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出版者:人民邮电出版社

作者:姜勇

出品人:

页数:324

译者:

出版时间:2004-7-1

价格:36.00

装帧:平装（带盘）

isbn号码:9787115117632

丛书系列:

图书标签:

• AutoCAD
• AutoCAD 2004
• 中文版
• 教程
• 高级
• 绘图
• 设计
• 计算机辅助设计
• CAD
• 软件应用
• 工程制图

图书信息： 书名： 现代建筑结构设计与分析：基于有限元方法的深入探讨 --- 图书简介：现代建筑结构设计与分析：基于有限元方法的深入探讨 第一部分：结构工程的基石与现代挑战 本书旨在为结构工程师、土木工程专业学生以及从事结构设计与分析相关工作的技术人员，提供一套全面、深入且高度实用的知识体系。我们不再满足于传统的经验公式和简化模型，而是聚焦于如何利用先进的计算工具，精确地模拟和预测复杂结构在实际服役条件下的响应。 1.1 结构理论的再认识：从经典到数值 结构工程的发展历程，本质上是人类理解和驾驭材料、荷载关系的历史。本卷首先回顾了结构力学和材料力学的核心原理，包括弹性力学、塑性理论的基本假设与边界条件。然而，真正的挑战在于将这些理论应用于非线性、非均匀的复杂体系。我们详细探讨了变分原理和虚功原理在结构分析中的核心地位，这些原理是构建所有数值方法的基础。特别地，我们将经典解析解的局限性与有限元法的普适性进行了对比分析，明确指出在面对不规则几何形状、复杂材料本构关系以及多场耦合问题时，数值方法的不可替代性。 1.2 现代建筑的结构挑战与荷载工况 当代建筑设计追求更大跨度、更高柔性、更轻量化以及更严格的抗震、抗风性能。本书系统梳理了当前设计规范（如涉及的国际或国内主要规范）对各类荷载的定义与组合要求。重点内容包括： 动力荷载分析： 深入讲解了地震波的特性、反应谱法（Response Spectrum Analysis）的理论基础与应用限制，以及更精确的时程分析（Time History Analysis）的实施步骤与结果解读，尤其关注高层与超高层建筑的扭转效应和模态参与系数。 风致效应评估： 不再局限于简单的静力风压，而是详细阐述了牵引风（Drag Force）与升力（Lift Force）的生成机制，并探讨了在风洞试验与计算流体力学（CFD）模拟相结合的背景下，如何确定结构承受的非定常风荷载。 特殊荷载与环境影响： 包括温度应力分析、基础沉降差异分析、以及施工阶段的应力释放与控制。 --- 第二部分：有限元方法的深度剖析与实践 有限元方法（FEM）是现代结构分析的“语言”。本部分是本书的核心，致力于揭示其“黑箱”背后的数学机理，并指导读者如何高效地应用商业软件。 2.1 有限元离散化的理论基础 我们从一维问题（梁单元）出发，逐步过渡到二维（板壳单元）和三维（实体单元）。关键概念的阐释包括： 插值函数（形函数）： 讨论了拉格朗日插值、高斯点（Gauss Points）的选择对积分精度和单元稳定性的影响。对于高阶单元，如二次或三次单元，如何确保其满足刚性剪切锁定（Shear Locking）和体积锁定（Volumetric Locking）的约束，并介绍了减缩积分技术（Reduced Integration）的应用。 