機械振動（第4版）

圖書簡介

一本介紹機械振動的基本理論與套用的風格，強調計算機技術與傳統理論分析的融合的專業書。

本書包括14章正文和6個附錄。不同層次的機械振動教學可以靈活地選擇這些內容進行講授。如果此課程只為高年級或二年級的本科生安排一個學期，那么可以講授第1～5章、第6～8章和第10章的部分內容以及第9章。本課程也可以側重於計算機套用從而以第11章代替第8章。可供選擇的方案還有，如果此課程為高年級安排講授一年的話，第12～14章也提供了足夠的內容。如果對於此課程的學時安排較少，教師可根據學生的基礎和教學傾向選擇其中的一些題目講授。由於本書的講解通俗易懂，所以也可以作為培訓工程師的自學教材以及參考文獻和電腦程式的源文獻。　第1章以簡要地討論振動研究的歷史和重要性開頭，同時還介紹了振動分析中要用到的基本概念和術語。第2章介紹單自由度無阻尼平動和扭振系統的自由振動分析，還討論了黏性阻尼、庫侖阻尼和滯後阻尼的影響。第3章討論單自由度系統在簡諧激勵下的回響。第4章討論單自由度系統在一般力函式作用下的回響。在這一章里還討論了卷積積分、拉普拉斯變換以及數值方法的作用。此外，這一章還介紹了回響譜的概念。第5章介紹兩自由度系統的自由振動和受迫振動。在這一章里還討論了自激振動和系統的穩定性問題。第6章介紹多自由度系統的振動分析，在理論上使用了矩陣分析方法。針對受迫振動問題的求解，詳細地給出了模態分析的全部過程。第7章介紹了求解離散系統固有頻率的幾種近似方法，包括鄧克萊（Dunkerley）法、瑞利（Rayleigh）法、霍爾茨（Holzer）法、雅可比（Jacobi）法和矩陣疊代法。第8章討論連續體的振動，包括弦的振動、桿的振動、軸的振動、梁的振動和薄膜的振動。此外，這一章也介紹了求解連續系統固有頻率的近似方法--瑞利(Rayleigh)法和瑞利-李茲(Rayleigh-Ritz)法。第9章討論如何進行振動控制，包括消振問題、隔振問題和吸振問題。這一章還討論了旋轉和往復運動機械的平衡問題以及軸的弓形迴轉問題。第10章介紹振動測量儀器、激振器以及信號分析問題。第11章介紹求離散和連續系統動力學回響的幾種數值積分方法，包括中心差分法、龍格-庫塔法(Runge-Kutta)、侯伯特(Houbolt)法、威爾遜(Wilson)法、紐馬克 (Newmark)法等。第12章以一維單元為例介紹有限單元方法。第13章介紹非線性振動問題如亞諧和超諧振動、極限環、時變參數系統和混沌問題的一般處理方法。第14章介紹線性系統的隨機振動問題。附錄A和附錄B分別介紹數學關係以及梁和板的變形。附錄C、附錄D和附錄E分別介紹矩陣及其運算、拉普拉斯變換對和單位制。最後，在附錄F中簡要介紹了MATLAB軟體。

