Wave Propagation in Structures: An FFT-Based Spectral Analysis Methodology

مطالعه انتشار موج برای بسیاری از مهندسان، حتی برای کسانی که درگیر دینامیک سازه هستند، بسیار دور از دسترس به نظر می رسد. فکر می‌کنم یکی از دلایل این امر این است که مثال‌هایی که معمولاً در مدرسه تدریس می‌شوند یا به قدری ساده بودند که برای مسائل دنیای واقعی قابل استفاده نیستند، یا از نظر ریاضی آنقدر نامفهوم بودند که قابل حل نیستند. این کتاب شامل یک رویکرد، تجزیه و تحلیل طیفی است، که به نظر من در تجزیه و تحلیل امواج بسیار موثر است. چیزی که بیشتر از همه در مورد این رویکرد مرا شگفت زده کرد این است که چگونه می توانم از چارچوب تحلیلی مشابه برای انجام پیش بینی ها و همچنین دستکاری داده های تجربی استفاده کنم. به‌عنوان یک متخصص تجربی، ناسازگاری ابزارهای تحلیلی من با آزمایش‌هایم، بسیار ناامیدکننده بود. به عنوان مثال، از نظر تجربی تولید موج تابع پله ای غیرممکن است و در عین حال این نوع راه حل تحلیلی موجود است. آنالیز طیفی بسیار فراگیر است - آنالیز، روش‌های عددی و روش‌های تجربی را لمس می‌کند. من می خواستم این کتاب همه کاره بودنش را رعایت کند، بنابراین موضوعات زیادی معرفی شده است. در نتیجه برخی از مناطق ممکن است کمی نازک به نظر برسند و من از این موضوع متاسفم. اما با این وجود امیدوارم که تصویر بزرگتر، یعنی وحدت، نمایان شود. برای تشویق شما به امتحان رویکرد تحلیل طیفی، فهرست کامل کد منبع را برای برخی از برنامه های رایانه ای ذکر شده در متن قرار داده ام.

The study of wave propagation seems very remote to many engineers, even to those who are involved in structural dynamics. I think one of the reasons for this is that the examples usually taught in school were either so simple as to be inapplicable to real world problems, or so mathematically abstruse as to be intractable. This book contains an approach, spectral analysis, that I have found to be very effective in analyzing waves. What has struck me most about this approach is how I can use the same analytic framework to do predictions as well as to manipulate experimental data. As an experimentalist, I had found it very frustrating having my analytical tools incompatible with my experiments. For example, it is experimentally impos­ sible to generate a step-function wave and yet that is the type of analytical solution available. Spectral analysis is very encompassing - it touches on analysis, numerical meth­ ods, and experimental methods. I wanted this book to do justice to its versatility, so many subjects are introduced. As a result some areas may seem a little thin and I regret this. But I do hope, nonetheless, that the bigger picture, the unity, comes across. To encourage you to try the spectral analysis approach I have included complete source code listings to some of the computer programs mentioned in the text.