Advanced Topics in Computer Aided Engineering pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons Inc

作者:Shea, Kristi/ Raphael, Benny/ Smith, Ian F. C.

出品人:

页数:384

译者:

出版时间:

价格:100

装帧:HRD

isbn号码:9780470848647

丛书系列:

图书标签:

• 计算机辅助工程
• CAE
• 有限元分析
• 数值模拟
• 优化设计
• 结构力学
• 计算方法
• 工程分析
• 软件应用
• MATLAB

好的，这是一份关于一本假设的、名为《Structural Analysis and Design: Advanced Methods for Modern Construction》的图书的详细简介。 --- 图书简介：结构分析与设计：现代施工的进阶方法 作者： [此处留空，以增强真实感] 出版社： [此处留空] 页数： 约 850 页 装帧： 精装，配有大量图表和工程案例 ISBN-13: [此处留空] 概述 《结构分析与设计：现代施工的进阶方法》是一本面向资深土木、结构工程师、高级工程专业研究生以及结构设计研究人员的权威性参考著作。本书聚焦于超越标准规范所涵盖的基础理论，深入探讨了在当代复杂工程项目中至关重要的、前沿的结构分析技术、材料应用、以及优化设计策略。 本书的创作理念源于认识到，随着工程结构的规模和复杂性的增长，传统的线性分析方法已不足以应对高层建筑、长跨度桥梁、抗震设防区以及新型材料结构所面临的挑战。因此，本书系统地梳理并阐述了非线性分析、动力学响应、接触面建模以及可靠性评估等核心领域，旨在为读者提供一把理解和驾驭复杂结构行为的“万能钥匙”。 核心内容深度解析 本书内容结构严谨，分为六个主要部分，共二十二章，每一章都配有详尽的数学推导、清晰的图解以及经过验证的工程实例。 第一部分：高级数值方法与基础重构 (Chapters 1-4) 本部分首先对有限元方法（FEM）进行了高阶回顾，着重于网格划分对求解精度和稳定性的敏感性分析。 弹性理论的深化： 重点讨论了三维弹性理论中的本构关系，特别是对于具有各向异性、正交异性材料（如复合材料或层合板）的应力-应变关系推导。 单元选择与误差控制： 详细分析了从桁架、梁、壳到实体单元的适用性、缩放误差（locking phenomena）的识别与消除技术，以及采用更高阶形函数（如p-refinement）的策略。 接触力学基础： 首次系统性地引入了结构间接触问题的数学建模，包括摩擦模型（库仑摩擦、粘附）和非光滑接触的数值处理，为复杂装配结构的设计奠定基础。 第二部分：非线性结构分析 (Chapters 5-9) 这是本书的核心部分之一，专注于处理超出弹性范围的行为。 几何非线性 (大变形理论)： 详细阐述了从拉格朗日（Lagrangian）到欧拉（Eulerian）描述的转换，以及Kármán板理论和Timoshenko梁理论在处理几何非线性时的修正。重点探讨了弧长法（Arc-Length Method）在追踪极限载荷点时的应用。 材料非线性： 深入研究了塑性理论，包括弹塑性材料的增量本构模型。详细介绍了Von Mises、Tresca屈服准则的数值实现，以及后继流动法则在有限元框架下的积分方法（如显式与隐式积分）。 稳定性与屈曲分析： 区分了线性屈曲（Euler Buckling）与非线性屈曲。对于后屈曲行为，本书提供了基于载荷增量和位移增量的精确预测流程，特别是对薄壁构件和网壳结构的稳定性研究。 第三部分：动力学与瞬态响应 (Chapters 10-14) 本部分为地震工程、冲击分析以及振动控制提供了关键的技术支撑。 自由与强迫振动： 从多自由度系统的运动方程出发，详细推导了模态分析（Modal Analysis）的理论基础，并讨论了阻尼模型（Rayleigh Damping, CQC, $xi$ 矩阵）对结果的影响。 瞬态动力学： 侧重于时间积分算法，如中心差分法、Newmark-$eta$ 法和HHT-$alpha$ 法的收敛性与稳定性的比较。特别是针对高频冲击响应，提出了显式积分法的优化策略。 地震工程应用： 深入研究了反应谱分析（Response Spectrum Analysis）的局限性，并详细介绍了非线性时程分析（Time History Analysis）在模拟结构在极端荷载下的滞回性能中的应用。 第四部分：高级材料与结构系统 (Chapters 15-17) 本部分拓宽了传统钢筋混凝土和钢结构的设计范畴。 先进复合材料结构： 针对航空航天和高性能土木工程中的纤维增强复合材料（FRP），详细介绍了其层合板理论（Classical Lamination Theory, CLT），以及铺层设计对结构抗剪和抗弯刚度的耦合影响。 预应力结构的高级分析： 不仅限于静力平衡，还探讨了预应力损失的长期效应（蠕变和收缩）对结构整体刚度的动态影响模型。 拓扑优化基础： 引入了基于密度法（SIMP）的结构优化原理，教授读者如何利用计算方法寻找给定约束下的最优材料分布，以实现轻量化和高性能。 第五部分：可靠性与不确定性量化 (Chapters 18-20) 现代工程设计必须考虑材料性能、载荷模型的随机性。 随机有限元方法（S-FEM）： 介绍了如何将随机变量（如材料强度、弹性模量）引入到有限元模型中，通过蒙特卡洛模拟或Cholesky分解来量化结构响应的概率分布。 性能化设计（Performance-Based Design）： 阐述了超越传统极限状态设计的方法，如何定义并计算结构在特定功能要求下的失效概率，特别是对生命线工程的适用性。 第六部分：求解器实现与后处理 (Chapters 21-22) 本部分关注理论到实践的转化。 大规模方程组求解： 讨论了超大型结构模型中刚度矩阵的存储方案（稀疏矩阵技术）和迭代求解器（如GMRES, Conjugate Gradient）的预处理技术。 结果可视化与验证： 强调了工程后处理的重要性，包括应力奇异性的识别、能量平衡检查，以及如何利用实验数据对复杂数值模型进行校准（Model Updating）。 本书的独特价值 本书的撰写风格注重严谨的数学推导与实际工程应用的紧密结合。它并非简单地介绍商业软件的操作手册，而是致力于揭示软件背后算法的物理意义和数学基础。读者在掌握了这些“内功心法”后，将能够： 1. 诊断与修正：准确识别复杂模拟中出现的收敛性问题、数值振荡或奇异点。 2. 定制化建模：根据项目需求，开发或修改定制化的本构模型和边界条件。 3. 创新设计：利用拓扑优化和性能化评估，推动结构设计进入新的效率和安全水平。 《结构分析与设计：现代施工的进阶方法》是工程实践者从“会用工具”迈向“精通学科”的必备阶梯。它对每一个试图突破传统设计藩篱，追求结构性能极致的工程师都具有不可替代的参考价值。

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