与无穷行列式
7．3 多自由度参激系统稳定性的特征值分析法
7．4 拉索在支座运动激励下的稳定性
7．5 稳定性数值模拟的辛算法
习 题

第8章 最优振动控制
8．1 系统能控性与能观性
8．2 最优控制问题与动态规划原理
8．3 几种典型的最优控制
8．4 高楼振动的主动控制
8．5 磁流变阻尼器与半主动控制
8．6 拉索参激不稳定性的主动与半主动控制
习 题
习题答案
参考文献

前言/序言

《高等动力学：理论及应用》是一本深入探讨经典力学核心内容的高等教育教材，旨在为读者构建扎实的动力学理论基础，并展示其在工程、物理学等众多领域内的广泛应用。本书以严谨的数学语言和清晰的物理图像相结合的方式，系统地阐述了从基础概念到前沿应用的动力学知识体系。 全书内容涵盖了经典动力学的两大分支：分析动力学和理论力学。 在分析动力学部分，本书将带领读者进入一个更为抽象和普适的动力学表述框架。重点内容包括： 拉格朗日力学 (Lagrangian Mechanics)：深入介绍变分原理，如达朗贝尔原理，并在此基础上推导出拉格朗日方程。本书会详细分析如何选取广义坐标，以及如何利用拉格朗日方程处理复杂多自由度系统的运动。涵盖从单粒子系统到刚体系统、甚至连续介质系统的拉格朗日表述。特别强调了守恒量的导出，如能量守恒、动量守恒等，并通过算例展现其在简化问题求解中的威力。 哈密顿力学 (Hamiltonian Mechanics)：在拉格朗日力学的基础上，本书引入相空间的概念，推导出哈密顿方程。重点在于讲解正则变换，以及这些变换如何保持哈密顿方程的结构不变。讨论了泊松括号及其在描述系统演化和守恒量方面的作用。本书还会触及哈密顿力学的正则微扰理论，为处理非完全可积系统奠定基础。 正则微扰理论 (Canonical Perturbation Theory)：当系统偏离可积系统时，哈密顿力学的微扰方法显得尤为重要。本书会详细介绍如何利用正则变换和微扰展开来近似求解非线性和复杂的动力学系统，例如阿诺索夫流、KAM定理的思想和应用等，为理解混沌现象的产生机制提供理论工具。 在理论力学部分，本书将从经典牛顿力学的角度出发，但会以更系统、更深入的方式来审视和发展。核心内容包括： 牛顿力学的高级主题：在回顾了牛顿第二定律、动量定理、角动量定理等基本原理后，本书会深入探讨这些原理在复杂系统中的应用，例如多粒子系统的整体与相对运动、碰撞问题中的能量与动量交换等。 刚体动力学：这是理论力学中的一个重要分支。本书会详细介绍刚体的运动学描述，包括平移和转动。重点在于欧拉角和四元数在描述三维空间刚体姿态中的应用。深入阐述刚体的转动惯量张量，以及如何利用欧拉方程来描述不受外力矩作用的刚体绕固定点的运动。本书还会分析陀螺效应，如进动和章动现象，并给出具体的数学描述和物理解释。 振动与波：本书会涵盖简谐振动、受迫振动、阻尼振动等单自由度振动系统。在此基础上，会扩展到多自由度系统的耦合振动，介绍模态分析和特征频率的概念。随后，会引入波动的概念，例如机械波，并讨论波的传播、叠加和干涉等现象。 相对论力学初步：为了给读者提供更广阔的视野，本书也会触及狭义相对论力学的一些基本概念，例如洛伦兹变换、相对论动量和能量，以及质量与能量的等价性。这部分内容旨在为读者理解经典力学在极端条件下的局限性提供初步认识。 在应用方面，本书贯穿了理论讲解，并设置了专门的应用章节，旨在展示动力学理论的强大生命力： 天体力学：以牛顿万有引力定律为基础，探讨行星的轨道运动，例如开普勒定律的推导及其在实际天体轨道计算中的应用。会涉及二体问题的精确解，并初步讨论三体问题的复杂性。 工程力学：在机械设计、航空航天、机器人学等领域，动力学理论是不可或缺的工具。本书会通过具体的案例，例如车辆动力学（悬挂系统、制动）、飞行器姿态控制、机械臂运动规划等，展示如何运用拉格朗日方程或牛顿方程来建立和分析系统的动力学模型，并进行控制策略的设计。 粒子物理与场论：虽然本书主要关注经典动力学，但其理论框架（特别是哈密顿力学）是量子场论等更高级理论的基础。本书会简要提及经典场论（如电磁场）的动力学描述，以及在粒子加速器设计等方面的应用。 非线性动力学与混沌：随着计算能力的提升，非线性动力学和混沌理论日益受到重视。本书会介绍一些经典的非线性系统，如洛伦兹吸引子、双摆等，并解释混沌现象的特征，如对初值敏感性（蝴蝶效应），以及分形等概念。 本书的编写风格注重理论的逻辑性与清晰性，同时辅以大量的例题和习题，帮助读者巩固所学知识。每一章的最后都附有总结，帮助读者梳理本章的重点和难点。通过对这些理论和应用的深入学习，读者将能够深刻理解物质运动的基本规律，并具备解决实际复杂力学问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

