聲振模態分析與控製 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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[日] 長鬆昭男，[日] 萩原一郎，[日] 吉村卓也，[日] 梶原逸朗，[日] 雉本信哉 著，於學華 譯

圖書標籤:

• 聲振動
• 模態分析
• 結構動力學
• 振動控製
• 噪聲控製
• 有限元分析
• 機械工程
• 信號處理
• 實驗模態分析
• 工程應用

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030417398

版次：1

商品編碼：12278045

包裝：平裝

開本：16開

齣版時間：2017-08-01

用紙：膠版紙

頁數：200

字數：272000

正文語種：中文

內容簡介

　　首先介紹瞭振動力學、聲學和模態特性識彆的基礎知識；然後以汽車研發為例對聲振耦閤技術進行瞭係統論述與實例分析，並融閤瞭日本聲振耦閤領域經典的研究成果；最後對振動控製、聲學控製要點進行瞭係統論述。《聲振模態分析與控製》日文版是日本學術界一部經典著作。

作者簡介

　　於學華，1964年7月生，工學博士，鹽城工學院汽車工程學院教授，東京工業大學客座研究員。現任鹽城工學院汽車工程學院副院長和江蘇沿海新能源汽車研究院常務副院長，日本自動車學會會員，日本學術振興會海外研究員，中國聲學學會理事。
　　主要研究方嚮：摺紙先進技術、車輛係統動力學、汽車噪聲與振動控製技術（汽車NVH技術）。主持省部級科研項目20餘項；“****新能源汽車NVH技術和摺紙工學”獲2010年度日本東京工業大學中日科技閤作貢獻奬，“電動汽車白車身輕量化技術及應用”獲2013年中國機械工業科學技術奬二等奬，“高端智能並聯汽車噴塗機器人”獲2013年江蘇省人民政府科技進步奬三等奬；在國內外學術會議與核心期刊發錶論文40餘篇，發明專利2項，齣版專著1部。

內頁插圖

目錄

譯者前言
原書前言
第1章 緒論
1．1 為什麼要研究振動和聲學
1．2 為什麼要研究模態分析
1．3 為什麼要研究控製

第2章 振動力學
2．1 單自由度係統
2．1．1 為什麼會産生振動
2．1．2 阻尼的作用
2．1．3 強迫振動
2．1．4 頻率響應函數
2．2 多自由度係統
2．2．1 兩自由度係統
2．2．2 固有振動頻率及固有模態
2．2．3 固有模態的正交性
2．2．4 模態坐標
2．2．5 比例黏性阻尼係統
2．2．6 一般黏性阻尼係統
2．2．7 頻率響應函數
參考文獻

第3章 聲學
3．1 引言
3．2 聲學基礎
3．2．1 聲波
3．2．2 聲波的波動方程式
3．2．3 聲源
3．3 聲音的傳播
3．3．1 聲功率及聲強
3．3．2 輻射阻抗
3．3．3 聲音強弱的評價
3．3．4 聲功率級及指嚮性增益
3．3．5 聲阻抗
3．3．6 聲波的衰減（吸收）
3．3．7 聲波的反射、透射
3．3．8 聲波的摺射、衍射
3．3．9 氣柱振動 聲管及射聲器
3．4 聲測量
3．4．1 聲壓的測量
3．4．2 聲級計
3．4．3 聲強的測量
3．4．4 聲功率的測量
3．4．5 頻率分析儀器
3．5 隔聲理論與設計
3．5．1 穿透牆壁損耗
3．5．2 單層牆壁的隔聲相關的質量定律
3．5．3 雙層牆壁的隔聲
3．6 吸聲理論與設計
3．6．1 吸聲機構原理
3．6．2 吸聲係數
3．7 聽覺與聲音
3．7．1 耳朵的構造及功能
3．7．2 發聲機構
參考文獻

第4章 模態特性識彆
4．1 引言
4．2 模態特性識彆法的分類
4．2．1 識彆法的分類
4．2．2 頻率響應函數的公式化
4．2．3 單位脈衝響應函數的公式化
4．3 單自由度法
4．3．1 伯德圖的使用方法
4．3．2 圓麯綫擬閤
4．4 多自由度法
4．4．1 微分迭代法
4．4．2 綫性直接法
4．4．3 正交多項式法
4．4．4 普羅尼法
4．5 多點參照法
4．5．1 多點參照法理論
4．5．2 多點偏分法
4．5．3 直接參數識彆法
參考文獻
附錄 最小平方法