前言

由美國邁阿密大學Singiresu S. Rao教授所著的《機械振動（第4版）》一書，給人的第一感覺是銳意創新，引領潮流。其翔實的內容、理論與實用並重的風格、與廣泛套用的計算機軟體的完美結合不僅反映了作者深厚的專業積澱，同時也反映了美國作為世界第一科技強國所崇尚的學術風範。
作為一門傳統的專業基礎課，機械振動理論與套用可以惠及許多專業的工科大學生，翔實的內容不僅可以為將來從事具體工作打下堅實的理論基礎，還可以拓寬專業視野，激發專業嗅覺；理論與實用並重是當今學術界的主流趨勢，本書的風格同樣可以影響它的使用者；本書的使用者可以充分領略現代計算機技術在振動分析中的魅力，這種魅力同樣可以助推他們在從事振動理論與套用方面的研究時取得更大的成就。
引進原版教材雖然是吸收國外先進知識的一條捷徑，但一個不可迴避的問題是國人的英語水平而譯著就可以作到兩者兼顧。本書中文譯本的面市必將推動我國機械振動課程的教材建設。
本版保留了前幾版以儘可能簡潔的方式介紹機械振動的基本理論與套用的風格，強調計算機技術與傳統理論分析的融合，對基本原理的解釋更加詳盡，習題和例題更加豐富多彩。一些重要的變化原著作者已在前言中作了說明。
目前國內出版的關於機械振動方面的新書無論是在內容的系統與全面上，還是在實用性與計算技術的融合上，都不能與本書相比。
原著包括14章正文內容和6個附錄，適合於不同層次和學時的“機械振動”課程選用。由於振動分析中的數值積分方法（原著第11章）和有限元方法（原著第12章）的內容，在後續課程中有更詳盡的介紹，再加上篇幅的限制，所以這兩章和原著第13.11（非線性振動的數值分析方法）未作編譯。至於原著中的6個附錄（數學關係、梁和板的變形、矩陣及其運算、拉普拉斯變換對、單位制和MATLAB簡介），則只保留了拉普拉斯變換對和單位制。此外，第7章內容變化較大。一是增加了李茲法和子空間疊代法這兩節內容；二是對瑞利法和矩陣疊代法進行了改寫。這主要是基於如下考慮：一是李茲法和子空間疊代法在利用計算機求多自由度系統的前若干階固有頻率和固有振型方面的優勢是其他方法都不能比擬的；二是原著對瑞利法和矩陣疊代法的介紹還不夠深入、系統。例如，瑞利法中並未區別瑞利第一商和第二商的概念；矩陣疊代法中，不是從討論如何求第一階固有頻率及其振型開始，再過渡到如何在此基礎上求出各高階固有頻率和高階振型。
第1章介紹振動理論的基礎知識；第2章討論有阻尼單自由度系統和無阻尼單自由度系統的自由振動；第3章討論單自由度系統在簡諧激勵下的受迫振動問題；第4章討論單自由度系統在任意激勵下的受迫振動問題；第5章討論兩自由度系統的自由振動和受迫振動問題；第6章藉助矩陣運算討論多自由度系統的振動分析方法；第7章介紹確定多自由度系統固有頻率和固有振型的近似方法如Rayleigh法、Dunkerley法和矩陣疊代法等；第8章討論彈性體包括弦、桿、軸、梁和薄膜的振動問題；第9章討論振動的控制問題；第10章介紹振動的測量與信號分析問題；第11章（對應原著第13章）介紹非線性振動問題的分析方法；第12章（對應原著第14章）介紹隨機振動問題的處理方法。
機械振動（第4版）第1～8章的部分內容可以作為本書的基本部分；第9～10章可以作為本書的拓展部分；第11, 12章可以作為本書的提高部分。指導者也完全可以根據需要選用本書的部分內容作為輔導材料。
本書第2, 4, 5, 12章和11.8～11.14節由李欣業執筆，第3章由胡竟湘執筆，第6, 8章由楊理誠執筆，第7章由鐘順執筆，第9, 10章由張明路執筆，第11.1～11.7節由李銀山執筆。
特別感謝清華大學出版社張秋玲教授，作為本書的責任編輯，她的慧眼相識才使得此譯著的出版成為可能。同時在編輯過程中，為保證譯著的質量，她與譯者進行了大量的溝通與求證。
碩士研究生楊彥龍、張華彪、楊延鵬、張麗娟和許多本科生在部分章節、習題和程式的編譯及校對方面提供了大量的幫助，在此一併致謝。
衷心感謝中國工程院院士陳予恕教授為本書作序。
限於水平，錯誤與不妥之處難免，懇請廣大同行與讀者指正。

機械振動（第4版）

基本介紹

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