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出版者:Schroff Development Corp.

作者:Munir M. Hamad

出品人:

页数:343

译者:

出版时间:2005-12-15

价格:USD 59.95

装帧:Paperback

isbn号码:9781585032723

丛书系列:

图书标签:

• 土木
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• 结构分析
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《结构设计与分析：现代有限元方法应用》 本书导言：工程实践中的理论与工具 本书旨在为结构工程师、土木工程专业学生以及从事基础设施设计和评估的技术人员提供一本全面且深入的结构分析与设计指南。我们聚焦于现代有限元方法（FEM）在实际工程问题中的应用，强调从理论基础到软件操作的无缝衔接。本书内容摒弃了对特定过时软件版本的依赖，转而侧重于普遍适用的结构力学原理、高级数值算法以及现代工程设计规范的解读。 第一部分：结构力学基础与数值方法的基石 (The Foundation) 第一章：结构分析的复兴与演进 本章首先回顾经典结构理论，如平面应力、平面应变、薄板和薄壳理论的数学表达。随后，我们将深入探讨结构分析方法从解析解向数值解过渡的历史驱动力，重点阐述为什么有限元方法成为了解决复杂几何和边界条件问题的首选工具。内容涵盖刚度矩阵的形成、位移法与力法的统一表述，并引入变分原理（如虚功原理和最小势能原理）作为推导有限元公式的基础。 第二章：一维与二维有限元单元的构建 这是理解FEM核心的入门章节。我们将详细推导常用于梁、桁架分析的一维单元（如欧拉-伯努利梁单元和欧拉-欧拉梁单元）的形状函数（Shape Functions）和单元刚度矩阵。接着，转向二维问题，对三角形单元（Constant Strain Triangle, CST）和四边形单元（Linear Strain Quadrilateral, LST）的构建过程进行详尽的数学推导，重点分析低阶单元的精度限制和奇点问题。本章提供大量的数学推导细节，帮助读者理解“单元”如何在离散化过程中代表连续体。 第三章：网格划分的艺术与科学 有限元分析的质量高度依赖于网格的质量。本章系统探讨网格划分的策略，包括局部网格细化（Mesh Refinement）以捕捉高应力梯度区域，以及不同单元类型（四边形、三角形、六面体）在处理复杂几何形体时的适用性。我们讨论了网格质量指标，如长宽比（Aspect Ratio）、雅可比比率（Jacobian Ratio）等，并阐述如何通过网格收敛性研究（Mesh Convergence Study）来验证计算结果的可靠性，确保分析结果不受离散化误差的主导。 第二部分：高级分析技术与材料行为 (Advanced Techniques) 第四章：三维实体单元与非线性分析导论 本章扩展至三维分析，介绍四面体单元（Tetrahedral）和六面体单元（Hexahedral）的构建，并讨论体单元在模拟三维应力状态时的优势。核心内容转向非线性分析：几何非线性和材料非线性。 几何非线性： 详细分析大变形问题中刚度矩阵随位移变化的P-Delta效应和应变能的二阶项处理。 材料非线性： 重点讨论弹塑性本构关系（如Von Mises屈服准则和随后的流动法则），并介绍增量平衡方法，包括牛顿法、修正牛顿法在迭代求解非线性方程组中的应用及其收敛性判断标准。 第五章：动力学分析与模态识别 结构动力学是理解地震、风荷载响应的关键。本章首先推导结构的整体质量矩阵和阻尼矩阵，并探讨集中质量模型与分布式质量模型的差异。核心内容聚焦于特征值问题：求解无阻尼自由振动的特征方程以确定结构的固有频率和振型。随后，介绍模态叠加法（Modal Superposition Method）在瞬态响应分析和谱分析（Response Spectrum Analysis）中的应用流程，强调模态的有效截断原则。 第六章：接触分析与复杂边界条件 在模拟实际装配结构（如预制构件连接、地基岩体相互作用）时，接触问题至关重要。本章详细讲解如何数值处理不等式约束，包括罚函数法（Penalty Method）和拉格朗日乘子法（Lagrange Multiplier Method）在处理无渗透和摩擦接触条件下的应用。我们探讨了接触算法的迭代策略，如一次迭代法和多次迭代法，以及如何管理接触面的激活和失效过程。 第三部分：特定工程问题的应用与规范解读 (Application & Codes) 第七章：工程设计规范与结构优化 本章将数值分析结果与现行的结构设计规范（如极限状态设计原理）相结合。重点讨论如何从有限元分析得到的应力云图和位移场中提取设计所需的数据（如最大弯矩、剪力、挠度），并对照承载力极限状态和使用性能极限状态的要求进行校核。此外，本章还引入拓扑优化（Topology Optimization）的基本概念，指导读者如何利用分析结果指导结构概念设计，实现轻量化和效率提升。 第八章：时间依赖性效应与长期性能评估 针对混凝土结构和岩土工程，长期性能评估不可或缺。本章深入探讨时间相关的材料行为，包括混凝土的徐变（Creep）和收缩（Shrinkage）效应的数值模拟方法，通常采用等效时间步长或时变本构模型的迭代方法。此外，本章还涵盖了疲劳分析的初步介绍，讨论S-N曲线法与基于应变控制的低周疲劳评估方法的适用性。 第九章：案例研究与后处理的深度解读 本书的最后一章通过几个综合性的实际工程案例（如高层建筑的抗风分析、桥梁的荷载分布）来巩固前述理论。重点在于结构分析结果的后处理：如何有效可视化复杂的应力张量、主应力方向、应变能密度分布，并进行敏感性分析。本章强调工程判断的重要性，即如何识别和修正由于模型简化或数值误差导致的异常结果，确保最终的设计方案安全可靠。 结语 本书旨在培养读者将先进的数学模型转化为可靠工程决策的能力。通过对有限元理论的深入理解，读者将能够独立评估和驾驭当前市场上的各类高级结构分析软件的计算结果，而不是仅仅依赖于软件的“黑箱”输出。