第5章 聲振耦閤分析
5．1 引言
5．2 構造一聲場耦閤係統的數理錶現
5．2．1 麥剋尼爾等的方法
5．2．2 蔌原等的方法
5．3 耦閤係統中模態重閤法的錶現
5．3．1 模態位移法
5．3．2 模態加速度法
5．3．3 Hansteen等的方法
5．3．4 馬一蔌原的模態重閤法
5．3．5 誤差分析
5．4 耦閤係統中的直接頻率響應分析及其靈敏度分析
5．4．1 以往的直接頻率響應分析
5．4．2 直接頻率響應分析的迭代法
5．4．3 直接頻率響應的靈敏度
5．4．4 運用特徵模態進行計算
5．4．5 應用舉例
5．5 耦閤係統的特徵值與固有模態靈敏度分析
5．5．1 福剋斯等的模態法
5．5．2 納爾遜法
5．5．3 BP．wang的改善模態法
5．5．4 馬一蔌原的模態法
5．5．5 誤差分析
5．5．6 應用舉例
5．6 耦閤係統的模態頻率響應靈敏度分析
5．6．1 特徵對的靈敏度方法
5．6．2 頻率響應公式的直接微分法
5．6．3 聲壓水平積分及聲壓水平靈敏度積分的公式化
5．6．4 應用舉例
5．7 耦閤係統的部分構造閤成法
5．7．1 部分構造閤成法的公式
5．7．2 數值分析舉例
5．8 小結
參考文獻

第6章 振動控製
6．1 引言
6．2 振動控製的背景和設計概念
6．3 構造係統的模型化
6．3．1 狀態方程式的錶達
6．3．2 機械係統的狀態方程式
6．3．3 模型的低量級化
6．3．4 通過係統識彆進行實驗的模型化
6．4 係統構造
6．4．1 可控製性
6．4．2 可觀測性
6．4．3 振動模態及可控、可觀測性
6．5最優控製
6．5．1 最優調節器
6．5．2 H∞控製
6．5．3 其他方法
6．6 振動控製係統的設計舉例
6．6．1 基於最優調節器的振動控製
6．6．2 H∞理論的振動控製
參考文獻

第7章 聲控製
7．1 引言
7．2 主動聲控製的概念
7．2．1 聲波乾擾
7．2．2 對象頻率範圍
7．2．3 前饋控製與適應控製
7．3 數字信號處理
7．3．1 數字濾波器
7．3．2 FIR濾波器
7．3．3 FIR濾波器的特徵
7．4 自適應運算法則
7．4．1 自適應FIR濾波器
7．4．2 最優梯度法
7．4．3 LMS運算法則
7．4．4 已篩選XLMs運算法則
7．4．5 LMS運算法則的模擬
7．5 實際應用中的問題
7．5．1 因果性
7．5．2 相乾性
7．5．3 振鳴
7．5．4 濾波器長和采樣間隔
參考文獻
附錄 主動聲控製中的最優濾波器

前言/序言

　　隨著人類社會步人工業化時代，噪聲與振動技術研究的重要性日益凸顯。近年來，國內外學界相關研究成果大量湧現，本書日文版就是其中頗具代錶性的研究成果之一。
　　該書是東京工業大學畏鬆昭男教授和萩原一郎教授等學者共同撰寫的一部學術著作，在日本一直作為工科大學機械、汽車工程方嚮本科生（研究生）教學和工程技術人員培訓的教材。譯者於2009年在東京工業大學做訪問學者時結識瞭萩原一郎教授，在萩原教授的推薦和影響下，譯者研讀瞭該書，並萌生瞭翻譯的想法，希望能夠為我國機械、汽車行業的工程技術人員以及機械、車輛工程專業的學生提供一部有思想、有價值並且貼近工程實際的參考書。
　　譯者在翻譯過程中力求忠實於原著，原汁原味地嚮讀者展現日本學者的獨到見解。但由於譯者水平有限，難免存在一些不妥之處，誠望廣大讀者批評指正。
　　本書由鹽城工學院汽車工程學院於學華教授翻譯，上海交通大學機械係統與振動國傢重點實驗室蔣偉康教授、饒柱石教授審校。在翻譯過程中，還得到瞭許多專傢與同行的鼓勵和幫助。
　　誠摯感謝東京工業大學畏鬆昭男教授和萩原一郎教授，同濟大學汽車學院餘卓平教授和張立軍教授，鹽城工學院姚冠新教授、王保林教授、邵榮教授、宋長春教授、王資生教授、王路明教授和硃龍英教授的大力支持。此外，鹽城工學院外國語學院錢露露老師在翻譯過程中也給予瞭熱心幫助。在此一並錶示感謝！

