具体描述
《工程实用岩石力学》介绍了岩石力学的基本理论及其在工程中的应用。全书共分8章，分别阐述了岩石的物理力学特性、岩石力学的室内和现场测试技术，以及岩体工程中有关的岩石力学问题及其解决方法。《工程实用岩石力学》适用于水利水电、矿山开采、铁路和公路交通及地下工程等涉及岩体工程方面的工程技术人员，也可作高等院校相关专业教材或作为相关专业教师和学生教学参考书。
好的，以下是一份关于《工程实用岩石力学》的图书简介，内容详尽，不包含该书的任何信息，力求自然流畅： --- 《结构设计与材料优化：现代工程实践中的挑战与应对》 引言： 在当代土木、机械、航空航天等工程领域，结构的可靠性、耐久性与经济性是衡量设计水平的核心标准。随着工程规模的扩大和对性能要求的日益严苛，传统的设计方法已逐渐显露出局限性。如何精确预测复杂载荷下的结构响应？如何在高应力集中区域确保材料的有效使用？如何将新材料的潜力最大化地转化为工程优势？《结构设计与材料优化：现代工程实践中的挑战与应对》正是在这一时代背景下应运而生的重要参考著作。本书汇集了结构工程学、材料科学以及计算力学领域的最新研究成果与工程应用经验，旨在为工程师、研究人员和高级学生提供一套系统化、前瞻性的设计与优化工具箱。 第一部分：先进结构分析理论与数值模拟 本书的第一部分深入探讨了现代结构分析的理论基础，重点聚焦于超越经典线弹性理论的复杂行为建模。 1. 弹性与弹塑性分析的高级主题： 本章首先回顾了线性弹性理论的局限性，随后详细介绍了非线性材料行为的本构关系，包括应变梯度理论在描述微观结构效应中的应用。重点阐述了J2-流变塑性模型、粘弹性行为的广义Maxwell模型及Prony级数展开，并结合实例说明了如何利用这些模型模拟高应变率载荷下的材料响应。尤其对混凝土、沥青等粘塑性材料在长期荷载下的蠕变与应力松弛现象进行了深入的数学描述和工程化处理。 2. 接触问题与边界条件处理： 在实际工程中，构件间的接触和摩擦是不可避免的。本章系统梳理了接触力学的基本原理，包括库仑摩擦定律的数值实现。详细分析了多点接触、刚性嵌入体与柔性体接触的算法，如惩罚函数法和拉格朗日乘子法在有限元求解中的应用。探讨了接触区域的求解精度对整体结构稳定性的影响，并提供了处理接触-分离循环的实用策略。 3. 动力学响应与振动控制： 结构动力学是保证大型基础设施和精密设备安全运行的关键。本部分涵盖了模态分析、瞬态响应分析及随机振动分析。详细介绍了特征向量的物理意义及对结构固有频率和振型的影响。对于非线性系统，如阻尼比随振幅变化的结构，引入了Hysteretic阻尼和Rayleigh阻尼模型的精确辨识方法。在主动与被动控制方面，详细介绍了调谐质量阻尼器（TMD）和粘滞阻尼器在抑制共振和提升结构阻尼比方面的设计参数确定流程。 4. 计算方法的高效性与可靠性： 本章侧重于数值方法的改进。探讨了有限元网格划分对计算结果的影响，特别是对高梯度区域的网格自适应技术。介绍了快速求解器（如迭代法）在处理大规模非线性问题时的收敛性控制，包括线搜索策略和阻尼牛顿法。同时，对计算误差的来源进行了分类（截断误差、离散误差），并提出了后处理技术用于误差估计与校正。 第二部分：先进材料的性能表征与应用 结构性能的提升在很大程度上依赖于对新型高性能材料的理解和有效利用。本部分聚焦于复合材料、高强度合金以及功能材料在结构设计中的集成。 1. 纤维增强复合材料（FRP）的失效机理： 复合材料因其高比强度和耐腐蚀性，在航空航天和海洋工程中应用广泛。本章详细分析了纤维与基体界面脱粘、纤维断裂、层间剪切失效等微观破坏模式。引入了Tsai-Wu、Hashin失效准则，并结合微观力学模型（如Voigt和Reuss模型）预测层合板在多轴应力状态下的宏观性能。探讨了铺层设计对手性结构的刚度与强度的优化路径。 2. 金属基复合材料与增材制造（AM）结构件： 针对增材制造带来的材料微观结构各向异性问题，本章重点阐述了激光熔融沉积（LMD）和选区激光熔化（SLM）过程中残余应力和孔隙率的形成机制。