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內容簡介

哈密頓原理是動力學理論中的一個普遍而基本的定律。本書基於該理論給齣對機電耦閤係統和壓電係統動力學的分析理論與分析方法。主要特點一是由淺入深、由錶及裏地介紹瞭機電耦閤係統的分析原理；另一個特點是理論經典、內容新穎，包含瞭相關研究領域的許多前沿熱點問題。在內容組織上，本書首先將哈密頓原理應用於電學係統，然後進一步推廣至機電耦閤係統，在此基礎上引入壓電材料結構在振動控製中的最新研究進展並對其進行耦閤動力學分析，介紹瞭包括基於壓電分支電路的被動阻尼減振技術、負電容的概念、自感知作動器原理等。這樣循序漸進的安排使得新進入基於壓電材料進行振動控製領域的研究人員,特彆是高校的研究生很容易上路。
本書可供航空航天工程、船舶工程、汽車工程、土木工程、機械工程等領域從事振動主被動控製的研究生、工程設計人員及科技工作者學習與參考。

目錄

目錄

第1章機械係統的拉格朗日動力學1

1.1引言1

1.2運動狀態函數1

1.3廣義坐標，動力學約束3

1.4虛功原理6

1.5達朗貝爾原理7

1.6哈密頓原理8

1.7拉格朗日方程11

1.7.1綫性、非陀螺、離散係統的振動13

1.7.2耗散函數13

1.7.3例1：具有滑動質量的單擺14

1.7.4例2：鏇轉擺15

1.7.5例3：鏇轉的彈簧質量係統16

1.7.6例4：陀螺效應17

1.8有約束的拉格朗日方程19

1.9守恒定律20

1.9.1雅可比積分20

1.9.2隱性坐標21

1.9.3實例：球擺22

1.10連續係統22

1.10.1瑞利裏茲法23

1.10.2一般連續係統24

1.10.3格林應變張量24

1.10.4預應力産生的幾何應變能25

1.10.5具有軸嚮載荷的梁的橫嚮振動26

1.10.6實例：受壓簡支梁27

1.11參考文獻27

第2章電路的拉格朗日動力學28

2.1引言28

2.2電路元件的本構方程28

2.2.1電容28

2.2.2電感29

2.2.3電壓源與電流源31

2.3基爾霍夫定律31

2.4電路係統哈密頓原理32

2.4.1哈密頓原理，電荷格式33

2.4.2哈密頓原理，磁通量格式34

2.4.3討論35

2.5電路係統拉格朗日方程36

2.5.1拉格朗日方程，電荷格式36

2.5.2拉格朗日方程，磁通量格式36

2.5.3例137

2.5.4例238

2.6參考文獻40

第3章機電耦閤係統41

3.1引言41

3.2換能器的本構方程41

3.2.1可動極闆電容41

3.2.2可移動芯棒電感43

3.2.3動圈式換能器45

3.3哈密頓原理47

3.3.1位移電量格式47

3.3.2位移磁通量格式48

3.4拉格朗日函數48

3.4.1位移電量格式48

3.4.2位移磁通量格式49

3.4.3耗散函數49

3.5舉例50

3.5.1電磁活塞50

3.5.2電磁擴音器51

3.5.3電容式麥剋風52

3.5.4慣性質量作動器54

3.5.5電動力隔振器56

3.5.6天鈎阻尼器57

3.5.7地震監測儀58

3.5.8單軸式磁懸浮係統59

3.6廣義機電耦閤換能器61

3.6.1本構方程61

3.6.2自感應61

3.7參考文獻62

第4章壓電係統64

4.1引言64

4.2壓電換能器65

4.3離散換能器的本構關係66

4.4具有單個壓電換能器的機械結構70

4.4.1電壓源71

4.4.2電流源72

4.4.3壓電換能器的導納72

4.4.4有預應力的換能器73

4.4.5提高機電耦閤係數的主動方法74

4.5多換能器組閤係統75

4.6一般壓電結構76

4.7壓電材料77

4.7.1本構關係77

4.7.2餘能密度函數80

4.8哈密頓原理80

4.9羅斯壓電變壓器83

4.9.1驅動段84

4.9.2能量收集段84

4.9.3動力特性85

4.10參考文獻87

第5章壓電層閤闆88

5.1梁式壓電作動器88

5.1.1哈密頓原理88

5.1.2壓電驅動力90

5.2片狀壓電傳感器91

5.2.1電流放大器和電荷放大器91

5.2.2傳感器輸齣92

5.2.3電荷放大器的動力學行為93

5.3空間模態濾波器93

5.3.1模態作動器93

5.3.2模態傳感器94

5.4具有同位作動器傳感器的梁結構95

5.4.1頻響函數96

5.4.2零極點圖97

5.4.3模態截斷98

5.5壓電層閤闆99

5.5.1二維本構方程100

5.5.2基爾霍夫定律100

5.5.3多層彈性復閤闆的剛度矩陣101

5.5.4具有單個壓電層的復閤闆102

5.5.5等效壓電載荷103

5.5.6傳感器輸齣103

5.5.7討論104

5.6參考文獻106

第6章基於壓電換能器的主動和被動阻尼技術108

6.1引言108

6.2主動式結構，開環頻響函數109

6.3基於集成力反饋的主動阻尼技術112

6.3.1電壓控製112

6.3.2模態坐標係113

6.3.3電流控製114

6.4壓電換能器的導納116

6.5基於阻性分支電路的被動阻尼技術117

6.5.1采用負電容增強阻尼效果119

6.5.2廣義機電耦閤係數120

6.6感性分支電路120

6.7分布式控製係統125

6.8一般壓電結構126

6.9自感知作動器126

6.9.1力傳感127

6.9.2位移傳感127

6.9.3傳遞函數128

6.10其他主動阻尼技術130

6.10.1超前控製131

6.10.2正位置反饋控製131

6.11討論133

6.12參考文獻133

術語對照及索引136

前言/序言

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