工程结构计算机仿真分析

工程结构计算机仿真分析 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:清华大学出版社
作者:江见鲸
出品人:
页数:0
译者:
出版时间:1996-05-01
价格:17.6
装帧:
isbn号码:9787302021452
丛书系列:
图书标签:
  • 工程结构
  • 计算机仿真
  • 有限元分析
  • 结构力学
  • 数值方法
  • CAE
  • ANSYS
  • ABAQUS
  • 桥梁工程
  • 隧道工程
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具体描述

程结构计算机仿真分析是由传统的结构分析原理、数值方法、数学模型与计算机的图形图

象、可视化技术相结合而发展起来的。目前这一技术在结构分析的许多方面均已有成功应用

的实例,并且有迅速发展和推广的前景。本书共分六章。分别讲述计算机仿真分析的基本原

理、数值方法、数学模型、本构模型、图形技术,其内容是比较全面而系统的,并附有十余

个应用程序。最后一章列举了结构动、静力分析、破坏过程、裂缝追踪等仿

《建筑工程数字建模与仿真技术》 本书深入探讨了现代建筑工程中不可或缺的数字建模与仿真分析技术。随着计算机技术的飞速发展,传统的工程设计与施工方法已难以满足日益复杂和精密的建筑需求。本书旨在为广大工程技术人员、科研人员及相关专业学生提供一个全面、系统的学习框架,帮助他们掌握利用数字技术解决工程实际问题的能力。 核心内容涵盖: 三维几何建模基础: 本章详细介绍了建筑模型构建的基本原理和常用方法。从基础的点、线、面元素到曲面、实体建模,再到复杂的装配建模,系统阐述了如何创建精确、完整的建筑构件和整体模型。重点讲解了参数化建模、特征建模等先进技术,以及如何根据实际工程需求选择合适的建模策略。我们将深入探讨主流建模软件(如AutoCAD, Revit, SketchUp等)的应用技巧,包括草图绘制、实体编辑、材质贴图、视图管理等,为后续的仿真分析奠定坚实的基础。 有限元分析(FEA)理论与实践: 有限元分析是结构仿真分析的核心方法。本章将从理论层面深入剖析有限元法的基本思想、离散化过程、单元类型(如梁单元、杆单元、壳单元、实体单元等)的选择与应用,以及刚度矩阵、荷载向量的构建。在此基础上,我们将重点介绍如何将几何模型转化为有限元模型,包括节点划分、网格生成、边界条件施加、载荷定义等关键步骤。通过丰富的案例分析,展示如何利用ANSYS, ABAQUS, COMSOL等专业软件进行静态分析、动态分析、屈曲分析、热应力分析等,从而预测结构的受力性能、变形规律以及失效模式。 结构动力学与振动分析: 建筑结构在地震、风荷载、机器振动等动态作用下会产生复杂的振动响应。本章将系统介绍结构动力学基本概念,包括自由振动、强迫振动、阻尼振动等,以及质量阵、刚度阵、阻尼阵的建立。重点讲解模态分析、谐响应分析、瞬态动力学分析等方法,并通过实例演示如何评估结构的固有频率、振型,预测其在不同激励下的动力响应,并为减隔震设计提供理论依据。 流体力学分析(CFD)及其在建筑工程中的应用: 本章将介绍计算流体力学(CFD)的基本原理,包括Navier-Stokes方程的推导、离散化方法(如有限体积法)以及求解器的工作流程。重点将放在CFD在建筑领域的应用,例如建筑周边风场模拟、室内外通风优化、空调系统设计、消防排烟模拟、桥梁风振效应分析等。通过案例展示,说明如何利用CFD技术为建筑物的性能提升和环境改善提供科学的指导。 热力学与传热分析: 建筑物的热工性能直接关系到室内舒适度和能耗。本章将阐述热传导、对流、辐射的基本原理,以及如何建立热模型。重点介绍在建筑设计中进行稳态和瞬态传热分析的方法,例如墙体、屋顶、窗户等构件的传热性能分析,以及建筑整体的热负荷计算。通过仿真分析,可以优化建筑围护结构的保温隔热设计,提高能源利用效率。 疲劳与断裂力学分析: 针对长期受力或反复受力的结构部件,疲劳失效是一个重要问题。本章将介绍疲劳破坏的基本机理、S-N曲线、Miner损伤累积法则等概念。同时,也将涵盖断裂力学的基本原理,如应力强度因子、断裂韧度等。我们将通过实例展示如何进行疲劳寿命预测和裂纹扩展分析,为关键构件的可靠性设计提供支持。 高性能计算(HPC)与云计算在结构分析中的应用: 随着模型复杂度的增加和仿真计算量的增大,传统计算资源已难以满足需求。本章将介绍高性能计算(HPC)的架构和并行计算技术,以及如何利用多核处理器、GPU加速等手段提升仿真效率。同时,也将探讨云计算平台在结构仿真分析中的优势,如按需获取计算资源、弹性扩展、数据存储与共享等,为大规模、复杂工程项目的仿真分析提供解决方案。 仿真实用化与数据可视化: 仿真分析的最终目的是指导工程实践。本章将强调仿真结果的可视化技术,如应力云图、位移动画、速度矢量图、温度分布图等,以及如何清晰、准确地呈现仿真数据,便于工程师理解和决策。同时,也将讨论如何将仿真结果与实际工程参数进行对比验证,不断优化仿真模型和计算方法,实现仿真的实用化和工程价值的最大化。 本书特色: 理论与实践紧密结合: 在讲解理论知识的同时,穿插大量实际工程案例和软件操作演示,使读者能够快速上手,学以致用。 内容体系化、逻辑性强: 从基础建模到复杂仿真,循序渐进,层层深入,构建完整的知识体系。 前沿技术介绍: 涵盖了高性能计算、云计算等当前工程仿真领域的前沿技术。 多学科交叉融合: 涉及结构力学、材料力学、热力学、流体力学等多个工程学科,体现了现代工程分析的综合性。 通过对本书的学习,读者将能够熟练掌握利用计算机进行建筑结构分析与优化的核心技能,提升工程设计与决策的科学性和可靠性,为推动建筑工程的技术进步贡献力量。