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我是一名刚刚接触STAAD.Pro 2005的初学者，一直以来都希望能找到一本能够真正帮助我入门的教程。这本书的出现，无疑给我带来了希望。书本的语言风格非常朴实，没有过多华丽的辞藻，而是直击要点，一步一步地引导读者进行学习。我特别喜欢书中那些截图清晰的操作演示，每一个步骤都配有详细的文字说明，即使是像我这样的新手，也能够轻松跟上。让我感到惊喜的是，书中不仅仅是讲解软件的各项功能，还穿插了一些结构工程的基本概念，这对于我这样理论基础稍显薄弱的读者来说，非常有帮助。它让我能够将软件操作与工程实际相结合，理解软件的每一个指令背后所代表的物理意义。我对书中关于有限元分析的原理以及如何在STAAD.Pro 2005中进行设置的部分特别期待，这部分内容通常比较抽象，希望这本书能够用简单易懂的方式进行阐述。此外，书中是否包含了不同类型结构的实例分析，例如框架结构、桁架结构等，也会极大地增强我的学习信心。我希望通过这本书，能够让我对STAAD.Pro 2005有一个全面的了解，并且能够独立完成一些基本的结构分析任务。

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这本书的开篇就给我一种耳目一新的感觉，作者以一种非常平易近人的方式，将STAAD.Pro 2005这款略显专业的软件，描绘得生动有趣。我一直觉得学习这类工程软件，最怕的就是枯燥乏味的理论讲解，但这本书在这方面做得非常出色。它不仅仅是罗列操作步骤，而是通过一个个实际工程场景的引入，让你理解为什么要这样操作，以及这样操作的意义所在。书中对于软件界面的介绍，也做到了详略得当，不会让你感到信息过载，反而能帮助你快速熟悉软件的工作环境。尤其让我印象深刻的是，作者在介绍某些复杂功能时，会穿插一些小贴士或者“经验之谈”，这些内容往往是那些教科书里找不到的，却又是在实际操作中最能解决问题的“干货”。我对书中关于参数化建模的部分非常感兴趣，这是一种能够极大地提高建模效率的方法，如果能通过这本书掌握，那将是受益匪浅。另外，书中是否对各种结构的荷载组合进行了详细的讲解和示例，也是我非常关注的。因为荷载的正确施加是结构分析的基础，任何一点疏忽都可能导致错误的结论。我期待这本书能够帮助我建立起更加牢固的理论基础，并在实践中游刃有余。