作为一个从事机器人控制的研究者，我深深体会到精确的动力学建模对于机器人性能的重要性。以往，我们更多地依赖于牛顿-欧拉方法或者拉格朗日方法来建立机器人的动力学方程，但这往往在处理自由度很高、连杆形状复杂、或者存在柔性关节的机器人时，计算量巨大且难以处理。这本《高等动力学：理论及应用》的出现，让我看到了突破这一瓶颈的可能。我非常期待书中能够深入探讨更高级的动力学建模方法，例如基于李群和李代数的机器人动力学，这种方法在处理多自由度刚体运动时具有天然的简洁性和高效性。此外，我希望书中能够详细介绍如何将柔性构件和碰撞模型融入机器人动力学方程，这对于开发更安全、更精密的机器人至关重要。我也对书中可能涉及的自适应动力学建模方法感到好奇，即如何在机器人运动过程中实时更新其动力学参数，以适应环境变化和自身磨损。另一个让我特别感兴趣的方向是，这本书是否会包含关于机器人动力学与控制相互作用的理论，例如如何根据动力学特性设计更优的控制律，或者如何利用控制策略来影响系统的动力学行为。如果书中能提供一些关于高阶动力学系统理论在机器人规划和轨迹生成方面的应用，那将对我非常有启发。我相信，掌握了更高级的动力学理论，将能帮助我设计出更智能、更高效的机器人系统。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在流体力学领域从事研究的博士生，在我的研究工作中，流体动力学是不可或缺的核心理论。虽然我熟练掌握了纳维-斯托克斯方程及其各种近似解法，但对于一些具有复杂边界条件、非定常流动、以及多相流等现象，传统的流体动力学方法往往显得力不从心，需要更深层次的动力学理论来支撑。这本《高等动力学：理论及应用》的出现，让我看到了在这一方向上提升自身理论水平的希望。我特别希望书中能够涉及一些关于激波动力学、湍流动力学的先进理论，例如如何从微观粒子运动的角度解释宏观流体行为的统计学方法，以及混沌理论在湍流建模中的应用。此外，我对于书中如何运用变分原理和泛函分析来推导和求解流体动力学方程感到好奇。例如，拉格朗日-欧拉描述在处理运动边界和流体变形时的优势，以及最小作用量原理在流体动力学中的推广应用。同时，我也期望书中能够包含一些关于耦合动力学系统的分析方法，例如流固耦合、热固耦合等，这些在很多实际工程问题中都非常常见。如果教材中能提供一些关于数值模拟方法在高维、非线性动力学系统中的优化和加速技术，那将对我非常有价值。我希望这本书能帮助我建立起一个更强大、更完备的流体动力学理论框架，从而更好地理解和解决我在科研中遇到的复杂问题。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对理论物理抱有浓厚兴趣的本科生，我在学习过程中接触了许多动力学相关的概念，但总是感觉不够系统和深入。牛顿力学、分析力学（拉格朗日和哈密顿力学）是我已经掌握的基础，但这些理论在处理高度对称性、约束条件复杂或者需要从根本上理解系统演化规律时，似乎还有更深层次的探索空间。我偶然发现了这本《高等动力学：理论及应用》，书名中的“高等”二字立刻吸引了我，让我看到了进一步提升理论认知高度的可能性。我特别希望书中能够拓展到更一般的动力学框架，比如泊松括号在哈密顿力学中的深入应用，以及它们与辛几何的联系，这对于理解系统的守恒量和相空间结构有着至关重要的作用。我还对书中是否会涉及一些更现代的动力学理论，例如混沌动力学、分形几何在动力学系统中的应用，以及一些基于信息论的动力学分析方法感到好奇。这些内容对于理解自然界和工程领域中许多看似无序但实则蕴含规律的现象至关重要。我希望这本书能够提供严谨的数学推导，但同时又不失物理直觉的引导，让我能够真正理解这些抽象概念背后的深刻含义。如果书中还能包含一些关于对称性破缺、涌现现象等与动力学密切相关的物理学思想，那就更完美了。一本真正的高等教材，应该能够引领读者站在巨人的肩膀上，看到更广阔的科学图景。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在桥梁和建筑结构抗震设计领域工作的工程师，我对动力学理论的掌握直接关系到工程的安全和可靠性。传统的抗震设计方法更多地依赖于模态分析和响应谱方法，但这些方法在处理高层建筑、大跨度桥梁等复杂结构，或者考虑非线性材料特性和动力相互作用时，存在一定的局限性。这本《高等动力学》教材，正是我期望能够深入学习，以提升设计水平的理论基础。我特别希望书中能够详细阐述高阶动力学理论在结构动力学中的应用，例如如何运用非线性动力学方法来分析结构在强震作用下的屈曲、失稳等现象，以及如何评估结构的滞回耗能特性。我还对书中关于随机振动理论的介绍非常感兴趣，希望能学习如何构建更准确的地震动随机模型，并分析结构在随机激励下的动力响应。此外，我期望书中能够包含关于耦合动力学系统的分析方法，例如考虑土-结构相互作用、风-结构相互作用等，这些对于全面评估结构的抗震性能至关重要。我也对书中可能涉及的自适应控制理论在减隔震结构中的应用感到好奇，例如如何通过实时调整结构参数来提高其抗震能力。我坚信，掌握了更深层次的动力学理论，将能帮助我设计出更安全、更经济、更可靠的工程结构。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在生物力学领域进行研究的学生，对人体运动的动力学分析有着浓厚的兴趣。从基础的骨骼关节运动到复杂的肌肉协调和整体运动模式，都需要深入的动力学理论来支撑。我一直在寻找一本能够帮助我从宏观到微观、从简单到复杂的理解人体动力学的教材。这本《高等动力学：理论及应用》的出现，让我看到了这一希望。我特别期待书中能够涵盖多体动力学在人体建模中的应用，例如如何建立精确的骨骼、肌肉模型，并分析它们之间的相互作用。我还对书中关于非线性动力学在运动控制中的应用感到好奇，比如如何解释和模拟人体的复杂运动轨迹，以及如何理解和预测运动过程中可能出现的异常。此外，我希望书中能够涉及一些关于生物系统中能量传递和耗散的动力学理论，这对于理解运动的效率和疲劳非常有帮助。我也对书中是否会包含关于反馈控制理论在人体运动协调中的应用感到兴趣，例如神经系统如何通过反馈机制来精确控制身体的运动。如果教材中能提供一些关于动力学模型与实验数据相结合的案例，并介绍如何利用动力学理论来评估和训练运动能力，那将对我非常有启发。我相信，通过学习这本教材，我能够建立起一个更完善的生物力学动力学知识体系。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计就透着一股沉稳大气，金色的“高等院校精品教材”几个字，以及“高等动力学：理论及应用”的副标题，都给人一种专业、权威的感觉。我是一名即将步入研究生阶段的工科学生，在接触到这本教材之前，我对动力学知识的掌握还停留在本科阶段的一些基础概念上，比如牛顿定律、拉格朗日方程、哈密顿方程等等。当时觉得这些理论已经相当完备，能够解决大部分工程问题了。然而，随着我深入了解科研方向，我发现很多前沿的、复杂的系统，需要更深层次、更精妙的动力学理论来分析和建模。我希望这本“高等动力学”教材能够为我打开一扇新的大门，让我能够理解和掌握那些更高级的动力学方法，比如变分原理在复杂系统中的应用，非线性动力学分析的工具，甚至是一些基于现代数学框架的动力学理论，如李群、李代数在刚体动力学中的应用。我特别期待书中能够详细讲解如何从宏观的运动规律推导出微观的动力学行为，以及如何将抽象的数学模型与实际的物理系统联系起来。我希望它不仅仅是理论的堆砌，更能通过丰富的例子和清晰的推导，让我真正理解其精髓，并能将其应用到我未来的研究中。一本好的教材，应该能激发读者的学习兴趣，并提供解决问题的思路和方法。我非常好奇这本书在理论深度和应用广度上能达到怎样的水平，它能否帮助我跨越从基础到前沿的鸿沟。