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读后感

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用户评价

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我原本以为这本书会是一本学术性的著作,会深入探讨有限元方法在结构力学中的理论基础。我期待看到诸如伽辽金法、最小二乘法等数值方法的详细推导过程,以及它们在离散化方程建立中的应用。我想了解如何根据材料的本构关系,如线弹性、弹塑性、粘弹性等,来构建相应的单元材料模型,以及这些模型如何影响计算的准确性和稳定性。我也希望能看到关于模型减缩技术、模态叠加法在动态响应分析中的应用,以及如何处理非线性问题时,如大变形、接触、材料非线性等,常用的数值迭代方法和收敛性判据。此外,我还有预设,书中会涉及如何进行模型验证和校验,比如与解析解、实验数据进行对比,以及如何评估仿真结果的不确定性和敏感性。然而,这本书的内容却出乎我的意料。它并没有过多地纠缠于理论公式的推导,而是更侧重于如何将仿真技术作为一种工程工具,去解决实际的结构问题。它引导读者理解仿真分析的整个流程,从建模、加载、约束,到求解、后处理,再到结果的解读和优化。这本书更像是为工程师提供了一个如何“驾驭”仿真软件的指南,而不是如何“创造”仿真软件的教程。它教会我的是如何将理论知识转化为实际的工程应用,如何通过仿真来提升设计的可靠性和效率。这种聚焦于应用而非理论深挖的取向,让我对工程仿真有了更宏观的认识,也让我看到了它在实际工程领域巨大的潜力。

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我曾设想这本书会是一本关于数值分析技术在结构工程中应用的百科全书,会详细介绍各种数值离散方法,比如有限差分法、有限元法、边界元法等,以及它们各自的优缺点和适用范围。我期待书中能够深入探讨各种单元类型,如杆单元、梁单元、三维实体单元、壳单元等的位移模式和刚度矩阵推导,以及如何通过单元组装形成整体结构刚度矩阵。我还希望能够看到关于如何施加各种边界条件和载荷,包括位移约束、力约束、温度载荷、惯性力等,以及如何处理奇点和病态方程组。此外,我也认为书中会详细讲解求解大型稀疏线性方程组的各种迭代算法,如雅可比法、高斯-赛德尔法、共轭梯度法,以及如何进行收敛性分析和稳定性判断。当然,对于非线性分析,我也期待能够看到关于材料非线性、几何非线性、接触非线性等问题的处理方法,以及相关的数值算法,如牛顿-拉夫逊法、修正牛顿法、弧长法等。然而,这本书的内容却与我最初的设想大相径庭。它并没有花费大量的篇幅去讲解这些底层的数值算法和理论推导,而是将重点放在了如何利用现有的商业仿真软件来解决实际工程问题。它更多地是提供了一种工程思维模式,一种如何将理论知识转化为实际操作的指南。它让我明白,在现代工程领域,熟练掌握并灵活运用仿真工具,并能够正确解读和评估仿真结果,是至关重要的。它并没有教我“如何去创造”这些工具,而是让我明白了“如何去使用”这些工具去创造更优质的工程。