单元刚度矩阵的装配： 详细推导了梁单元（考虑欧拉-伯努利梁和蒂莫申科梁的差异）、壳单元（薄壳理论与厚壳理论的适用性）的刚度矩阵，并解释了全局刚度矩阵的稀疏性与对称性。 约束条件的施加： 无论是位移约束、载荷施加还是接触关系的定义（如刚接触、摩擦接触），其在数值求解过程中的矩阵表示方法都被详尽阐述。 2.2 材料本构模型的复杂性 结构分析的准确性在很大程度上取决于对材料行为的建模。本书超越了简单的线弹性假设： 弹塑性分析： 详细介绍了屈服准则（如冯·米塞斯、德代斯卡）和流动法则（如等向硬化、随动硬化）的数学描述。重点讲解了大变形问题中，增量本构关系（如在拉格朗日描述下的物质导数）的处理。 混凝土的非线性： 讨论了混凝土的开裂、受压软化以及钢筋与混凝土之间的粘结滑移效应。引入了内聚力模型（Cohesive Zone Model, CZM）在模拟裂缝扩展中的应用。 粘弹性与蠕变： 针对后张预应力结构或长期服役结构的分析，引入了时域与频域下的粘弹性本构模型，以及如何通过松弛模量或蠕变柔量来预测长期位移。 2.3 非线性求解策略 多数实际工程问题都是高度非线性的。我们深入研究了数值求解器的工作原理： 增量与迭代方法： 详细解析了牛顿-拉夫森法（Newton-Raphson）的迭代过程、切线刚度矩阵的更新，以及修正牛顿法的收敛性差异。 路径依赖性控制： 针对屈曲和后屈曲分析，介绍了弧长法（Arc-Length Method）等步长控制技术，以准确捕捉结构的极限承载点。 收敛判定标准： 如何设置合适的残差容差，以及如何处理矩阵奇异性或解的发散问题。 --- 第三部分：高级结构模型与应用实例 本部分将理论与前沿工程实践相结合，展示FEM在解决特定复杂结构问题中的应用能力。 3.1 构件与整体的精细化建模 薄壁结构与壳体分析： 壳单元在处理剪力变形、中面拉伸与弯曲耦合时的优势与不足。讨论了如何有效连接梁单元与壳单元（如Timoshenko梁与板的连接）。 接触分析与碰撞动力学： 桥梁支座、隔震垫或构件之间的接触是影响结构安全的关键。讲解了如何建立可靠的接触对（Contact Pair），并处理界面上的摩擦和冲击问题。 几何非线性（P-Delta效应）： 在分析高层建筑时，P-Delta效应引起的二阶弯矩是不可忽略的。本书提供了在有限元软件中正确激活和评估二阶效应的指南。 3.2 动力学分析的进阶主题 模态叠加法与瞬态响应： 除了标准的模态分析，我们探讨了如何处理阻尼矩阵（Rayleigh阻尼、矩阵阻尼）对瞬态响应的影响。 随机振动理论： 对于地震等随机激励，引入功率谱密度函数（PSD），并阐述如何通过随机振动分析来评估结构的疲劳损伤累积。 3.3 结果后处理与工程判断 最终的数值结果必须转化为可执行的设计决策。本书强调了对结果的批判性评估： 应力奇异性与网格收敛性： 如何识别由尖角或固定约束引起的局部应力奇点，并利用网格收敛性测试来确保计算结果的可靠性。 损伤指标与寿命预测： 如何从仿真结果中提取关键的损伤指标（如塑性应变、裂缝宽度），并将其与设计寿命要求进行比对。 通过本书的学习，读者将不仅掌握使用结构分析软件的“操作”，更重要的是理解软件背后驱动计算的“物理”和“数学”内核，从而能够独立解决结构工程中最复杂、最具挑战性的设计难题。

