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出版者:第1版 (2002年1月1日)

作者:李运光编

出品人:

页数:281

译者:

出版时间:2002-8

价格:28.0

装帧:平装

isbn号码:9787801592804

丛书系列:

图书标签:

• 结构工程
• 有限元法
• 结构分析
• 数值计算
• 工程力学
• 计算结构
• Matlab
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• ANSYS
• 桥梁工程

深邃之基，智慧之梁：工程结构的奥秘与解析 在现代社会飞速发展的浪潮中，宏伟的建筑拔地而起，便捷的交通网络四通八达，这一切的背后，都离不开坚实而精妙的工程结构。它们是人类智慧的结晶，是理性与创造力的完美融合，更是承载着无数生命与梦想的无声卫士。然而，这些看似寻常的结构，其内在的力学行为、受力特性以及在复杂环境下的响应，远比我们肉眼所见更为复杂和深邃。本书正是为了揭示这些隐藏在表象之下的奥秘，为工程师、研究者以及对工程结构充满好奇的读者，提供一把通往理解与掌控的钥匙。 结构承载的时代使命：不止于钢筋水泥 我们所处的时代，对工程结构的要求是前所未有的。它不仅要满足基本的承载能力，更要经受住时间的考验，应对自然的挑战，甚至在极端情况下也能保证安全。从巍峨的摩天大楼，到跨越江河湖海的特大桥梁；从深埋地下的隧道，到承载重任的储罐；从精密复杂的航空航天结构，到保障民生的水利工程…… 每一个工程项目，都是一个复杂的系统，其设计的合理性、施工的严谨性以及运行的安全性，都直接关系到公共利益与社会福祉。 理解这些结构的内部运作，需要超越宏观的几何形态，深入到微观的力学原理。当风吹过高塔，地震撼动大地，或是有重物施加于桥梁之上，结构的材料会发生变形，内部应力会重新分布，力量的传递路径会变得错综复杂。要准确预测这些变化，并将其转化为安全可靠的设计方案，工程师必须掌握一套系统而强大的分析工具。 解析的艺术：化繁为简的思维 工程结构的分析，本质上是将一个复杂、连续的物理系统，转化为一个可以被数学模型所描述和求解的问题。这其中蕴含着一门精妙的艺术：如何在高保真的基础上，最大限度地简化问题，抓住核心的力学机制，从而获得高效且准确的分析结果。 本书将带领读者，系统地探索这一艺术的实现路径。我们并非简单罗列枯燥的公式，而是着眼于其背后的物理意义和工程应用。我们将剖析结构在不同荷载作用下的形变规律，理解材料的内在属性如何影响整体的响应。无论是静态的受力分析，还是动态的振动特性；无论是材料的弹塑性行为，还是结构的屈曲失稳；抑或是热应力、疲劳损伤等复杂效应，都将在我们的视野之中。 构建理解的阶梯：从基础到前沿 本书的设计，旨在为不同层次的读者构建一个清晰的学习阶梯。对于初学者，我们将从最基本的工程结构概念出发，回顾力学基础，引导大家理解简单构件的受力特性。通过对梁、柱、板等基本单元的深入剖析，建立起对力与变形之间关系的直观认识。 随着学习的深入，我们将逐步引入更复杂的结构形式和更精妙的分析方法。读者将有机会深入了解，如何将一个宏大的结构分解为若干个相互连接的单元，并建立起描述它们之间相互作用的数学方程。我们将讨论各种典型的荷载类型，以及它们对结构产生的不同影响。同时，也将涵盖结构的失效模式，帮助读者理解在何种条件下，结构会发生破坏，以及如何避免这些风险。 超越静态的界限：动态与多物理场的探索 现代工程对结构的动态响应提出了更高的要求。例如，桥梁在风荷载下的振动，可能会引发共振，带来灾难性的后果。高层建筑的抗震设计，更是需要精确评估其在地震波作用下的动力学表现。本书将为读者揭示分析结构动力学特性的方法，理解自由振动、强迫振动以及阻尼等概念。 此外，许多工程结构还面临着多物理场耦合的挑战。例如，在极端温度变化下的结构，会产生热应力；在腐蚀性环境中，材料的性能会发生退化。本书也将触及这些更为广泛和前沿的分析领域，展现工程结构分析的无限可能性。 洞察本质的思维训练 本书的目的，不仅仅是传授一套分析工具，更重要的是培养读者对工程结构本质的深刻洞察。通过对真实工程案例的剖析，以及对不同分析方法的比较，读者将学会如何根据实际需求，选择最恰当的分析手段，并如何批判性地解读分析结果。 我们将强调建模的思想，如何将复杂的现实世界抽象为简化的数学模型，以及模型中的假设与局限性。通过这样的思维训练，读者将能够更自信地面对实际工程中的各种挑战，做出更明智的设计决策。 为工程师的执业之路添砖加瓦 对于每一位致力于工程事业的专业人士而言，掌握扎实的结构分析技能，是职业生涯中不可或缺的基石。本书将成为您在执业过程中，解决复杂工程问题的有力助手。它将帮助您更深入地理解规范的要求，更精准地评估结构的安全，更有效地优化设计方案。 无论您是初入工程领域的学生，还是经验丰富的资深工程师，抑或是对工程结构领域充满探索欲的研究人员，本书都将为您提供宝贵的知识与启迪。它将点亮您探索工程结构奥秘的道路，助您建造更安全、更经济、更可持续的未来。 潜移默化的力量：结构之美与责任 工程结构不仅仅是冰冷的计算和严谨的公式，它们更是人类改造自然、提升生活品质的伟大实践。一座宏伟的建筑，可以成为一座城市的标志；一座坚固的桥梁，可以连接起分隔的社区。在这些成就的背后，是工程师们对安全、效率和美学的不断追求。 通过学习和掌握工程结构的分析方法，您将不仅仅是成为一名技术人员，更将成为一名能够肩负起社会责任的创造者。您将理解，每一个设计决策都可能影响到无数人的生命与财产安全。这种深刻的认知，将成为您在工程实践中，最强大的内在驱动力。 本书愿与您一同踏上这场探索之旅，共同发掘工程结构领域蕴含的无限魅力，共同塑造更加美好的未来。