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一本关于工程结构计算机仿真分析的书籍,我本来以为它会深入讲解各种有限元理论的推导,比如那些让人头昏脑胀的变分原理、形函数构建,以及如何从连续介质力学过渡到离散化的节点位移求解。我设想书中会充斥着各种矩阵方程,从静态结构分析的刚度矩阵、力向量,到动态分析中的质量矩阵、阻尼矩阵,再到特征值问题求解模态。我甚至期待它会详细介绍不同单元类型,比如梁单元、板单元、壳单元,它们的几何建模、材料属性输入、边界条件设置,以及单元刚度矩阵的组装过程。而且,我还希望它能涵盖非线性分析,比如材料非线性的屈服准则、塑性流动法则,几何非线性的P-delta效应、大变形,以及接触非线性的接触算法、摩擦模型。最后,我准备好了迎接各种数值积分方法,比如高斯积分、牛顿-拉夫逊迭代法,以及求解线性方程组的直接法(如LU分解)和迭代法(如共轭梯度法)。然而,当我翻开这本书,却发现它并没有如我预期的那样,将所有精力都放在这些理论的细节上。它更多地聚焦于如何将这些理论应用于实际的工程问题,以及如何使用现有的专业软件来完成复杂的仿真分析。这本书更像是一本指导工程师们如何“使用工具”的书,而不是“制造工具”的书。这让我在阅读过程中,既有一丝意外,也有一份新的认知。我开始意识到,在现代工程领域,掌握先进的仿真软件和理解其背后的基本原理一样重要,甚至在某些情况下,对软件操作的熟练度和对仿真结果的解读能力,更能直接转化为解决工程问题的效率和质量。

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我本来以为这是一本侧重于数学推导和理论构建的书,期待能够看到很多关于矩阵代数、微积分以及微分方程的运用。我想了解有限元方法的数学基础,比如拉格朗日乘子法、瑞利-里兹法等变分原理如何导出弱形式,以及在离散化过程中形函数的选择对结果精度的影响。我也希望书中能够详细介绍各种材料本构模型,如线弹性、弹塑性、超弹性、粘弹性等,以及如何在有限元框架下实现这些模型的数值模拟。对于动力学分析,我希望能看到如何建立质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵,以及求解常微分方程组的各种方法,如中心差分法、新mark法等。在非线性分析方面,我期待能够深入了解材料非线性(如屈服准则、流动法则)、几何非线性(如大变形、应力软化)以及接触非线性(如摩擦、粘附)的数值处理方法,以及相关的收敛性和稳定性问题。我也相信书中会包含关于网格划分策略、边界条件施加、载荷类型选择、后处理以及模型验证的详细指导。然而,这本书的内容却让我看到了一个全新的方向。它并没有将重点放在理论的深挖上,而是更注重于仿真分析作为一种工程工具的应用。它更像是一本指导工程师如何“使用”和“理解”仿真工具的书,而不是“制造”工具的书。它引导我思考如何将理论知识与实际工程问题相结合,如何通过仿真来优化设计、提高效率。它让我意识到,在当今快速发展的工程技术领域,熟练掌握先进的仿真软件,并能够准确解读和运用仿真结果,与掌握深厚的理论知识同等重要,甚至更能直接转化为解决实际问题的能力。