评分☆☆☆☆☆

拿到这本《高等动力学》时，我第一时间翻阅了目录，发现它涵盖了我之前从未深入接触过的不少内容，这让我感到既兴奋又有些挑战。作为一个在机械设计领域工作多年的工程师，我常常需要在复杂的动态环境中分析机械系统的稳定性、响应特性以及优化设计。以往，我主要依赖经验和一些基础的仿真工具。但随着设备复杂度的不断提升，以及对系统性能要求的日益严苛，我意识到有必要系统地学习和掌握更高级的动力学理论。这本书的出现，正是我所期盼的。我特别关注书中关于“非线性动力学”的部分，因为现实世界中的许多机械系统都表现出显著的非线性行为，例如摩擦、间隙、弹性变形等都会引入非线性因素，这些往往是线性模型无法准确描述的。我希望书中能提供一套完整的分析方法，包括定性分析（如相平面分析、分岔理论）和定量分析（如数值仿真技巧、稳定性判据），以便我能更深入地理解和预测系统的复杂行为。此外，书中关于“多体动力学”的应用，例如在航空航天、机器人技术中的具体案例，也极大地吸引了我。能够掌握如何精确建模和分析由多个相互关联的刚体或柔体组成的复杂系统，对于我进行高性能机械设备的设计和优化至关重要。我期望这本书不仅能提供扎实的理论基础，更能通过实际案例的剖析，让我将这些高级理论融会贯通，转化为解决工程实际问题的强大武器。

