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出版者:

作者:

出品人:

頁數:220

译者:

出版時間:2010-3

價格:35.00元

裝幀:

isbn號碼:9787802276840

叢書系列:

圖書標籤:

• 土木工程
• 圖算法
• 計算幾何
• 數據結構
• 可視化
• 建模
• 工程應用
• 算法設計
• 程序實現
• 圖形學

《城市脈絡：結構設計中的數學奧秘》 這是一部深度探索現代城市建築結構與工程設計的科學讀物。本書並非一本麵嚮初學者的操作指南，而是緻力於為結構工程師、建築師以及對工程科學懷有濃厚興趣的讀者，揭示支撐起我們城市天空的復雜力學原理和精妙數學模型。 核心內容概述： 本書將深入剖析結構工程師在設計摩天大樓、長距離橋梁、體育場館等宏大工程時所麵臨的挑戰，並詳細闡述如何運用先進的數學工具來解決這些問題。我們將從力學的基本定律齣發，逐步引入更復雜的概念，例如： 結構荷載的精確計算與傳遞： 探討風荷載、地震荷載、雪荷載以及各種動態和靜態荷載在結構中的分布和影響。重點將放在如何通過精密的數學模型來模擬這些荷載，並準確預測其在不同結構構件上的作用。我們會審視諸如有限元分析（FEA）等數值方法在荷載分析中的強大應用，以及其背後所依賴的綫性代數、微積分和微分方程等數學基礎。 材料行為的非綫性分析： 現實世界的材料並非總是遵循簡單的綫性規律。本書將深入研究鋼材、混凝土等工程材料在極限狀態下的非綫性力學行為，包括屈服、塑性變形、斷裂等現象。我們將介紹用於描述這些非綫性行為的本構模型，並探討如何將其集成到結構分析軟件中，以實現更精確的預測。這部分內容將觸及彈性力學、塑性力學以及損傷力學的前沿理論。 穩定性與動力學分析： 建築物不僅要承受靜態荷載，還要應對動態變化。本書將詳細講解結構穩定性分析，包括壓杆失穩、屈麯模態等關鍵概念，以及如何通過數學方法來避免結構失效。同時，我們將深入研究結構的動力學特性，如固有頻率、模態振型、阻尼效應等，並解釋這些因素如何影響建築物在地震、風振等動態作用下的響應。涉及的數學工具將包括振動理論、常微分方程組和偏微分方程。 優化設計與成本效益： 工程師的目標是在滿足安全性和功能性的前提下，實現材料和成本的最優化。本書將介紹結構設計中的優化理論，探討如何利用數學算法來尋找最優的截麵尺寸、材料組閤和連接方式，從而在保證結構可靠性的基礎上，最大限度地減少材料消耗和施工成本。我們將簡要介紹一些經典的最優化算法及其在結構設計中的應用。 高級數值方法與算法： 在處理復雜幾何形狀和邊界條件時，解析解往往難以獲得。本書將重點介紹並講解一係列先進的數值方法，包括但不限於： 有限元法（FEM）： 詳細闡述其離散化過程、單元類型選擇、插值函數構建、剛度矩陣組裝以及求解方程組的方法。我們將探討不同類型的有限元（如梁單元、闆單元、殼單元、實體單元）的適用範圍及其數學基礎。 邊界元法（BEM）： 介紹其在處理無限域問題和減少計算域尺寸方麵的優勢，並分析其背後的積分方程理論。 計算流體力學（CFD）在結構風洞試驗中的應用： 講解如何利用 CFD 技術模擬空氣動力學效應，為結構設計提供關鍵的荷載數據。 計算力學中的前沿研究方嚮： 本書還將觸及一些計算力學領域的前沿研究方嚮，例如： 損傷力學和斷裂力學在結構壽命預測中的應用。 多尺度建模技術，用於分析材料和結構的宏觀與微觀行為。 機器學習和人工智能在結構健康監測和性能評估中的潛在作用。 讀者群體： 本書適閤以下讀者： 結構工程師： 希望深入理解復雜結構設計背後的數學原理，提升分析能力，掌握更先進的計算工具。 建築師： 想要更深入地瞭解其設計方案在力學上的可行性，並能與結構工程師進行更有效的溝通。 土木工程、建築工程、力學等相關專業的在讀研究生及博士生： 為其學術研究提供紮實的理論基礎和豐富的計算方法指導。 對工程科學和計算數學感興趣的資深工程師和研究人員： 拓展其在結構力學領域的知識視野。 本書的特點： 理論嚴謹，深入淺齣： 在確保數學推導的嚴謹性的同時，注重概念的清晰闡釋，使復雜理論易於理解。 側重實際應用： 案例分析和討論將緊密結閤實際工程問題，展現數學工具在解決工程挑戰中的強大威力。 強調計算方法的選擇與實施： 不僅介紹理論，更指導讀者如何根據具體問題選擇閤適的計算方法，並理解其局限性。 數學工具的融會貫通： 整閤瞭代數、微積分、微分方程、數值分析等多個數學分支在土木工程中的應用，展現數學學科的內在聯係。 《城市脈絡：結構設計中的數學奧秘》將為您打開一扇通往結構工程設計深層智慧的大門，讓您在理解我們所居住和工作的宏偉建築時，能夠洞察其背後隱藏的精妙數學邏輯與工程智慧。

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