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我当初购入这本书,是带着一种想要深入了解“幕后”的心理。我渴望了解工程结构仿真分析是如何工作的,就像一个想知道汽车发动机如何运转的初学者,希望能看到齿轮、活塞、曲轴的精密配合,以及燃烧产生动力的原理。我期待书中能够详细讲解有限元法的基本原理,从弹性力学方程出发,如何通过变分原理或加权余量法导出弱形式,再如何选择形函数将连续方程离散化为代数方程组。我想知道在构建单元刚度矩阵时,需要考虑哪些因素,比如单元的几何形状、材料属性、节点的自由度等,以及如何将这些单元刚度矩阵组装成全局刚度矩阵,并在此基础上施加边界条件和载荷,最终求解位移。我还希望书中能够详细介绍不同类型的分析,比如静力分析、动力分析、模态分析、屈曲分析,以及它们各自的求解方法和注意事项。对于非线性分析,我也希望能看到关于材料非线性(如塑性、损伤)和几何非线性(如大变形、屈曲)的详细处理方法。然而,这本书的内容与我的预期有着显著的偏差。它并没有深入到这些理论的细节,而是提供了一个更宏观的视角。它更多地是强调了仿真分析在工程设计流程中的地位和作用,以及如何利用现有的专业软件来完成复杂的分析任务。它教会我的,是一种工程问题解决的思路,一种如何将抽象的力学理论转化为具体的可执行的仿真操作的经验。这本书更像是一位经验丰富的工程师,在分享他如何利用工具解决实际问题的宝贵经验,而不是一位理论物理学家,在推导高深的数学公式。

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我的期望是,这本书能够成为我学习结构动力学和有限元方法的“圣经”,能够解答我关于模态分析、响应谱分析、时程分析等内容的所有疑问。我希望书中能够详细介绍如何建立结构的动力学模型,包括质量矩阵、阻尼矩阵和刚度矩阵的推导,以及如何根据结构的具体情况选择合适的单元类型和离散化方法。我也期待书中能够深入讲解各种动力响应分析的计算过程,比如如何通过特征值分析求解结构的固有频率和振型,如何利用模态叠加法计算结构的动力响应,以及如何进行随机振动分析和瞬态动力分析。此外,我也认为书中会涉及如何处理阻尼比的选择和应用,以及如何将外部载荷(如地震波、风载荷)输入到模型中进行精确模拟。我也相信,书中会提供大量的实例,演示如何使用主流的仿真软件来解决实际工程中的动力学问题,并对结果进行详细的解释和验证。然而,这本书的内容却并没有如我预期的那样,将所有精力都放在这些理论的细节上。它更多地聚焦于如何将这些理论应用于实际的工程问题,以及如何使用现有的专业软件来完成复杂的仿真分析。这本书更像是一本指导工程师们如何“使用工具”的书,而不是“制造工具”的书。这让我在阅读过程中,既有一丝意外,也有一份新的认知。我开始意识到,在现代工程领域,掌握先进的仿真软件和理解其背后的基本原理一样重要,甚至在某些情况下,对软件操作的熟练度和对仿真结果的解读能力,更能直接转化为解决工程问题的效率和质量。

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我原本以为这本书会是一本偏重理论数学推导的著作,期望看到有限元法从连续方程到离散方程的推导过程,以及各种数值算法的详细阐述。我期待书中会深入讲解如伽辽金法、最小二乘法等加权余量法的原理,以及它们在结构力学中的应用,例如如何选择形函数来近似位移场,如何构建单元刚度矩阵和质量矩阵,以及如何将它们组装成全局方程组。我也希望书中会详细介绍各种类型的单元,如梁单元、板单元、壳单元、实体单元,以及它们的形函数、刚度矩阵和单元方程的推导过程。此外,对于非线性分析,我希望能看到关于材料非线性(如弹塑性)、几何非线性(如大变形)和接触非线性(如摩擦)的数值处理方法,以及相关的迭代算法和收敛性分析。我也相信书中会涵盖网格划分、边界条件施加、载荷类型选择、后处理以及模型验证等方面的实用技巧。然而,这本书的内容却给了我一个全新的视角。它并没有花费过多的篇幅来讲解这些理论细节,而是将重点放在了如何将这些理论应用到实际的工程问题中,以及如何利用现有的工程仿真软件来完成复杂的分析任务。它更像是一本指导工程师如何“使用”和“理解”仿真工具的书,而不是“制造”工具的书。它强调的是一种工程思维,一种如何将理论知识转化为实际应用能力的培养。它让我意识到,在现代工程技术领域,熟练掌握并灵活运用仿真软件,并能够准确解读和评估仿真结果,是至关重要的。它并没有直接教我如何“创造”这些工具,而是让我明白了“如何使用”这些工具去“创造”更优秀的工程。

