《Structural Dynamics in Aeronautical Engineering》

请叫我雷锋

《Structural Dynamics in Aeronautical Engineering》
航空工程中的结构动力学
作者：Maher N. Bismarck-Nasr
出版社：AIAA
出版时间：1999年

《Structural Dynamics in Aeronautical Engineering》

《Structural Dynamics in Aeronautical Engineering》

《Structural Dynamics in Aeronautical Engineering》

《Structural Dynamics in Aeronautical Engineering》

目录
Preface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . xiii
Chapter 1. Matrix Algebra and Techniques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
. 1 Notations and Definitions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1
.2 Matrix Algebra . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3
.3 Differentiation and Integration of Matrices . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8
.4 T r a n s f o r m a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
.5 Solution of Large Systems of Linear Equations . . . . . . . . . . . . . . . 12
.6 The Eigenvalue Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
Chapter 2. Single-Degree-of-Freedom Linear Systems . . . . . . . . . . . . 27
2.1 Equation of Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.2 Free Vibration . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
2.3 Response to Harmonic Excitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
2.4 Response to an Impulsive Excitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.5 Response to a Step Excitation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
2.6 Response to Periodic Excitation (Fourier S e r i e s ) . . . . . . . . . . . . . . 45
2.7 Response to Aperiodic Excitation (Fourier T r a n s f o r m ) . . . . . . . . . . 47
2.8 Laplace Transform (Transfer Function) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 48
Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49
Chapter 3. Multidegree-of-Freedom Linear Systems . . . . . . . . . . . . . 53
3.1 Equations of Motion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
3.2 Free Vibration: The Eigenvalue Problem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56
3.3 Response to an External Applied Load . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60
3.4 Damping Effect . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66
3.5 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88
Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
Chapter 4. Dynamics of Continuous Elastic Bodies . . . . . . . . . . . . . . 93
4.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.2 Slender B e a m s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93
4.3 Flat Plates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103
4.4 Shell Structures . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 107
4.5 Response to Initial Conditions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115
IX
Purchased from American Institute of Aeronautics and Astronautics
4.6 Response to External Excitations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 116
R e f e r e n c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117
Chapter 5. Nonlinear Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.2 Simple Examples of Nonlinear Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119
5.3 Physical Properties of Nonlinear Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . 121
5.4 Solutions of the Equation of Motion of a
Single-Degree-of-Freedom Nonlinear System . . . . . . . . . . . . . 127
5.5 Multidegree-of-Freedom Nonlinear Systems . . . . . . . . . . . . . . . 137
R e f e r e n c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138
Chapter 6. Random V i b r a t i o n s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
6.1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
6.2 Classification of Random Processes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
6.3 Probability Distribution and Density Functions . . . . . . . . . . . . . 142
6.4 Description of the Mean Values in Terms of the
Probability Density Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 143
6.5 Properties of the Autocorrelation Function . . . . . . . . . . . . . . . . 144
6.6 Power Spectral Density Function . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145
6.7 Properties of the Power Spectral Density Function . . . . . . . . . . . 146
6.8 White Noise and Narrow and Large Bandwidth . . . . . . . . . . . . . 147
6.9 Single-Degree-of-Freedom Response . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 148
6.10 Response to a White Noise . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 151
6.11 Multidegree-of-Freedom Systems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 152
R e f e r e n c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159
Chapter 7. The Typical Section in Aeroelasticity . . . . . . . . . . . . . . . 161
7.1 Single-Degree-of-Freedom Stability . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 161
7.2 The Typical Section . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 164
7.3 Typical Section Using Unsteady Linearized Potential Theory . . . 174
7.4 Typical Section with Control Surface . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181
7.5 Control Surface Reversal and Efficiency . . . . . . . . . . . . . . . . . . 185
R e f e r e n c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 187
Problems . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 188
Chapter 8. Aeroelasticity of Flight Vehicles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
8.1 I n t r o d u c t i o n . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
8.2 Problem Formulation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 189
8.3 Incremental Nonstationary Aerodynamic Loads . . . . . . . . . . . . 191
8.4 Modal Transformation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 213
8.5 Solution of the Aeroelastic Stability Equations . . . . . . . . . . . . . 214
8.6 Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 221
8.7 Optimization to Satisfy Flutter Requirements . . . . . . . . . . . . . . 225
R e f e r e n c e s . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 226
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XI
Chapter 9. Aeroelasticity of Plates and Shells . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
9.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
9.2 Flat Plates . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 229
9.3 Effect of Prestress . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242
9.4 Curved Panels . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247
9.5 Laminated Fiber-Reinforced Shallow Shells . . . . . . . . . . . . . . . . 253
9.6 Shells of Revolution . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 265
9.7 Damping in Aeroelasticity of Plates and Shells . . . . . . . . . . . . . . 273
9.8 Nonlinear Models . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
References . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 285
Index . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 291

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