[正版]全新正版 主动式和被动式阻尼减振技术国防工业出版社

第Ⅰ部分黏弹阻尼减振的基础知识
第1章阻尼减振
1.1概述
1.2被动式、主动式和混合式振动控制
1.2.1被动式阻尼减振
1.2.2主动式阻尼减振
1.2.3混合式阻尼减振
1.3本章小结
参考文献
第2章黏弹阻尼
2.1引言
2.2黏弹材料的经典模型
2.2.1时域内的特
2.2.2时域内的基本分析
2.2.3Maxwell模型和Kelvin-Voigt模型更为详尽的时域响应
2.2.4Poynting-Thomson模型的时域响应
2.3蠕变柔量和松弛模量
2.3.1基于拉普拉斯变换的求解方法
2.3.2基于线方程组的求解方法
2.4黏弹材料的频域特
2.5黏弹材料的滞回特和能量耗散特
2.5.1滞回特
2.5.2能量耗散特
2.5.3损耗因子
2.5.4储能模量
2.6黏弹材料的分数阶导数模型
2.6.1分数阶导数模型的基本构造单元
2.6.2基本的分数阶导数模型
2.6.3其他常用的分数阶导数模型
2.7黏弹机制与其他类型阻尼机制的比较
2.8本章小结
参考文献
本章附录
第3章黏弹材料特的表征
3.1概述
3.2黏弹材料的典型行为特
3.3黏弹材料动态特的频域测试技术
3.3.1动态机械热分析仪
3.3.2Oberst梁方法
3.4黏弹材料的主曲线
3.4.1温度-频率叠加原理
3.4.2主曲线的应用
3.4.3常数温度线
3.5黏弹材料动态特的时域测量技术
3.5.1蠕变和松弛测量方法
3.5.2分离式Hopkinson压杆方法
3.5.3波传播方法
3.5.4超声波传播方法
3.6本章小结
参考文献
本章附录
第4章黏弹材料
4.1引言
4.2Golla-Hughes-McTavish(GHM)模型
4.2.1基于GHM模型的基本分析思想
4.2.2GHM振荡项参数的计算
4.2.3关于GHM模型的结构
……
第Ⅱ部分的阻尼处理技术
部分术语表
附录A典型阻尼式的复模量

本书主要针对广泛存在于各类工程领域中的有害振动问题，面向减振降噪实际需求，系统而详尽地阐述了主动式和被动式阻尼减振技术，构建了完整的阻尼减振理论体系，并给出了极为丰富的应用分析。本书从被动式和主动式两大方面系统而完整地归纳和探讨了当前主要的阻尼减振技术措施，涵盖了从被动式到主动式，从自由阻尼层到约束阻尼层，从集中参数系统到分布参数系统，从宏观结构尺度到纳米结构尺度，以及从传统处理手段到一系列当今新技术和新概念阻尼减振方法等核心内容。

本书主要阐述主动式和被动式阻尼减振技术的基本原理和应用领域，较为地覆盖了与各种阻尼减振技术相关的物理原理、控制理论以及优设计策略等内容。全书以引入智能材料来改进和增强被动式阻尼减振能为核心主线，进行了深入的剖析。

借助合适的减振技术对结构进行振动控制是一个重要的研究领城，与此相关的各种动力学行为需要我们深刻地去认识和理解，这也是本书重要的一个目标。在撰写本书时，我尽量以简洁但不失的方式对相关理论基础加以介绍，并将侧放在黏弹阻尼材料方面，揭示如何以被动方式和主动方式去调控此类材料的能量耗散特。在撰写本书的这些年中，我一直从事被动式和主动式振动噪声控制方面的教学工作，同时也在这些领域进行科学研究。这些研究工作极大地丰富了我的教学内容，加深了我对这些领域的理解。事实上，我已经尝试着将相关的理论和工程实际结合起来，使得学生们和工程技术人员能够更好、更深刻地认识、理解并应用这些振动控制技术。在这一方面，我认为阿尔伯特·爱因的论述可以为我们提供良好的启示：

“为什么这一应用科学虽然能够为我们的生活和工作带来诸多益处，但是我们却从中感受不到多少快乐呢？其实答案很简单：因为我们还没有学会如何真正合理地善用它。”

因此，在本书中我已经有意识地将相关理论与各种应用场景有机结合起来，讨论了多种多样的应用实例，并进行了相当细致的计算机分析，从而使得相关理论的实现更为真实，也更具实用。

全书由12章组成，可以划分为两个部分。第I部分主要阐述的是阻尼减振的基本原理括了6章内容，第Ⅱ部分主要讨论了各类先进的阻尼减振技术，同时括在不同结构系统中的应用分析。

在第pan style="font-family:宋体">部分中；第1章针对被动式和主动式阻尼减振这一领域做了概述；第2章考察了黏弹阻尼材料的经典模型；第3章给出了频域和时域中黏弹材料的一些重要表征方法；第4章针对黏弹材料探讨了一些先进的建模技术括Prony级数方法、Cloa-Hughes-Mac Tavish方法、增学场方法以及分数阶导数法，通过有限元方法并借助上述这些技术手段，我们可以在时域和频域中为带有黏弹材料的结构的动力学行为进行建模；在第5章中，采用模态应变能来评价和预测带有阻尼材料的结构的模态损耗因子，并据此考察了此类结构的优设计问题；第6章主要阐述了各种构型的被动式和主动式阻尼案，分析了它们对杆、梁和板等重要结构物的能量耗散特。

