目 录

前 言

第一章 振动引论

1.绪言

2.单自由度体系：运动方程和问题的类型

3.响应

4.一般结构：运动方程

5.响应

6.动力相互作用问题

第二章 自由振动 共振和阻尼

1.引言

2.弹簧－质量体系

3.单摆

4.集中荷载作用的梁

5.船体的摇晃

6.并联弹簧

7.串联弹簧

8.自由振动

9.振动体系的能量

10 阻尼自由振动

11.无阻尼强迫响应

12.阻尼强迫响应

13 无阻尼的瞬态振动

14.阻尼瞬态振动

15.结果的归纳

第三章 多自用度体系的振动

1.引言

2.两个自由度体系的振动

3.一个多自由度体系的自由振动

4.振型的正交性

5.模态的分解

6.多自由度体系的阻尼自由振动

7.多自由度体系的强迫振动

第四章 特征值－特征矢量的解

1.引言

2.三个自由度的体系

3.行列式为零

4.带状和对称矩阵

5.特征值方程简化为标准形式

6.用Sturm序列方法求解标准的特征值方程

7.用Sturm序列方法求解原始方程

8.同步迭代法

9.特征值求解方法的比较

10.结点凝聚法

11.子结构分析法

12.特征值变化率

第五章 计算弹性体系的固有频率和动力响应的近似方法

1.相当一个自由度体系

2.连续梁

3.分配法

4.多层框架

第六章 Rayleigh－Ritz法

1.引言

2.能量原理

3.非均匀梁的固有频率

4.非均匀梁的响应

5.矩形板

6.壳体

7.最终评述

第七章 有限元方法

1.引言

2.虚位移原理

3.有限元的离散化和单元矩阵

4.系统方程

5.求解

第八章 二维问题和板的弯曲的应用

1.引言

2.平面板单元

3.板的平面振动

4.板弯曲单元体

5.板的横向振动

6. 梁和板单元体的组合

第九章 结构的瞬态响应

1.引言

2.无阻尼的瞬态响应

3.阻尼

4.阻尼瞬态响应

5.数值方法

第十章 机器的基础

1.引言

2.在刚性地基上的基础的传递率

3.在柔性地基上的基础的传递率

4.低调谐和高调谐基础

5.动力减振器

6.阻尼动力减振器

7.设计规范

8.涡轮式交流发电机的钢基础

9.结论

第十一章 轴对称壳体的振动

1.引言

2.NovozhiloV薄壳理论

3.应用于轴对称壳体中有限元位移法

4.振动应用

5.例

第十二章 结构振动最近的进展概况

1.引言

2.壳体的有限单元体

3.基本方程的近似法

4.与响应计算有关的近似法

5.数值比较

6.减小响应

第十三章 流体－结构相互作用的问题

1.引言

2.阻力、惯性力和浮力的机理

3.总的流体力

4.最后的评述

第十四章 随机振动的导论

1.随机过程

2.谱密度函数

3.Weiner－Khinchin关系式

4.一个简单的弹簧体系对随机荷载的响应

5.单一随机荷载作用下，更为复杂的体系

第十五章 连续弹性体系对随机荷载的响应、地震和高耸建筑物

的问题

1.梁上一点的转递系数

2.对一点荷载的响应谱密度

3.随机过程的组合

4.由二个随机荷载作用引起一点的响应

5.对分布荷载的响应

6.压力随时间作相同变化

7.对地面运动的响应

第十六章 离岸结构的随机响应分析

1. 引言

2.一个自由度的体系

3.多自由度体系

4.最后的评述

2100433B

内 容 提 要

在各种荷载作用下的复杂结构振动问题的求解是很困难的。

本书针对这种情况，其内容从基本原理到随机振动的应用，列举

了大量实例，包括梁、板、壳结构的振动；组合结构的振动；冷却塔

频率和振型；大型设备基础振动对周围建筑物的影响；海洋石油平

台随机振动等问题，既介绍建立力学模式的方法，又介绍各种求

解的近似方法，并以较大篇幅介绍数值解。本书汇集的是五位国

际上著名学者的科研成果，对于我国读者具有很大的参考价值和

实用性.

