出版社内容情報
構造物の振動特性について勉強しようとすると、まず「機械力学」や「振動工学」の教科書で 1 自由度系と 2 自由度系について学習する。それらに関する教科書は数多く出版されている。ところが、さらに弦、棒、梁といった 1 次元弾性構造、膜や板の 2 次元弾性構造、そして機械、建築、航空宇宙などの実際の領域で広く用いられている殻(シェル)の 3 次元弾性構造の振動について勉強しようとすると、一部が「機械力学」や「振動工学」の教科書に記されているが、それらがまとまって書かれている教科書はほとんどない。
そこで本書は、3 次元構造までの構造物の振動特性について勉強しようとする、機械工学、航空宇宙工学、建築・土木工学などの学部生と大学院生を対象に、できるだけ項目を絞りわかりやすく書かれたものである。
著者らの長年の講義の経験から、学生が不得意とする項目については、丁寧に説明すると共に、演習問題を多く設け、巻末に極力詳しい解答を付した。さらに詳しい勉強のために、各章末に参考書や文献を示した。また、技術英語の習得を促進するため、一部英語の演習問題を設定すると共に、重要な用語については英語での表記も行った。
改訂版では、運動方程式の無次元化について新たに解説し、これを用いて数値計算を行うことで構造部材の動きを可視化し、運動の理解を助ける演習問題を新たに設けた。
【目次】
第 1 章 機械や構造物の振動
1.1 振動とは何か
1.2 機械や構造物の振動による問題とその対策について
(1) 新幹線の振動/ (2) 船舶の振動/ (3) 宇宙機の振動/ (4) 建物の振動
1.3 振動を積極的に利用する機器について
第 2 章 振動の基礎
2.1 振動系のモデル化
2.2 振動の種類
2.3 運動方程式
2.3.1 ニュートンの運動方程式
2.3.2 ダランベールの原理
2.4 振動の表現
2.4.1 調和振動
2.4.2 調和振動の複素数表示
2.5 フーリエ級数と調和解析
第 3 章 1 自由度系の振動
3.1 非減衰自由振動
3.1.1 並進運動系
A. ばね-物体系の運動方程式/ B. 運動方程式の解/ C. 固有円振動数
3.1.2 回転運動系
A. 慣性モーメントと回転半径/ B. 平行軸の定理と直交軸の定理
3.1.3 エネルギー法とレイリー法
A. エネルギー法/ B.レイリー法
3.2 減衰自由振動
3.2.1 粘性減衰
A. 運動方程式/ B. 減衰振動波形/ C. 減衰比の求め方
3.2.2 クーロン摩擦
A. 運動方程式/ B. 減衰振動波形
3.3 非減衰強制振動
3.3.1 周期加振力が作用する場合
3.3.2 周期加振変位が作用する場合
3.4 減衰強制振動
3.4.1 運動方程式
3.4.2 周波数応答曲線
3.4.3 減衰比の評価：Q 値
3.4.4 実験における共振点の測定
3.5 基礎励振
3.6 衝撃応答
3.6.1 インパルス応答
3.6.2 任意波形の外力による応答
3.6.3 ステップ応答
3.6.4 ラプラス変換を用いた応答
第 4 章 多自由度系の振動
4.1 2 自由度非減衰系の振動
4.1.1 自由振動
A. 並進運動系/ B. 回転運動系/ C. 並進・回転運動系
4.1.2 運動方程式の非連成化
4.1.3 強制振動
A. 運動方程式/ B. 周波数応答
4.2 2 自由度減衰系の振動
4.2.1 ダイナミックダンパ
4.2.2 粘性減衰と外力がある場合の運動方程式の非連成化
4.3 ラグランジュの運動方程式
4.4 運動方程式の静連成と動連成
4.5 剛体モード
4.6 3 自由度非減衰系の自由振動
4.6.1
