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出版者:

作者:Williams, Alan

出品人:

页数:632

译者:

出版时间:2008-12

价格:731.00元

装帧:

isbn号码:9781856175500

丛书系列:

图书标签:

• 结构分析
• 力学
• 土木工程
• 结构力学
• 有限元分析
• 桥梁工程
• 建筑工程
• 材料力学
• 结构设计
• 岩土工程

好的，以下是一本名为《结构分析》（Structural Analysis）的图书简介，内容将聚焦于该领域的核心概念、方法和应用，同时避免涉及您指定书目本身的内容。 --- 《结构分析：深入理解工程系统的基础、方法与实践》 图书简介 在现代工程实践中，结构分析是连接理论力学、材料科学与实际工程设计之间的关键桥梁。本书旨在为结构工程师、土木专业学生以及对复杂工程系统受力行为感兴趣的研究人员提供一本全面、深入且高度实用的参考指南。我们聚焦于结构在静力、动力以及非线性状态下的响应机制，通过严谨的理论推导和丰富的工程案例，构建一个完整、连贯的结构分析知识体系。 本书的核心目标是使读者不仅掌握计算工具的使用，更重要的是理解背后的物理意义和力学原理。我们深信，真正的结构分析能力来源于对基本假设的深刻洞察和对复杂系统行为的直觉判断。 第一部分：基础力学与静力学原理 本书的起点是回顾和深化基础力学知识，为后续高级分析奠定坚实的基础。 1. 结构的基本概念与分类： 我们首先界定何为结构，区分不同类型的结构系统（如梁、拱、框架、桁架和壳体），并探讨结构的稳定性与冗余度。重点阐述自由度、约束条件以及结构在外部荷载作用下保持平衡的基本判据。 2. 荷载的描述与应用： 结构分析始于对荷载的精确理解。本部分详细讨论了静态荷载的类型（集中力、分布荷载、热应力、沉降等），并引入了荷载组合与设计标准的初步概念。我们强调了如何将实际工程中的复杂环境荷载（如风荷载、雪荷载）转化为可用于分析的数学模型。 3. 内力与应力分析的初步： 通过截面法，详细推导梁、柱等基本构件中的轴力、剪力和弯矩的计算方法。在应力分析方面，本书深入讲解了二维应力状态下的应力强度理论（如冯·米塞斯准则），并首次引入了广义胡克定律，为后续的材料本构关系打下基础。对于简单结构，我们采用解析法进行精确求解。 第二部分：结构分析的经典方法与矩阵力学 随着结构复杂度的增加，解析法逐渐显得力不从心。本书将重点介绍经典和现代的数值分析方法，特别是基于位移法的矩阵求解技术。 4. 变形与虚功原理： 虚功原理（包括虚位移原理和虚应力原理）是结构分析的精髓。本部分详细阐述了这些变分原理，并展示它们如何导向刚度法（位移法）和柔度法（力法）。我们通过对悬臂梁和简单超静定梁的分析，清晰演示了虚功原理在求解未知力或位移中的强大威力。 5. 刚度法原理与结构离散化： 这是现代结构分析的基石。本书系统地介绍了将连续结构离散化为有限单元模型的思想。我们详细推导了基本单元的刚度矩阵（如梁单元、桁架单元），并着重讲解了如何通过坐标变换处理转动自由度。重点讨论了单元与整体刚度矩阵的组装过程，即“直接刚度法”。 6. 求解方程与后处理： 一旦建立起大型的全局刚度方程 $[K]{D} = {R}$，求解过程便成为关键。本部分讨论了直接求解法（如高斯消元法）的稳定性和计算效率，以及在大型问题中可能遇到的病态问题。求解位移后，我们详细讲解了如何利用变形计算单元应变和应力，以及如何通过应力结果验证结构的承载能力和疲劳风险。 第三部分：超越静力学：动力学与稳定性分析 真实的工程世界充满了时间和运动。本部分将分析结构在动态荷载下的响应，以及其在极限承载状态下的稳定性问题。 7. 结构动力学基础： 从单自由度系统（SDOF）的自由振动、有阻尼振动和受迫振动开始，逐步扩展到多自由度系统（MDOF）。我们深入探讨了系统的固有频率和振型，并介绍了模态分析在结构响应预测中的应用。对于简谐激励和瞬态激励（如冲击荷载），本书提供了精确和近似的求解方法。 8. 系统的模态分析与响应谱法： 在地震工程和振动控制领域，模态分析至关重要。我们详细讲解了如何通过特征值问题求解系统的振型和固有频率，并引入了响应谱法，这是一种高效评估地震反应的实用工具。 9. 结构稳定性与屈曲分析： 稳定性分析关注结构在达到材料屈服极限之前，是否会因几何构型失稳而突然失效。本书全面介绍了欧拉屈曲理论，并将其推广到实际工程中的复杂柱和框架结构。我们将欧拉公式的推导与更实际的侧向扭转屈曲、整体失稳问题相结合，并讨论了如何利用非线性分析来预测临界屈曲载荷。 第四部分：进阶分析与现代设计考量 本部分将视野扩展到非线性问题、高级单元技术和现代设计哲学。 10. 材料与几何非线性： 真实结构往往在应力超过弹性极限后发生塑性变形，或在大变形下几何刚度发生显著变化。我们区分了材料非线性（塑性、蠕变）和几何非线性（P-Delta效应、大转角）。对于材料非线性，我们引入了增量法的概念，并讨论了如何选择合适的本构模型来准确捕捉滞回行为。 11. 有限元法的深入应用： 针对特定的结构构件，如薄壁结构、板和壳，本书详细介绍了它们对应的有限元单元（如薄板剪切单元、萨斯菲尔德单元）的推导与应用。同时，讨论了网格划分对结果精度的影响，以及奇异性和应力集中问题的处理方法。 12. 结构优化与可靠性导论： 结构分析的最终目的是指导高效设计。本书的最后部分引导读者从分析走向优化，讨论了基于性能的目标函数和约束条件。同时，简要介绍了概率论在结构可靠性评估中的作用，强调了在不确定性背景下进行安全裕度判定的重要性。 本书特色： 理论与实践的平衡： 每一个理论概念都配有详细的工程实例演示，确保读者能将所学知识直接应用于实际工程问题。 从解析到数值的无缝过渡： 清晰展示了如何从精确的解析解过渡到高效的矩阵和数值求解器。 强调物理直觉： 鼓励读者在依赖软件之前，通过量纲分析和简化模型建立对结构行为的直觉判断。 通过对这些核心主题的系统学习，读者将能够自信地处理从常规桥梁、高层建筑到复杂工业装置的各类结构分析任务，并对结构失效的潜在模式形成深刻的认识。

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