主要完成人：杨绍普、陈恩利、张志宏、李桂明、袁向荣、刘献栋、郭文武、邢海军、潘存治、申永军

主要完成单位：石家庄铁道学院、郑州铁路局、大同机车厂

2003年度国家科学技术进步奖二等奖。 2100433B

为减小工程结构或构件在干扰力作用下的振动而采取的措施。工程结构或构件用减振垫或减振器隔振是经济实用的防振方法

结构振动的类型 　工程结构的振动可分为与干扰力相对应的四种类型：周期振动、非周期振动、冲击振动和随机振动。在工程中大量遇到的是周期振动中的简谐振动

单自由度体系的振幅(A)和相位(嗘)为

(1)

(2)

式中F0为简谐干扰力F(t)=F0cosω0t中的力幅;k和δ为结构的刚度和阻尼系数;ω0为干扰力的圆频率(或称角频率)；ω为结构的自振圆频率。当ω=ω0时，振动骤然增大，发生共振，应尽量避免；当ω<ω0/2时,振动大大减少。隔振就是应用这一基本原理来达到减小振动的目的。

结构振动的危害 　结构振动的危害主要表现在：①工程结构如果长期处于强烈振动下，要经受上百万次甚至上亿次往复运动，结构会因疲劳而破坏；②结构的振动会影响生产人员的正常工作和身体健康；③工程结构的振动有时会对精密设备和仪器及精确的工艺过程造成有害的影响；④产品质量不能保证。

结构防振的途径 　防振的途径很多，其中隔振是防振中最常见的措施之一。隔振措施分为两类：

① 积极隔振。为了减小有动力荷载的设备对支承结构、生产人员和设备的振动影响，对振源(动力设备)所采取的隔振措施。

② 消极隔振。为了减小支承精密设备的结构振动对精密设备的影响，对精密设备所采取的隔振措施。无论是积极隔振还是消极隔振，其方法是在被隔振设备和支承结构之间，设置如钢弹簧、橡胶制品、软木或乳胶海绵等减振器或减振材料，使干扰力的频率与隔振体系的自振频率之比大于2,以便得到66%以上的隔振效果（图1）。　减振器 　工程结构隔振中常用的减振器有钢弹簧、橡胶减振器(图2)和空气弹簧减振器（图3）。减振材料有橡胶、乳胶海绵、软木和玻璃纤维等。 　① 钢弹簧。主要有螺旋弹簧和板弹簧。工程结构的隔振常采用圆柱形螺旋弹簧,这种弹簧力学性能稳定,结构简单，制造方便，使隔振体系的自振频率达到 3赫以下。钢弹簧阻尼很小（约为0.005）,宜用于允许振动较大的动力设备的积极隔振。如用于精密设备的消极隔振，需要另加阻尼措施。

② 橡胶减振器。由橡胶或橡胶和金属粘结制成。橡胶成型简单，加工方便，容易制成各种不同形状和不同受力状态的几何体，因此橡胶减振器种类繁多，而且阻尼较大（可达0.1以上）,使用普遍。尤其是以剪切变形为主的减振器，具有刚度小、阻尼大的特点。

③ 空气弹簧减振器。是一门比较新的技术,应用虽然还不太普遍，却是一种很有前途的隔振方案，现已日益被人们所重视，并在一些工程隔振中被采用。

隔振技术的应用 　动力设备积极隔振技术的应用现已相当普遍,对于转速大于400转/分的动力设备,或者产生冲击干扰力的装置，都可以用减振器隔振，并得到足够的隔振效果。对于转速低于400转/分的动力设备，用减振器隔振往往比较困难，一般多采取增大厂房水平刚度或增大基础平面尺寸的方法进行减振。

精密设备的消极隔振主要隔离来自支承设备的结构的振动，使得隔振后的支承结构的振动小于精密设备的允许振动。它的指标可能是位移，也可能是速度或加速度。支承结构的振动由两部分组成：①由空调设备和机加工等动力设备引起的机械振动；②由地震波、地下水流动、地磁和潮汐的变化等引起的地面脉动。对于一般精密设备的隔振，通常不必考虑地面脉动的影响，但对一些高精度的设备（如激光控制的某些仪器设备），地面脉动的影响是需要慎重对待的。少数对防振有特殊要求的精密设备（如重力加速度计），采用带油阻尼器的悬挂体系和伺服反馈法，是有前途的防振措施。2100433B