在第Ⅱ部分中：第7章介绍了被动式和主动式约束层阻尼处理技术在梁、板和壳等结构物方面的应用；第8章考察了各种先进的阻尼案的建模问题，例如垫高型能梯度型、主动式压电阻尼复合结构型以及磁阻尼型等；在第9章和第10章中，分别讨论了压电分流和周期设计问题，将这两种案视为无阻尼型振动技术，它们的行为特类似于传统的阻尼处理技术，并且还具有可能；第11章主要介绍了一系列被动式和主动式纳米颗粒阻尼复合结构；第12章则考察了阻尼结构系统率流这一问题。

在本书中，给出了丰富的数值算例，目的是加深读者对相关理论的理解，同时也为他们提供了有益的训练实例，使得他们可以更好地掌握相关技术以满足主动式和被动式振动系统的设计与实现要求。这些数值算例都可由相关的MATLAB软件模块来运行，显然，对于振动系统的设计人员来说，这无疑有助于他们尽快地将相关理论应用到各种不同的实际问题之中。

此外，在本书的每一章后面还给出了很多供思考的问题，它们覆盖了与阻尼减振技术相关的理论分析、设计和应用等各个方面。

可以看出，本书所涵盖的内容是相当广泛的，正是因为这一点，我认为本书适合于对振动技术领域感兴趣，并希望能够获得更深入认识的高年级本科生、研究生、科研人员以及工程技术人员。相信本书所给出的丰富内容能够帮助上述读者群体更快捷地获得这一技术领域的相关知识，并能够针对大量实际场合做出正确而有效的分析、设计、优化和应用。

可以说，如果没有众多学生、同事和朋友们的鼎力支持，很难想象本书能够顺利地完成，他们所做出的贡献在全书的字里行间都是清晰可见的。在这里，我要向埃及开罗 Ain Shams大学的 Wael Akl 教授和 Adel Al Sabbagh 教授表示感谢，感谢他们为本书做出的巨大的贡献。我也要感谢沙特阿拉伯KingSaud大学的Osama Aldraihem教授，感谢他多年来的合作以及对本书第11章所做出的工作，同时还要感谢的是佐治亚理工学院的Massino Ruzzene 教授，多年以来我们的合作取得了丰硕的成果。

此外，我也应当感谢我的同事们和以往的学生们，他们在主动振动方面进行了大量的工作，这些朋括：海军水面作战中心（NSWC）中心的Mo-hamed Rafat 博士和 Soon-Neo Poh 博士,台湾Da-Yeh 大学的 Jeng-Jong Ro教授，NSWC中心的Tung Huei Chen 博士，韩国机器人产业促进协会（KIRIA）的Chul-Hue Park 博士,NASA-Gard 的Charles Kim 博士,中国浙江天台良信有限公司的Zheng Gu 博士，开罗军事技术学院的Jacho Oh 和Adel Omer 博士，Northrop Grumman 公司的Ted Shields博士，NRL的Peter Herdic博士，空军部副部长William Laplante 博士,印度Kharagpur 的印度理工学院的Ray Manas 教授，开罗美国大学的Mustafa Arafa教授,Kuwait大学的Mohammed Al-Ajami教授，开罗大学的 Mohamed Tawfik 教授，NSWC的Mary Leibolt 博土，纽约州立大学Buffalo 分校的Mostafa Nouh 教授和John Crassidis教授。以往的学生AtifChaudry先生(美国专利局)和Giovanni Rosannova先生(NASA Wallop)在主动式和被动式阻尼振动方面也做出了一些工作，在此一并向他们表示谢意。

需要着重指出的是，我在主动振动方面的研究工作曾受到了陆军研究局（ARO)（Gary Anderson博士是技术监督）、海军研究所（ONR）（Kam Ng博土是技术监督）以及利雅得King Abdulaxiz科技（KACST）Turki S.Al-Saud博士等的资助。没有他们的支持、信任和帮助，相关研究工作是难以顺利进行的。

当然，我还要感谢马里兰大学的诸多管理人员为我提常的学术环境，使得我可以潜心从事自己的专业研究，括本书的撰写工作。这些管

理人括：美国国家工程院（NAE）院长Dan Mote,罗切斯特理工学院（RITT)院长William Destler,斯蒂文森科技学院院长Nariman Farvardin,马里兰大学（UMD)院长Wallace Loh,工程系主任 Darryll Pines,Davinder Anand 教授，机械工程系前主任Wiliam Fourney 教授,工程系副院长Avi Bar-Cohen 教授,现任机械工程系主任Balakumar Balachandran教授等。他们不仅具有丰富的专业经验，而且还友好，这些都使我受益匪浅。

后，我想表达的是，撰写本书是令人愉快的，这与我挚爱的妻子和两个的孩子是分不开的，他们竭尽所能为我提供了持续的支持。我想，他们都是我真正的朋友和英雄。