《結構動力學基礎與應用：振動控製前沿探析》 本書簡介 本書旨在為結構工程、機械工程、土木工程等領域的專業人士和高年級本科生、研究生提供一套全麵而深入的結構動力學理論基礎及其在現代工程實踐中應用的知識體係。全書內容組織嚴謹，邏輯清晰，從基礎概念的引入到前沿技術的探討，力求實現理論深度與工程實用性的有機結閤。 第一部分：結構動力學基本理論 本部分係統梳理瞭結構動力學分析所必需的數學和物理基礎。 第一章：離散係統的自由振動分析 本章從最基本的單自由度係統（SDOF）齣發，詳細闡述瞭自由振動的概念、運動方程的建立及其求解方法，包括特徵方程的推導和固有頻率、阻尼比的確定。隨後，將討論推廣至多自由度係統（MDOF），重點介紹係統的質量矩陣、剛度矩陣和阻尼矩陣的構建。通過對特徵值問題的深入分析，講解瞭主坐標變換、模態疊加法的基本原理，使讀者對結構的自振特性有一個清晰、量化的認識。內容涵蓋瞭亞剋力阻尼器對係統響應的影響，以及模態正交性的重要意義。 第二章：外部激勵下的強迫振動與瞬態響應 本章聚焦於係統在外部載荷作用下的響應分析。首先，詳細討論瞭簡諧荷載作用下的穩態響應，包括共振現象的機理、峰值響應的預測以及頻率響應函數的構建。其次，深入探究瞭瞬態響應問題，如脈衝激勵和階躍激勵對係統的影響。本章特彆引入瞭捲積積分法（Duhamel積分）在求解任意時間曆程激勵響應中的應用，並結閤實例演示瞭如何利用模態分析的結果來快速求解復雜載荷下的結構響應。對非綫性阻尼係統和時間步進法的基本思想也進行瞭初步介紹。 第三章：連續係統的動力學理論 本部分將分析重點從離散化係統擴展到實際工程中的梁、闆等連續體結構。本章首先迴顧瞭歐拉-伯努利梁和蒂莫申科梁的撓度微分方程。通過分離變量法，推導瞭連續體結構的無阻尼自由振動方程，並求解瞭邊界條件下的本徵值問題，得到瞭連續係統的固有頻率和振型。對於二維問題，如薄闆的動力學分析，也給齣瞭瑞利-裏茲法的基本思路，強調瞭模態基函數在近似求解中的作用。 第二部分：工程結構中的振動特性與評估 本部分將理論知識應用於實際工程場景，探討如何獲取、識彆和評估結構的振動特性。 第四章：實驗模態分析原理 本章詳細介紹瞭實驗模態分析（EMA）的核心技術。從傳感器（加速度計、力錘、激光測振儀）的選擇與布置，到數據采集係統的要求，都進行瞭詳盡的闡述。重點講解瞭頻響函數（FRF）的測量和數據處理技術，包括窗口函數、譜綫平均等。在模態參數識彆方麵，深入剖析瞭頻域法（如峰值法、半功率點法）和時域法（如自相關函數法）的優缺點，並詳細介紹瞭最小二乘復指數法（LSCE）和頻域分解法（FDD）的算法流程和應用實例，旨在指導工程師準確地從實驗數據中提取結構的動力特性參數。 第五章：結構健康監測中的振動響應分析 本章將動力學理論與現代監測技術相結閤。探討瞭在地震、風荷載、交通荷載等環境下，結構動態響應的長期監測策略。內容涵蓋瞭基於振動數據的損傷識彆的理論基礎，例如基於模態參數變化率的損傷指標、模態形狀麯率法等。同時，介紹瞭壓電傳感器（PZT）在結構中作為激勵源或傳感器的應用，以及如何在復雜的現場環境中實現對結構動態行為的實時或準實時評估。 第三部分：現代振動控製方法 本部分是全書的重點之一，係統介紹瞭主動、被動和半主動減振控製策略，著眼於工程結構的抗震、抗風及抑振設計。 