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1、线性与非线性结构力学评介与分析彭 剑（湖南大学机械与运载工程学院博士生）王旺平（南开大学经济学院博士生） 内容摘要 本文介绍了 Linear and nonlinear structural mechanics 一书的基本情况。通过评介与分析， 建议国内编写同类专著时，也应由名家撰写、文献丰富、善用图表、及时更新等，并特别注重理论与实践 相结合。 关 键 词 非线性；结构力学；教材评介；启示Linear and nonlinear structuralmechanics（线性与非线性结构力学）是 A.H. Nayfeh 教授撰写。本文评介的专著 Linear and nonlinear str
2、uctural mechanics由前言、正文、参考文献和索引四个部分组成，其中正文9章，共746 页。本书的作者是美国教授。一、出版与作者情况Linear and nonlinear structural mechanics由美国弗吉尼亚理工学院和州立大学的 A.H. Nayfeh 教授撰写。 2004年由美国约翰威立 （John Wiley & Sons）出版公司出版。1A.H. Nayfeh于1933年12月21日出生于Shuwaikah。1962年，获得斯坦福 大学B.S.工学学士学位，后于1963年和1964年取得航空和航天的 M.S.和博士 学位。他拥有在 Heliodyne 公司
3、和 Aerotherm 工业公司工作经验。 他是美国物理 学会，航空航天， 机械工程师协会美国研究所和力学美国科学院院士。 他是非线 性科学的主编，非线性动力学和振动与控制杂志WILE Y丛书的编辑。1981年获科威特在基础科学奖（物理）；美国航空航天研究所和航天 Pen dray文学奖，1995 年，美国机械工程师协会太平绅士书斋哈尔托赫奖， 1997 年，俄罗斯圣彼得堡 大学荣誉博士学位， 1996年，弗兰克 J 马希尔工程教育奖， 1997年卓越工程学 院院长的卓越研究奖， 1998年，德国慕尼黑大学名誉博士学位， 1999年，波兰 Politechnika Szczecinska 技术
4、大学名誉博士学位， 2004 年，他建立约旦耶尔 穆克大学并从 1980-1984 年担任学院院长。 他目前是美国弗吉尼亚理工学院和州 立大学的杰出工程教授。二、本书的创作背景 众多书籍在过去二十年的一直致力于索，电缆，梁，板，和壳结构力学的研究。虽然正确分类他们不是一件容易的任务，更可以大致区分面向数学类书籍， 这在有关衍生尝试线性和非线性无论是引进的一般结构理论假设一致的运动理 论的三维弹性体， 更多的工程化和书籍， 其中相当的关注重点分析和具体的数学 和力学问题的解决。 根据作者的声明， 本书的目的是缩小差距实践之间的工程师 和数学家的建模和应用几何非线性结构分析， 通过提供现成的 to
5、use 前方程。因 此，它肯定属于上述两个团体第二关于结构力学的书籍。 然而，作为公开的主要 动机是建模和合成分析或超轻型结构，以及智能结构微 / 纳米材料，作者还注意 在介绍数学一致和系统全面的理论推导，并在某种程度上提供了一个独特的方 式。此外， 这也反映出了第一作者非凡的非线性动力学专业知识， 建模的大幅出 现旨在实现准确和一致的结构系统的非线性动态分析， 并在显示了经过深思熟虑 的（确切 / 近似）模型的能力，正确突出非线性行为有意义的功能。这独特组合 制定严格的运动方程和随后的非线性动态分析这无不代表着这是一本独特而新 颖的书。三、本书的主要内容该文本共分为九章， 介绍与建模问题，
6、离散系统的动态特性， 以及分析方法 连续系统（第一章），并配有独立的基本弹性原则（第二章） 。第三章提出精确的 线性和几何确定索和电缆，以及一些相关的模范非线性分析和非线性动力学现 象，并充分代表的风格和整个书的补充内容。 下面的章节处理线性和几何精确确 定梁（第四章），板（第 7）和壳（章 6和 9）。反过来，非线性分析及动态梁和 板在两个（ 5和第 8章）专门章节中予以论述，而这些炮弹包括在第 9 章。不同 梁（包括用于MEM器件microbeams）,板（包括基于MEMS勺微孔板和热装圆形 和环形板） 和壳（包括圆柱壳和球壳） 是针对有关的若干非线性动力学通过总结 第一作者勺研究小组近年
