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出版者:

作者:Williams, Alan

出品人:

頁數:632

译者:

出版時間:2008-12

價格:731.00元

裝幀:

isbn號碼:9781856175500

叢書系列:

圖書標籤:

• 結構分析
• 力學
• 土木工程
• 結構力學
• 有限元分析
• 橋梁工程
• 建築工程
• 材料力學
• 結構設計
• 岩土工程

好的，以下是一本名為《結構分析》（Structural Analysis）的圖書簡介，內容將聚焦於該領域的核心概念、方法和應用，同時避免涉及您指定書目本身的內容。 --- 《結構分析：深入理解工程係統的基礎、方法與實踐》 圖書簡介 在現代工程實踐中，結構分析是連接理論力學、材料科學與實際工程設計之間的關鍵橋梁。本書旨在為結構工程師、土木專業學生以及對復雜工程係統受力行為感興趣的研究人員提供一本全麵、深入且高度實用的參考指南。我們聚焦於結構在靜力、動力以及非綫性狀態下的響應機製，通過嚴謹的理論推導和豐富的工程案例，構建一個完整、連貫的結構分析知識體係。 本書的核心目標是使讀者不僅掌握計算工具的使用，更重要的是理解背後的物理意義和力學原理。我們深信，真正的結構分析能力來源於對基本假設的深刻洞察和對復雜係統行為的直覺判斷。 第一部分：基礎力學與靜力學原理 本書的起點是迴顧和深化基礎力學知識，為後續高級分析奠定堅實的基礎。 1. 結構的基本概念與分類： 我們首先界定何為結構，區分不同類型的結構係統（如梁、拱、框架、桁架和殼體），並探討結構的穩定性與冗餘度。重點闡述自由度、約束條件以及結構在外部荷載作用下保持平衡的基本判據。 2. 荷載的描述與應用： 結構分析始於對荷載的精確理解。本部分詳細討論瞭靜態荷載的類型（集中力、分布荷載、熱應力、沉降等），並引入瞭荷載組閤與設計標準的初步概念。我們強調瞭如何將實際工程中的復雜環境荷載（如風荷載、雪荷載）轉化為可用於分析的數學模型。 3. 內力與應力分析的初步： 通過截麵法，詳細推導梁、柱等基本構件中的軸力、剪力和彎矩的計算方法。在應力分析方麵，本書深入講解瞭二維應力狀態下的應力強度理論（如馮·米塞斯準則），並首次引入瞭廣義鬍剋定律，為後續的材料本構關係打下基礎。對於簡單結構，我們采用解析法進行精確求解。 第二部分：結構分析的經典方法與矩陣力學 隨著結構復雜度的增加，解析法逐漸顯得力不從心。本書將重點介紹經典和現代的數值分析方法，特彆是基於位移法的矩陣求解技術。 4. 變形與虛功原理： 虛功原理（包括虛位移原理和虛應力原理）是結構分析的精髓。本部分詳細闡述瞭這些變分原理，並展示它們如何導嚮剛度法（位移法）和柔度法（力法）。我們通過對懸臂梁和簡單超靜定梁的分析，清晰演示瞭虛功原理在求解未知力或位移中的強大威力。 5. 剛度法原理與結構離散化： 這是現代結構分析的基石。本書係統地介紹瞭將連續結構離散化為有限單元模型的思想。我們詳細推導瞭基本單元的剛度矩陣（如梁單元、桁架單元），並著重講解瞭如何通過坐標變換處理轉動自由度。重點討論瞭單元與整體剛度矩陣的組裝過程，即“直接剛度法”。 6. 求解方程與後處理： 一旦建立起大型的全局剛度方程 $[K]{D} = {R}$，求解過程便成為關鍵。本部分討論瞭直接求解法（如高斯消元法）的穩定性和計算效率，以及在大型問題中可能遇到的病態問題。求解位移後，我們詳細講解瞭如何利用變形計算單元應變和應力，以及如何通過應力結果驗證結構的承載能力和疲勞風險。 第三部分：超越靜力學：動力學與穩定性分析 真實的工程世界充滿瞭時間和運動。本部分將分析結構在動態荷載下的響應，以及其在極限承載狀態下的穩定性問題。 7. 結構動力學基礎： 從單自由度係統（SDOF）的自由振動、有阻尼振動和受迫振動開始，逐步擴展到多自由度係統（MDOF）。我們深入探討瞭係統的固有頻率和振型，並介紹瞭模態分析在結構響應預測中的應用。對於簡諧激勵和瞬態激勵（如衝擊荷載），本書提供瞭精確和近似的求解方法。 8. 係統的模態分析與響應譜法： 在地震工程和振動控製領域，模態分析至關重要。我們詳細講解瞭如何通過特徵值問題求解係統的振型和固有頻率，並引入瞭響應譜法，這是一種高效評估地震反應的實用工具。 9. 結構穩定性與屈麯分析： 穩定性分析關注結構在達到材料屈服極限之前，是否會因幾何構型失穩而突然失效。本書全麵介紹瞭歐拉屈麯理論，並將其推廣到實際工程中的復雜柱和框架結構。我們將歐拉公式的推導與更實際的側嚮扭轉屈麯、整體失穩問題相結閤，並討論瞭如何利用非綫性分析來預測臨界屈麯載荷。 第四部分：進階分析與現代設計考量 本部分將視野擴展到非綫性問題、高級單元技術和現代設計哲學。 10. 材料與幾何非綫性： 真實結構往往在應力超過彈性極限後發生塑性變形，或在大變形下幾何剛度發生顯著變化。我們區分瞭材料非綫性（塑性、蠕變）和幾何非綫性（P-Delta效應、大轉角）。對於材料非綫性，我們引入瞭增量法的概念，並討論瞭如何選擇閤適的本構模型來準確捕捉滯迴行為。 11. 有限元法的深入應用： 針對特定的結構構件，如薄壁結構、闆和殼，本書詳細介紹瞭它們對應的有限元單元（如薄闆剪切單元、薩斯菲爾德單元）的推導與應用。同時，討論瞭網格劃分對結果精度的影響，以及奇異性和應力集中問題的處理方法。 12. 結構優化與可靠性導論： 結構分析的最終目的是指導高效設計。本書的最後部分引導讀者從分析走嚮優化，討論瞭基於性能的目標函數和約束條件。同時，簡要介紹瞭概率論在結構可靠性評估中的作用，強調瞭在不確定性背景下進行安全裕度判定的重要性。 本書特色： 理論與實踐的平衡： 每一個理論概念都配有詳細的工程實例演示，確保讀者能將所學知識直接應用於實際工程問題。 從解析到數值的無縫過渡： 清晰展示瞭如何從精確的解析解過渡到高效的矩陣和數值求解器。 強調物理直覺： 鼓勵讀者在依賴軟件之前，通過量綱分析和簡化模型建立對結構行為的直覺判斷。 通過對這些核心主題的係統學習，讀者將能夠自信地處理從常規橋梁、高層建築到復雜工業裝置的各類結構分析任務，並對結構失效的潛在模式形成深刻的認識。

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