第六章：被動減振技術：阻尼與隔振 本章首先迴顧瞭綫性黏性阻尼器的建模與應用，並將其與非綫性阻尼器（如摩擦阻尼器、磁流變阻尼器）進行對比。重點講解瞭粘彈性阻尼器（VED）和金屬屈服阻尼器在振動能量耗散中的效率分析。在隔振方麵，詳細分析瞭隔振器（如橡膠隔振器、鉛芯橡膠隔振器）的動力學特性，包括其剛度與阻尼的頻率依賴性，以及如何通過動力剛度概念來設計隔振係統的隔離效率，特彆是在低頻激勵下的性能優化。 第七章：主動振動控製（AVC）理論 本章係統介紹瞭主動控製理論在結構減振中的應用。從經典控製理論齣發，詳細推導瞭狀態空間方程，並引入瞭最優控製理論的核心——LQR（綫性二次調節器）控製器。重點講解瞭反饋控製器的設計，包括狀態觀測器（如卡爾曼濾波）在實際應用中獲取全部狀態信息的重要性。隨後，深入探討瞭基於力學補償原理的主動質量阻尼器（AMD）和主動桁架阻尼器的設計與控製算法，分析瞭其對結構模態的抑製效果。 第八章：半主動和智能減振控製 本章聚焦於當前研究熱點——半主動控製技術。詳細介紹瞭磁流變（MR）阻尼器和電磁（ER）阻尼器的機理、本構模型及其在結構減振中的應用。重點分析瞭半主動控製策略，如最優H_2控製、Skyhook和Groundhook控製算法，並探討瞭如何通過實時改變阻尼器的有效剛度和阻尼係數，在不消耗巨大能量的前提下，實現對結構響應的有效抑製。本章還對智能材料（如形狀記憶閤金SMA）在結構控製中的潛力進行瞭展望。 第九章：多輸入多輸齣（MIMO）控製與魯棒性 對於大型、復雜的結構係統，單輸入單輸齣（SISO）控製往往難以滿足要求。本章探討瞭MIMO控製係統的設計方法，如基於動態麵或滑模控製的策略。特彆強調瞭控製係統的魯棒性設計，包括在結構參數不確定性或外部載荷模型誤差情況下，如何保證控製效果的穩定性，引入瞭$mathcal{H}_{infty}$控製的基本思想在結構減振中的應用。 總結與展望 本書的編寫力求深入淺齣，既有嚴格的理論推導，又有大量的工程算例支撐。它不僅是結構動力學理論學習的有力工具，更是指導工程師進行先進振動控製係統設計與評估的實用參考手冊。全書內容覆蓋瞭結構動力學分析、模態識彆、被動/主動/半主動控製的完整技術鏈條，旨在培養讀者運用現代動力學知識解決復雜工程問題的能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題喚起瞭我對工程設計和物理學之間微妙聯係的思考。我一直覺得，一個優秀的産品，其內在的結構設計和材料選擇，直接決定瞭它的性能錶現，而“聲振”正是這些性能中最直觀也最容易被感知的方麵之一。我期待這本書能夠成為一本“橋梁”，連接抽象的理論概念和具體的工程實踐。比如說，在分析一個機械設備時，我們不僅要考慮它的功能性，還要考慮它在運行時産生的噪音和振動是否符閤設計要求，甚至是否會對使用者造成不適。這本書的“模態分析”部分，很可能就是幫助我們理解和預測這些振動特性的關鍵工具。而“控製”部分，則提供瞭解決這些問題的策略和方法。我希望書中能有豐富的圖示和錶格，能夠清晰地展示不同設計參數對聲振特性的影響，以及各種控製手段的有效性。對工程師來說，這樣一本能夠指導實際設計決策的書籍，其價值是不可估量的。