7、来内获得了大量相关勺结果。因此，符合该书勺目标， 确切提交了相关勺非线性近似模型勺一些主要沿动力现象实际上构成一个连续 勺整体结构和动态行为模式勺具体了解， 非常对读者有用勺是处理确定非线性复 杂勺结构问题勺分析。四、本书勺学术价值该书是结构非线性领域勺又一著作， 为非线性动力学在工程实践中勺应用有 着不可估量勺分量。 该书也是第一作者多年来成就勺结晶， 该作者一直都是活跃 在非线性动力学研究前沿， 该著作勺出版也是对其工作勺汇总， 对学术界是一大五、本书的主要特色将两个理论与实践互补是本书的一大特色， 但独立（连续与非线性动力学建 模）广阔的主题可能需要一些轻微的短缺。事实上，就确定系统方面
8、而言，即使 承认所有的结构模型， 从一般的三维派生弹性体的理论， 这是一个其他书所没有 提及的，例如， 在本质上杆一维理论， 现在构成一个现代的非线性结构力学课程 的重要组成部分。同样，令人惊讶的是，尽管他们的不同数学的角度来看，没有 提到最近几个有意义的书籍非线性弹性模型和非线性系统的问题。 在反过来，至 于具体的结构体系和相关的非线性动力学而言，一个巨大的相关文献报道的书， 它有在每个相应章节的开头做足够的处理， 它几乎占了大多数最近的文献， 而在 其他情况下，竟然没有近期或以某种方式值得一提述（例如，梁，除了作者的的 人，或热板和圆柱壳） 。这本书的很大的优点，在严格和统一制定解决包括不
9、同 的结构体系，并在处理的基本上独立互补研究。六、适用对象与社会反映这是一本了不起的研究生教材， 也是对机械， 土木，航空工程或应用力学等 方向的研究生和结构工程师非常有用的参考书。 同时，这本书在第一章 1.2 节中 所介绍的非线性概念以及其理论性质等对经济管理类学生从事非线性相关问题 的研究具有一定的参考价值， 这是因为， 线性结构是最简单的一种事物间因果的 表述方法， 其对经济现象具有较好的解释能力， 但是，对于复杂的经济现象问题的解释，线性结构的解释是非常有限的， 够给出更好的理论解释。七、本书的章节目录第一章：介绍1.1 ： 结构单元1.2 ： 非线性1.3 ： 复合材料1.4 ：
10、阻尼1.5 ： 线性离散系统的动力学特征1.6 ： 非线性离散系统的动力学特征非线性更能展现经济现象的原貌， 并能1.7 ： 线性连续系统分析1.8 ： 非线性连续系统分析 第二章：弹性2.1 ： 动力学原理2.2 ： 应变关系2.3 ： 应力转换2.4 ： 应力应变关系2.5 ： 发展方程 第三章：弦和索3.1 ： 紧弦模型3.2： 紧弦模型约化为 2 方程3.3 ： 弦的非线性响应3.4 ： 索模型3.5： 索模型约化为 2 方程3.6 ： 自然频率和索模型3.7 ： 索模型的非离散化3.8 ： 单模态响应的离散方法3.9 ： 单模态响应的非离散方法 第四章：梁4.1 ： 简介4.2： 线
11、性欧拉 -伯努利梁理论4.3 ： 线性剪切梁理论4.4 ： 非线性模型的数学基础4.5： 2-D 非线性欧拉-伯努利梁理论4.6： 3-D 非线性欧拉-伯努利梁理论 第五章：梁的动力学5.1 ： 参数激励下的悬臂梁5.2 ： 横向激励下的悬臂梁5.3 ： 两端绞支梁5.4 ： 微梁 第六章：表面分析 第七章：板7.1 ： 简介7.2 ： 线性经典板理论7.3 ： 线性剪切板理论7.4 ： 非线性经典板理论 第八章： 板动力学8.1 ： 矩形板的线性振动8.2 ： 膜的线性振动8.3 ： 圆、环板的线性振动8.4 ： 圆板的非线性振动8.5 ： 近正方形板的非线性振动 第九章： 壳9.1 ： 简介9.2 ： 线性经典壳理论9.3 ： 线性剪切壳理论9.4 ： 双弯曲壳的非线性经典理论9.5 ： 圆壳的非线性剪切理论参考文献：1 Ali Hasan NayfehP Frank Pai Linear and Nonlinear StructuralMechanics. Wiley-Interscience, Hoboken, 2004: 1-746
线性与非线性结构力学评介与分析