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作为一名有着一定STAAD.Pro使用经验的工程师，我一直都在寻找能够帮助我深入理解软件背后原理的书籍。这本书在这一点上做得非常出色。它并没有停留在简单的“如何操作”的层面，而是深入探讨了STAAD.Pro 2005在进行结构分析时所遵循的理论基础。我尤其欣赏书中对有限元方法、材料力学以及结构动力学等相关知识的阐述，这些内容对于理解分析结果的准确性和可靠性至关重要。书中的论证逻辑清晰，公式推导严谨，让我能够更加深入地理解STAAD.Pro 2005的算法和模型。我非常期待书中关于高级荷载类型（如风荷载、地震荷载）的模拟和分析，以及如何进行非线性分析的部分。这些内容对于解决复杂的工程问题非常有帮助。另外，书中是否对软件的自定义功能或者脚本编写进行了介绍，也会对我非常有吸引力。能够根据项目需求进行个性化设置，能够极大地提高工作效率。我希望这本书能够帮助我突破现有知识的瓶颈，提升我对STAAD.Pro 2005的驾驭能力，并且能够解决一些更加具有挑战性的工程项目。

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这本书的封面设计虽然有些复古，但整体给人一种沉稳可靠的感觉，淡蓝色的背景搭配着白色的字体，显得非常专业。翻开书本，纸张的质感不错，印刷清晰，字迹工整，阅读起来眼睛不容易疲劳。目录的部分条理清晰，将STAAD.Pro 2005的各项功能模块化地展示出来，让人对学习的路径有了初步的认识。虽然我对STAAD.Pro 2005的具体操作细节还不是十分熟悉，但从目录的深度来看，这本书似乎涵盖了从基础入门到一些进阶的应用，对于想要系统学习这款软件的人来说，应该是一个不错的起点。我特别期待书中关于建模、荷载施加以及结果分析的部分，因为这些是我在实际工程中经常会遇到的挑战。希望书中能够提供丰富的案例，能够让我边学边练，将理论知识转化为实际操作能力。此外，书中是否包含了一些常见错误的排查和解决方法，也会对我非常有帮助。毕竟，软件操作过程中难免会遇到各种各样的问题，能够快速找到解决方案，可以大大提高学习效率。总而言之，初步印象是这本书内容扎实，结构清晰，适合想要深入了解STAAD.Pro 2005的用户。

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对于像我这样已经习惯了最新版软件的用户来说，学习STAAD.Pro 2005可能会有点挑战，毕竟时间已经过去很久了。然而，这本书的出现，让我发现即使是老版本的软件，其核心概念和操作逻辑仍然具有重要的参考价值。我被书中对于STAAD.Pro 2005早期版本界面和功能演进的梳理所吸引，这让我能够更好地理解软件的发展脉络。虽然某些功能可能已经有了更新的实现方式，但书中讲解的通用性原理，例如结构建模的基本原则、荷载的定义与传递方式等，依然是通用的。我特别关注书中对于软件优化和效率提升的建议，即使是老版本的软件，也可能存在一些能够提高操作效率的技巧，这些对我来说非常宝贵。此外，书中是否包含了一些关于数据导入导出和与其他软件协同工作的讨论，也会对我很有帮助。在实际工作中，与其他软件的集成是常有的需求。我期待这本书能够帮助我回顾和巩固STAAD.Pro 2005的基础知识，并且从中挖掘出一些可能被忽视的实用技巧，从而更好地理解结构分析软件的设计理念。

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