讨论了如何通过优化工艺参数控制晶粒尺寸和位错密度，从而改善疲劳寿命和蠕变性能。对于金属基复合材料，则深入分析了增强相与基体之间的热匹配问题及其对界面强度的影响。 3. 智能材料与结构健康监测（SHM）的集成： 功能材料如压电材料和形状记忆合金（SMA）为结构提供了主动响应能力。本章介绍了压电材料的机电耦合本构关系，以及如何利用其在结构中产生或感知应变。重点分析了压电致动器在主动减振中的功率传递效率。同时，结合光纤布拉格光栅（FBG）传感器技术，提出了实时监测结构应力分布和早期损伤识别的集成化方案。 第三部分：结构全生命周期优化设计 现代工程设计不再仅仅关注初始强度，而是要求在结构服役的全生命周期内实现性能、成本和环境影响的综合最优。 1. 疲劳寿命预测与损伤容限设计： 疲劳是结构失效的头号杀手。本章系统对比了S-N曲线法、应力强度因子法（Paris-Erdogan定律）和基于能量的疲劳模型。特别关注了高周疲劳（HCF）和低周疲劳（LCF）的区分以及裂纹萌生和扩展的耦合分析。引入了损伤容限（Damage Tolerance）设计哲学，说明了如何通过定期的无损检测（NDT）来控制裂纹的扩展速率，确保结构在可接受的损伤水平下安全运行。 2. 拓扑优化与材料分布策略： 拓扑优化是实现轻量化和性能提升的强大工具。本章详细介绍了均匀密度法（SIMP）和水平集方法的原理，以及它们在满足结构刚度、固有频率约束下的材料布局问题。重点讨论了在考虑制造约束（如最小特征尺寸、拔模方向）时，如何将优化结果转化为可实施的结构形状。同时，探讨了在材料不确定性下进行鲁棒拓扑优化的方法。 3. 可靠性评估与风险管理： 结构可靠性分析是量化设计安全性的科学。本部分介绍了First-Order Reliability Method (FORM) 和 Monte Carlo 模拟（MCS）在处理随机载荷和材料参数不确定性时的应用。讲解了极限状态函数（Limit State Function）的构建，并介绍了Beta值与失效概率之间的关系。最后，结合风险矩阵分析，为决策者提供了在成本约束下确定最优安全裕度的工程依据。 结论： 《结构设计与材料优化：现代工程实践中的挑战与应对》旨在弥合理论研究与工程实践之间的鸿沟。通过对先进分析技术、高性能材料特性及全生命周期优化方法的全面整合，本书为读者提供了一套应对复杂工程挑战的系统性思维框架和实用技术，以期推动结构工程向更安全、更高效、更可持续的方向发展。 ---
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目录信息
前言第一章 绪论 第一节 岩石与岩石力学 第二节 岩石力学与工程建设 第三节 岩石力学研究的途径第二章 岩石的物理性质 第一节 岩石的基本构成 第二节 岩石的不连续性、不均匀性和各向异性 第三节 岩石的物理性质指标第三章 岩石的强度特性 第一节 概述 第二节 岩石的破坏机制及破坏类型 第三节 岩石的强度和室内强度试验 第四节 现场岩体强度试验 第五节 岩石的强度理论第四章 岩石的变形特性 第一节 岩石变形特性室内试验研究 第二节 现场岩石变形试验 第三节 岩石的蠕变特性第五章 岩体初始应力及其测量 第一节 概述 第二节 岩体初始应力的影响因素及初始应力分布规律 第三节 地应力测量 第四节 工程实例第六章 岩石的工程分类及其应用 第一节 概述 第二节 岩块的工程分类 第三节 岩体的工程分类 第四节 工程实例第七章 岩体工程与岩石力学问题 第一节 概述 第二节 地下洞室围岩稳定性 第三节 岩石边坡稳定性 第四节 岩基稳定性第八章 岩石力学与工程的现场监测 第一节 概述 第二节 岩石地下工程的现场监测 第三节 岩坡稳定性监测 第四节 岩基稳定性现场监测参考文献
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