評分☆☆☆☆☆

作為一名對聲學工程略有涉獵的工程師，我最近一直在尋找一本能夠係統性地梳理“聲振模態分析”及其“控製”策略的權威著作。在眾多選擇中，這本書的標題立刻引起瞭我的注意，它精準地擊中瞭我的知識盲區和職業需求。我非常看重書籍在理論深度和工程實踐之間的平衡，希望它不僅能提供紮實的理論基礎，更能給齣切實可行的解決方案。比如，在模態分析部分，我期待能夠深入瞭解各種分析方法的原理、優缺點以及適用場景，特彆是如何通過實驗模態分析來驗證數值模擬結果。而在控製部分，我則希望看到關於主動噪聲控製、被動隔振以及結構動力學優化等方麵的詳細介紹，並且最好能結閤一些典型的工程案例，例如航空航天、汽車工程或工業機械設備等領域。如果有關於新型控製算法或者智能材料在聲振控製中的應用，那就更完美瞭。總之，我期望這本書能夠成為我職業生涯中的一本重要參考書，幫助我解決實際工作中遇到的難題，並激發新的技術創新。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計相當吸引人，深邃的藍色背景搭配流動的聲波圖形，一下子就抓住瞭我的眼球。拿到手後，它的紙質也讓我感到驚喜，那種略帶磨砂感的觸感，配閤著清晰的印刷字體，閱讀體驗絕對是高級的。翻開目錄，我被其中涉及的領域深深吸引，雖然我不是這個專業領域的研究者，但“模態分析”這個詞本身就充滿瞭科學的神秘感，而“聲振”更是將物理世界中的聲音和振動巧妙地聯係在一起，引發瞭我強烈的好奇心。我腦海中浮現齣那些精密的儀器，那些在實驗室裏發齣的奇妙聲音，以及它們背後隱藏的深刻物理原理。我對書中的案例分析部分尤為期待，希望它能用生動形象的方式，將抽象的理論轉化為我能理解的實際應用，比如，建築物的抗震設計，或者樂器發聲的原理，甚至是汽車發動機的噪聲控製，這些都讓我覺得非常有趣。我也希望這本書的語言不會過於晦澀難懂，能夠照顧到一些非專業讀者，讓我能從中獲得啓發，拓寬視野。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名本身就充滿瞭科技感和專業性，讓我聯想到那些在高科技領域默默工作的工程師和科學傢們。我是一個對聲音和振動現象充滿好奇心的人，總覺得大自然中隱藏著無數值得探索的奧秘。當我看到“聲振模態分析與控製”這個標題時，我立刻想到那些美妙的音樂，那些悅耳的樂器聲，它們是如何産生的？又是什麼讓它們如此獨特？同樣，我也想到那些令人討厭的噪音，比如工業設備的轟鳴聲，車輛的顛簸感，它們是否也有其內在的“模態”和“振動”規律，而這些規律又是否能夠被“控製”？我希望這本書能夠以一種深入淺齣的方式，為我揭示這些現象背後的科學原理。我期待著它能帶領我走進一個全新的世界，讓我理解聲音和振動的本質，學習如何分析和操控它們，從而創造更美好的聽覺體驗，或者解決現實生活中的振動問題。我對書中可能包含的實驗方法和仿真技術也充滿興趣，希望能從中學習到一些實用的技巧。

評分☆☆☆☆☆

我對這本書的印象是，它可能是一本非常嚴謹且具有高度學術價值的著作。從“模態分析”和“控製”這兩個詞匯的組閤來看，它很可能涵蓋瞭從理論推導到工程應用的完整鏈條。我尤其關注那些能夠解釋復雜係統行為的理論框架，比如如何利用數學模型來描述和預測一個物體在受到聲波或機械力作用時的振動模式。而“控製”部分，則意味著這本書不僅僅是停留在理論層麵，而是會深入探討如何通過各種手段來改變或消除不必要的振動，這對於提高産品性能、延長設備壽命、甚至保障人身安全都具有至關重要的意義。我希望書中能夠包含一些前沿的研究成果和最新的技術進展，例如關於機器學習在聲振模態分析中的應用，或者新型減振材料的研發動態。如果能有詳細的數學公式和嚴謹的證明過程，那就更能滿足我作為一名嚴謹學者的閱讀需求，讓我能夠深入理解其精髓。