本书是针对车辆工程专业高年级学生及研究生编写的结构动力学课程的理论教科书。本书详细描述了结构振动的基本理论及基于模态叠加法的商业动力分析软件NX SimcenterTM 3D Response Simulation（RS）的框架及相关应用。具体内容包括振动基本概念；动力问题建模导论；确定性振动分析中的单自由度体系、多自由度体系、分布参数体系；动力反应求解的数值方法；随机振动以及RS的理论基础、分析流程、行业应用及在某新能源汽车开发中的应用等。另外，在相应章节后精选了典型的习题以供读者练习使用。
本书可供机械工程、轨道交通、航空航天、土木工程等方面从事结构振动工作的研究生、大学教师、科学研究工作者及相关工程师学习使用。

刘学文，工学博士，历任美国优集公司、西门子工业软件（上海）有限公司工程师，不错工程师，上海工程技术大学汽车工程学院不错工程师、机械与汽车工程学院不错工程师。

上篇 动力学分析基本理论
章 绪论
1.1 结构动力学主要内容
1.2 结构动力学分析的目的
1.3 结构动力学的几个基本概念
1.3.1 动力自由度
1.3.2 实位移与虚位移
1.3.3 广义力
1.3.4 惯性力
1.3.5 弹簧的恢复力
1.3.6 阻尼力
1.3.7 动力载荷分类
1.4 结构动力学计算的特点
1.5 结构动力学分析的四种问题
1.6 本书逻辑结构及内容安排
习题

第2章 结构动力学建模导论
2.1 动力学建模的基本概念
2.1.1 功和能
2.1.2 线弹性体系和阻尼弹性体系
2.1.3 非弹性体系
2.1.4 动力学建模的标准
2.1.5 动力学建模的过程
2.1.6 动力学模型分类
2.2 平衡问题的力学原理与数学模型
2.2.1 平衡条件与动力学平衡问题
2.2.2 线弹性平衡问题的微分描述——d’Alembert原理
2.2.3 线弹性平衡问题的积分描述——虚功原理
2.2.4 线弹性平衡问题的变分描述——哈密顿原理
2.3 小结

第3章 单自由度体系
3.1 无阻尼自由振动分析
3.2 有阻尼自由振动分析
3.2.1 黏性阻尼自由振动
3.2.2 阻尼模型
3.2.3 阻尼比的测量
3.2.4 库仑阻尼自由振动
3.3 对谐振载荷的响应
3.3.1 主动隔振和被动隔振
3.3.2 振动测量仪器
3.4 对周期载荷的响应
3.5 对一般载荷的响应
习题

第4章 多自由度体系
4.1 多自由度运动方程的建立
4.2 无阻尼振动分析
4.2.1 固有频率和振型
4.2.2 主坐标和正则坐标
4.2.3 自由振动响应
4.2.4 强迫振动响应
4.3 有阻尼自由振动分析
习题

第5章 动力学反应的数值计算
5.1 微分方程的时间步进法
5.2 基于激励插值的方法
5.3 基于速度、加速度的有限差分-中心差分法
5.4 基于假设加速度变化的步进法
5.4.1 平均加速度法
5.4.2 线性加速度法
5.4.3 Newmark法
5.4.4 Wilson法
5.5 稳定性与计算误差
5.5.1 稳定性
5.5.2 计算误差
习题

第6章 分布参数体系
6.1 运动的偏微分方程
6.2 无阻尼自由振动分析
6.2.1 梁的无阻尼振型和频率
6.2.2 振型的正交性
6.3 动力学反应分析
6.3.1 正规坐标
6.3.2 无阻尼动力学反应分析
6.3.3 有阻尼动力学反应分析
6.4 动力学模型的离散化
习题

第7章 随机振动
7.1 概率论
7.1.1 随机变量
7.1.2 随机变量的概率分布
7.1.3 随机变量的数字特征
7.2 随机过程
7.2.1 平稳过程和各态历经过程
7.2.2 平稳过程的相关函数和功率谱密度函数
7.2.3 自相关函数和功率谱密度函数的关系
7.3 线性单自由度体系的随机反应
7.3.1 输入与输出的数字特征之间的关系
7.3.2 输入与输出的功率谱密度之间的关系
7.4 线性多自由度体系的随机反应
7.4.1 多自由度体系的时域反应
7.4.2 多自由度体系的频域反应
习题

下篇软件平台及车辆动力学应用初步
第8章 基于NX/SimcenterTM3D仿真平台的响应动力学分析
8.1 SimcenterTM3D响应动力学分析软件简介
8.1.1 模态模型
8.1.2 响应动力学分析界面
8.1.3 支持广泛的动态载荷类型
8.1.4 模型准备
8.1.5 函数和图表工具
8.1.6 与试验的接口
8.1.7 响应分析的类型
8.1.8 动态响应计算结果
8.1.9 响应动力学分析流程
8.2 SimcenterTM3D响应动力学理论基础
8.2.1 正则模态和约束模态
8.2.2 连接模态
8.2.3 模态有效质量
8.2.4 物理量数据恢复方法
8.2.5 模态初始条件定义
8.2.6 刚体模态
8.2.7 阻尼的定义
8.3 SimcenterTM3D响应动力学软件使用流程
8.3.1 利用SimcenterTM3D平台创建或者读入模型
8.3.2 有限元模型创建
8.3.3 模态计算方案的定义
8.3.4 特殊边界条件定义
8.3.5 定义响应动力学计算过程和事件
8.3.6 频率响应函数和传递率计算
8.3.7 事件类型以及定义事件
8.3.8 响应动力学激励函数的定义
8.3.9 SimcenterTM3D响应动力学结果的计算和显示
8.4 SimcenterTM3D响应动力学行业应用案例介绍
8.4.1 响应动力学软件功能组成及特点
8.4.2 虚拟试验验证
8.4.3 响应动力学计算过程描述
8.4.4 响应动力学行业应用及案例介绍
8.4.5 虚拟试验部分
8.5 基于SimcenterTM3D响应动力学的某新能源汽车响应分析
8.5.1 某新能源汽车白车身模型自动创建
8.5.2 白车身传递函数分析计算
8.5.3 某新能源汽车白车身半正弦分析
8.5.4 某新能源汽车振动噪声耦合分析

参考文献