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我购买这本书的初衷,是希望能够系统地学习工程结构计算机仿真分析的理论体系,特别是有限元方法。我期待书中能够详细介绍有限元法的基本原理,包括变分原理、伽辽金法等,以及如何将连续的偏微分方程转化为离散的代数方程组。我希望能够看到如何构建各种单元的刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵,以及如何将它们组装成全局矩阵,并在此基础上施加边界条件和载荷,求解结构的位移、应力、应变等信息。我也期待书中能够涵盖各种分析类型,比如静力分析、动力分析、模态分析、屈曲分析、疲劳分析、断裂分析等,以及不同分析类型所对应的求解方法和注意事项。对于非线性分析,我希望能看到关于材料非线性、几何非线性、接触非线性的处理方法,以及相关的数值算法和收敛性判据。然而,这本书的内容却出乎我的意料。它并没有将重点放在理论的深挖上,而是更侧重于如何将仿真技术作为一种工程工具,去解决实际的结构问题。它引导读者理解仿真分析的整个流程,从建模、加载、约束,到求解、后处理,再到结果的解读和优化。这本书更像是为工程师提供了一个如何“驾驭”仿真软件的指南,而不是如何“创造”仿真软件的教程。它教会我的,是一种工程问题解决的思路,一种如何将抽象的力学理论转化为具体的可执行的仿真操作的经验。这本书更像是一位经验丰富的工程师,在分享他如何利用工具解决实际问题的宝贵经验,而不是一位理论物理学家,在推导高深的数学公式。

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我抱持着学习如何从零开始构建复杂的结构仿真模型的期望来阅读这本书。我期待看到关于如何将实际工程对象转化为计算机模型的过程,例如,如何根据实际零件的几何形状创建CAD模型,然后如何进行网格划分,并选择合适的单元类型(如实体单元、壳单元、梁单元)来离散化模型,以及如何判断网格的质量和密度对计算结果的影响。我希望书中能够详细讲解如何施加各种类型的载荷,包括集中力、分布载荷、压力、温度载荷、惯性力等,以及如何准确地模拟各种边界条件,如固定约束、位移约束、弹簧约束、周期性边界条件等。此外,我也认为书中会花费大量篇幅来介绍不同分析类型(如静力分析、动力分析、模态分析、屈曲分析、热应力分析、疲劳分析)的设置和求解过程,以及如何进行后处理,如查看应力、应变、位移的云图,提取关键点的数值结果,并对结果进行有效的评估和验证。然而,这本书的内容却超出了我原有的预设。它并没有把重点放在如何从零开始构建模型,而是更侧重于如何将已有的模型通过软件进行分析,并理解其结果。它提供的是一种工程分析的流程和思维方式,一种如何利用现有工具解决实际问题的思路。它让我明白,在现代工程领域,掌握先进的仿真软件的使用技巧,并能够正确解读和应用仿真结果,往往比从零开始推导理论公式更为关键。它没有教我“如何制造”工具,而是让我学会了“如何使用”这些工具来“创造”价值。

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这本书给我的感觉,更像是一本非常实用的操作手册,但又比一般的手册来得更深入和系统。我本来期望它能够从零开始,教我如何从最基本的力学原理出发,一步一步构建出一个仿真模型。例如,如何理解一个三维实体模型的网格划分策略,为什么在应力集中区域需要使用更密集的网格,以及网格质量对计算精度有什么样的影响。我还期待书中会详细讲解不同类型的载荷施加方式,无论是作用在节点上的集中力,还是分布在单元上的面载荷或体积载荷,以及如何准确地模拟各种约束条件,比如固定约束、铰接约束、滑动约束等,这些都是直接影响分析结果的关键。此外,我也认为书中会花大量的篇幅来介绍后处理阶段,比如如何可视化应力分布、位移云图,如何提取特定位置的数值结果,如何进行疲劳寿命预测、屈曲分析,以及如何根据仿真结果对设计进行优化。然而,这本书的侧重点似乎完全不在这些方面。它更多的是提供了一个框架,让你能够理解仿真分析在工程项目中的作用和流程,以及如何选择合适的仿真工具来解决特定问题。它强调的是一种思维方式,一种基于数值模拟来验证和改进工程设计的思维。这种转变让我有些意外,但我也逐渐体会到,在快速发展的工程技术领域,快速掌握和运用成熟的仿真软件,并对其结果进行有效的评估和决策,才是当下更迫切的需求。它并没有直接教授我构建模型的细节,而是让我明白“为什么”要这样做,以及“如何”利用软件来实现。

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