具体描述
本书共分六章。首先简单介绍了张量理论，然后系统地介绍了连续介质力学、固体材料非线性本构理论、几何非线性问题有限元法、材料非线性问题有限元法和简单结构非线性问题有限元分析。
本书是专门为力学专业本科生和相关专业研究生36～54学时的非线性固体力学及其有限元法课程编写的教材。本书力求叙述简练，编撰细腻，诠释形象，以期便于阅读、理解。
拟定的读者群主要是力学专业高年级本科生和相关专业研究生，也可供工程技术人员参考。
结构动力学与地震工程基础 本书导读： 本书旨在为读者提供结构动力学与地震工程领域的全面、深入的理论基础与工程实践指导。在现代土木工程和结构工程领域，理解结构如何响应时间和空间变化的载荷，尤其是地震等瞬态动力载荷，是确保结构安全与服役可靠性的核心前提。本书不仅系统阐述了从单自由度到复杂多自由度系统的动力学分析方法，更紧密结合了土木工程的实际应用背景，侧重于地震工程中的关键问题，如反应谱分析、基于性能的抗震设计、以及新型减隔震技术的设计与评估。 第一部分：结构动力学基础 第一章 振动理论基础与单自由度系统 本章首先回顾了经典力学中的振动概念，引入了自由振动、阻尼振动和强迫振动的基础理论。重点讲解了单自由度（SDOF）系统的运动方程及其求解方法。详细分析了自由振动响应（包括无阻尼和有阻尼情况下的自由振动衰减规律），并引入了著名的对数衰减率概念，用于量化结构内部能量耗散。 随后，深入探讨了简谐荷载下的强迫振动，推导了系统的稳态响应表达式，并详细阐述了频率响应函数和固有频率、阻尼比对系统行为的决定性影响。通过大量的实例分析，展示了共振现象的机理及其在工程设计中的规避策略。 第二章 刚性与柔性基础上的多自由度系统分析 本章将理论扩展至更符合实际工程情况的多自由度（MDOF）系统。讲解了如何基于牛顿第二定律或拉格朗日方程建立离散化系统的运动方程，并详细介绍了质量矩阵（M）、刚度矩阵（K）和阻尼矩阵（C）的构建方法，包括质量集束法与刚度离散化。 核心内容聚焦于无阻尼自由振动分析，即特征值问题的求解。系统介绍了如何通过求解特征方程得到系统的特征值（固有频率的平方）和特征向量（主振型）。详细分析了主振型在描述结构振动形态上的物理意义，特别是对高阶振型参与对整体响应贡献的评估。 对于有阻尼MDOF系统，本章深入探讨了阻尼矩阵的建模，包括瑞利阻尼（按质量和刚度线性组合）和其他形式的阻尼建模。讲解了模态叠加法作为求解MDOF系统动力响应的关键工具，如何将复杂的多自由度问题分解为一系列独立的单自由度问题进行求解，从而大大简化计算过程。 第三章 动力分析方法 本章系统介绍了求解结构动力响应的数值方法。首先是直接积分法，包括中心差分法、新月法（Runge-Kutta）等显式和隐式积分方案，探讨了不同方法的稳定性和精度要求，特别是时间步长的选择对计算结果的影响。 其次，详细阐述了基于模态分析的结果，利用模态响应谱法来估算结构的峰值响应。本节将反应谱（Response Spectrum）的物理意义——结构周期与最大反应之间的统计关系——清晰地展现给读者。同时，对比了模态线加速度法和模态峰值响应法等反应谱分析的不同应用场景和局限性。 第二部分：地震工程与抗震设计 第四章 地震动特性与场地效应 本章将理论分析与实际地震工程紧密结合。首先，从地球物理角度概述了地震波的产生、传播机制及体波（P波、S波）和面波的特性。重点分析了地面运动的时程记录（Acceleration Time History）的特征，包括脉冲性、持时和峰值。 随后，深入讲解了地震动输入的工程化处理，包括基线校正、去趋势处理以及傅里叶谱和功率谱密度的计算，为后续的动力分析提供可靠的输入数据。 本章的重点内容是场地效应分析。详细阐述了地震波在软土、硬岩等不同地质条件上传播时的放大效应（Site Amplification），并介绍了场地分类标准（如美国ASCE/UBC标准或欧洲Eurocode分类）。通过波动理论分析，解释了浅层沉积对地震动频谱的塑造作用，这是进行抗震设计首要考虑的因素。 第五章 反应谱理论与抗震设计基本原则 本章是连接动力学理论与抗震规范设计的桥梁。详细解释了设计反应谱的构建原理，包括基于特定区域的地震动概率（如0.05概率超越，即475年重现期）和结构阻尼比对反应谱形状的影响。 重点阐述了抗震设计的核心理念： 1. 大震不倒（Life Safety）：保证在罕遇大地震下结构不发生整体倒塌，保护人员生命安全。 2. 中震可修（Damage Control）：在具有一定概率的中等地震下，结构产生可修复的损伤。 3. 小震可观（Operational）：在频繁发生的小地震下，结构保持正常使用功能，无明显损伤。 本章还介绍了等效静力分析法的原理，即如何通过将动力效应转化为等效的水平和竖向地震力系数，来实现简化设计，并明确了其适用范围和局限性。 第六章 结构抗震性能化评估与先进技术 本章面向现代抗震工程的前沿发展。详细介绍了结构抗震性能化分析（Performance-Based Seismic Design, PBSD）的概念，强调从传统基于“强度”的设计转向基于“性能”和“损伤”的评估。 深入讲解了非线性动力反应分析（Nonlinear Time History Analysis）的方法，包括如何对结构构件（如梁、柱、剪力墙）建立精确的非线性本构关系模型（如包络曲线、滞回模型），以准确捕捉结构在强震下的塑性变形和能量耗散能力。 最后，系统介绍了基于隔震与消能减震技术的抗震策略： 1. 基础隔震技术：隔震支座（如铅芯橡胶支座LRB、高阻尼橡胶支座HDRB）的力学模型、设计参数（隔震基本周期、屈服强度）的确定，及其对地震输入能量的截断作用。 2. 粘滞阻尼器与屈服型耗能支撑：这些装置如何通过在结构中引入额外耗能路径，有效降低结构内部构件的内力与变形，实现“以耗散换安全”的设计目标。 本书结构严谨，逻辑清晰，理论推导详实，案例丰富，旨在培养读者扎实的动力学理论功底和解决复杂地震工程问题的实际能力。
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