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翻阅此书的过程中，我发现它的语言风格有一种独特的亲切感和说服力，不像某些技术文档那样板着脸孔，而是像一位经验丰富的前辈在分享他的“独门秘籍”。作者在讲述一些高级技巧时，常常会穿插一些他自己踩过的“坑”和走过的“弯路”，这种坦诚让读者感觉非常放松，也更容易接受那些复杂的技术点。例如，在讲解三维布线和管道布局的优化时，作者用了大量的比喻来解释空间逻辑，让我一下子明白了为什么某个角度的剖切图总是画不出来。此外，书中对图层管理和样式定义的探讨，已经超出了软件操作的范畴，上升到了“标准化”和“可维护性”的高度。阅读下来，你不会觉得你只是在学习一个软件版本，而是在系统学习一套专业的设计规范和执行标准。它给我最大的感受是：这本书不仅教会了我如何用好工具，更重要的是，它塑造了我对“专业制图”的全新认知框架，是一次物超所值的知识投资。

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这本书的实用性简直是超乎我的预期，我用它来解决了我工作中一个悬而未决的难题——如何快速高效地进行跨专业数据交换和维护。作者在谈到数据接口和兼容性那一章时，深入剖析了不同版本间信息丢失的常见陷阱，并且提供了一套完整的预防和修复策略。这个内容在很多同类书籍中都是一笔带过，但在这里却被视为核心章节来详尽阐述，足以见得作者的良心。我试着按照书中的步骤，重新梳理了我司旧项目的图纸归档标准，效率提升了至少百分之三十。另外，书中对图形属性管理和批处理脚本的介绍，虽然稍微有些技术门槛，但作者的讲解极其生动，将原本冰冷的代码逻辑赋予了“人性化”的解读，使得我这个对编程不甚了解的人也能快速上手尝试。总而言之，这是一本真正能让你在工作效率上立竿见影的书，而不是一本放在书架上积灰的理论堆砌品。

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从一个资深使用者的角度来看，这本书最成功之处在于它成功地建立了一种“高级思维模型”。它没有将软件功能孤立地看待，而是将CAD操作视为一个整体解决方案的一部分。例如，在讨论到定制化工作环境时，作者不仅仅是教你如何拖拽图标，而是引导你思考：你的工作流是什么？你的瓶颈在哪里？然后基于此来构建最适合自己的“数字工作台”。这种由内而外的设计理念，是很多侧重于功能罗列的书籍所欠缺的。我尤其欣赏其中关于“非线性设计思维”的探讨，它挑战了传统上一步一步画图的僵化模式，鼓励读者在早期就进行多种方案的快速迭代和评估。这种对思维方式的提升，远比记住几个快捷键来得更有价值，它能让使用者从“操作员”真正蜕变为“设计师”和“问题解决者”。这本书的层次感非常丰富，初看是工具书，深挖是方法论，再深入则是对设计哲学的探讨。

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这本书的装帧和印刷质量实在让人眼前一亮，那种厚重感和纸张的触感，初拿到手就觉得它绝非等闲之作。封面设计沉稳大气，即便是对于一个不算精通CAD的老手来说，也散发出一种专业和权威的气息。我特意翻阅了其中关于“参数化建模”和“高级渲染技巧”的章节，内容组织得非常系统化，从基础概念的剖析到复杂案例的拆解，逻辑链条清晰得让人几乎不需要二次思考就能跟上作者的思路。尤其值得称赞的是，书中对一些复杂命令的步骤分解，简直是手把手教学的典范，即便是那些我过去一直觉得晦涩难懂的功能，通过书中的图文对照，也变得豁然开朗。我记得有一处关于自定义菜单和工具栏设置的讲解，详细到连快捷键的修改逻辑都解释得明明白白，这对于追求效率的专业人士来说，简直是福音。这本书的排版也极具匠心，关键代码和命令高亮显示，阅读疲劳度大大降低。可以说，光是这份对细节的打磨，就足以让它在众多CAD教材中脱颖而出，它不仅仅是一本“工具书”，更像是一位经验丰富的老工程师坐在你身边，耐心为你答疑解惑的私教手册。

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说实话，我买过不少关于设计软件的教程，很多都是华而不实的“大而全”，堆砌了大量官方文档里就能找到的枯燥描述，读起来让人昏昏欲睡。但这一本，却呈现出一种难得的“深度和锐度”。它没有花篇幅去讲解那些初学者都知道的“画线、画圆”的基础操作，而是直接切入了效率提升和复杂项目管理的核心痛点。我特别欣赏作者处理“大型装配体管理”那一块的方式，他没有停留在软件本身的限制上讨论，而是从项目流程优化的角度出发，探讨如何利用高级特性来预见和解决潜在的冲突，这展现了作者对实际工程应用的深刻理解，绝非纸上谈兵。书中引用的几个案例，那种从概念到最终交付物的完整流程展示，极具启发性，它让我开始反思自己过去在项目中那些低效的习惯。对于那些已经掌握了基础操作，但总感觉无法将软件潜力完全发挥出来的“中级用户”来说，这本书就像一把开启新世界大门的钥匙，它教你的不再是“怎么做”，而是“为什么这么做会更好”。

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