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坦白讲，我对很多技术书籍的排版和图表质量都颇有微词，但这本书在视觉呈现上绝对是业界良心。图表的清晰度和专业度，是衡量一本技术著作是否真正被精心打磨的重要标准。这本书里的每一个示意图，无论是力流线图还是应力分布云图，都设计得极其精妙。它们不是简单的线条堆砌，而是真正起到了辅助理解的作用。例如，在解释网格划分对计算结果敏感性的那一章，作者不仅展示了粗网格和细网格下的结果对比，还通过颜色深浅的梯度变化，直观地揭示了应力奇异点的分布趋势，这种图形化的表达效率远胜于冗长的文字描述。而且，书中的公式排版规范且易于追踪，参考文献的引用格式也体现了极高的学术素养。阅读体验非常好，长时间阅读也不会感到疲劳，这在处理厚重技术书籍时是极其重要的加分项。可以说，这本书的制作工艺本身，就体现了对读者的一种尊重。

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对于希望将有限元理论应用于实际项目管理和规范解读的读者来说，这本书提供了宝贵的视角。它不仅仅关注理论的推导，更深入地探讨了如何将这些数值模型与现行的设计规范（比如某些国际通用的结构设计规范）进行有效对接。书中关于后处理和结果判读的部分，给出了很多实用的“经验法则”和“红旗警告”——即哪些结果形态是物理上不可能的，需要立刻引起警惕。例如，它详细分析了剪力滞后效应在板壳单元中的体现，并提供了修正建议，这在处理深梁或剪力墙结构时至关重要。这种将理论分析与工程规范、实际施工误差相结合的处理方式，极大地提高了这本书的实用价值。它教会我们如何利用有限元方法作为工具，去验证设计意图是否真的满足了规范所要求的安全裕度，而不是仅仅停留在计算结果的数字本身。这本书的价值，在于它构建了一座从抽象数学到可靠工程决策的坚实桥梁。

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这本书的深度和广度都令人印象深刻，它完美地平衡了理论的严谨性与工程实践的适用性。我尤其欣赏作者在处理复杂边界条件和非线性问题时的细腻笔触。对于处理那些在实际项目中经常遇到的材料非线性，比如混凝土的开裂和钢筋的屈服，书中给出了非常详尽的算法描述和案例分析。我曾尝试用其他几本参考书来解决一个特定的开裂模型问题，但总是感觉描述过于抽象，无法落地。然而，这本书里关于Newton-Raphson迭代法的应用，结合实际荷载步进的策略，简直是教科书级别的范本。作者没有避讳复杂性，而是坦诚地展示了数值方法在处理真实世界中的不确定性和非线性行为时所面临的挑战，并且给出了成熟的应对策略。这对于我们这些在设计院工作的，需要对结构安全性负责的人来说，提供了强大的理论支撑和信心。更难能可贵的是，书中对单元选择的讨论，不仅限于常见的一维和二维单元，还涉及到了三维实体单元的适用性分析，这极大地拓宽了我的视野。

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这本书真是让人茅塞顿开，尤其是对于那些初次接触结构分析的工程师来说，简直就是一本救星。它没有那种高高在上、故弄玄虚的学术腔调，而是用非常贴近实际工程问题的例子，一步步地把有限元法的基本原理掰开了揉碎了讲。我记得最清楚的是它对单元刚度矩阵推导过程的讲解，作者似乎深知读者在这一步容易迷失在复杂的数学符号中，所以特意用图示和直观的物理意义相结合的方式来阐述，即便是我们这些更偏向于现场施工而不是纯理论研究的人，也能很快抓住核心。比如，在讲解梁单元的插值函数时，它不仅仅是给出了公式，还特别强调了这些函数如何保证了位移场的连续性，这在实际应用中对理解结果的可靠性至关重要。它不只是教你怎么“算”，更重要的是让你明白“为什么”要这么算。这种注重工程直觉培养的教学方式，使得书中的内容不仅仅停留在纸面，而是真正能够转化为解决实际工程挑战的能力。很多其他教材往往直接跳到高级主题，让人感觉抓不住重点，但这本书的结构安排非常合理，循序渐进，让人很有安全感。

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这本书的叙事风格非常具有启发性，它不像是一本标准的教科书，更像是一位经验丰富的导师在与你进行深度对话。作者在讲解理论时，总会穿插一些关于“为什么传统方法在此处失效”或者“某某简化假设的工程局限性”的讨论。这种对知识背景和历史沿革的挖掘，使得有限元法不再是一个孤立的数学工具，而是作为解决特定工程难题的演进结果被呈现出来。我特别喜欢它对“奇异点”和“网格重划分”策略的探讨，这部分内容显示了作者对该领域前沿问题的深刻洞察力，而不是仅仅停留在介绍基础理论的层面。它引导读者去思考软件求解器背后的决策过程，从而能够更批判性地评估计算结果。这种鼓励独立思考而非盲目接受结论的导向，对于培养未来的结构分析专家来说，比任何算法本身都更为宝贵。读完后，我感觉自己不再是单纯地操作软件，而是真正开始“理解”计算过程的本质。

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