评分☆☆☆☆☆

我是一名专注于复杂机械系统故障诊断的研究人员。在我的工作中，理解系统在正常运行和异常状态下的动力学行为是至关重要的。然而，现实世界的机械系统往往非常复杂，包含大量的非线性因素、随机干扰以及多体耦合效应，这使得传统的故障诊断方法难以应对。这本《高等动力学：理论及应用》教材，正是我希望能够深入学习的理论宝库。我特别关注书中关于非线性动力学与混沌分析的内容，希望能理解系统在何种条件下会进入混沌状态，以及混沌行为是否与某些类型的故障密切相关。此外，我希望书中能够提供关于随机动力学理论的详细阐述，例如如何对系统中的随机噪声进行建模和分析，以及这些随机性如何影响系统的动态特性和故障表现。我也对书中关于系统辨识的先进方法感到兴趣，特别是那些能够从少量观测数据中辨识出系统复杂动力学模型的方法，这对于从实际运行数据中提取故障信息至关重要。如果教材中能包含关于故障模式分析和故障预测的动力学理论，例如如何通过分析系统状态空间的变化来预测潜在故障的发生，那将极大地提升我的研究能力。我期望这本书能够为我提供一套更强大、更精密的工具，让我能够更准确地理解和诊断复杂机械系统的故障。

评分☆☆☆☆☆

我在攻读航天器动力学方向的研究生，在本科阶段学习了基础的轨道力学和姿态动力学。虽然已经具备了分析单体刚体在外部力场作用下的运动能力，但随着研究的深入，我发现许多复杂航天器系统，如多体卫星平台、柔性航天器、以及涉及轨道耦合的精密仪器，都提出了更高的动力学分析要求。这本《高等动力学》教材，正是我想在这一领域寻求突破的关键。我非常期待书中能够详细阐述多体系统动力学的建模方法，例如如何高效地建立和求解包含大量自由度的航天器系统的动力学方程，包括惯性耦合、角动量耦合等复杂效应。其次，对于柔性航天器的动力学建模，即如何将结构的弹性变形纳入运动方程，从而分析其在轨道机动、姿态控制过程中的振动特性，也是我迫切需要掌握的知识。另外，我希望书中能够深入探讨非线性效应在航天器动力学中的体现，比如在高轨道、强耦合运动中可能出现的混沌现象，以及如何利用非线性控制理论来保证系统的稳定性和可控性。此外，如果教材中能介绍一些先进的数值方法，例如求解大规模微分方程组的高精度算法，以及用于分析系统稳定性和鲁棒性的相关理论，对我解决实际工程问题将大有裨益。我坚信，一本真正的高等教材，不仅要讲解理论，更要引领读者掌握解决复杂工程问题的能力。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在航空发动机设计领域工作的工程师，我对发动机内部复杂流动的动力学行为有着深刻的认识。从燃烧室内的火焰传播到涡轮叶片上的气动载荷，都需要极其精确的动力学分析来确保发动机的性能和寿命。这本《高等动力学：理论及应用》教材，正是我想深入学习，以提升我在这方面理论水平的关键。我特别关注书中关于高马赫数流动动力学、燃烧不稳定性动力学以及叶轮机械气动弹性动力学的先进理论。我希望书中能够提供关于如何从守恒律出发，推导出复杂流动系统的动力学方程，并分析其内在的动力学特性。我还对书中关于非线性动力学在燃烧不稳定性预测和抑制中的应用感到兴趣，希望能理解火焰传播的混沌行为以及如何通过控制手段来避免其发生。此外，我期望书中能够包含关于气动弹性耦合动力学理论的介绍，即如何分析涡轮叶片在高速气流作用下的振动和变形，以及这种相互作用对发动机性能的影响。我也对书中可能涉及的数值方法优化技术感到好奇，例如如何高效地求解涉及大量自由度和复杂边界条件的动力学方程。我坚信，掌握了更高级的动力学理论，将能帮助我更深入地理解和优化航空发动机的设计。

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看不懂啊，呵呵

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一本有一定价值的专业参考书。

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