Theory and Analysis of Nonlinear Framed Structures pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Prentice Hall PTR

作者:Yeong-Bin Yang

出品人:

页数:450

译者:

出版时间:1994-10-26

价格:USD 85.00

装帧:Textbook Binding

isbn号码:9780131092242

丛书系列:

图书标签:

• 土木
• 非线性结构
• 框架结构
• 结构分析
• 矩阵分析
• 有限元
• 屈曲
• 动力响应
• 数值方法
• 结构力学
• 计算力学

结构工程的基石：现代建筑与工程力学的新视野 本书聚焦于结构工程领域的核心原理与前沿应用，深度剖析了线性静力学、动力学分析、材料科学在结构设计中的集成应用，以及先进的计算方法在复杂工程问题求解中的实践。 本书旨在为结构工程师、土木工程专业学生以及从事结构设计与研究的专业人士提供一本全面、深入且极具实践指导意义的参考书。我们摒弃了对特定非线性框架结构的详细分析，而是将重点放在构建坚实的力学基础、理解材料行为的本构关系、掌握结构稳定性的关键判据，以及在规范指导下的优化设计策略。 --- 第一部分：结构分析的理论基础与经典方法 本部分奠定了结构工程分析的数学框架，确保读者对传统和现代分析工具建立起清晰的认识。 第一章：工程力学与静力学基础的再审视 本章从牛顿运动定律出发，系统回顾了静力平衡、虚功原理以及最小势能原理在结构分析中的应用。重点探讨了如何将复杂的结构系统转化为可解的代数方程组。我们详细阐述了边界条件对结构解的影响，并引入了结构位移法（Flexibility Method）的理论基础，强调其在超静定结构分析中的普适性。此外，本章深入分析了二维和三维刚体约束的几何意义，并讨论了单元刚度矩阵的推导过程，为后续的有限元方法打下坚实的理论基础。 第二章：结构动力学导论与模态分析 现代工程结构，尤其是高耸建筑和长跨度桥梁，必须能够抵抗地震和风荷载带来的动力效应。本章聚焦于线性系统的自由振动与受迫振动分析。 我们首先推导了单自由度系统（SDOF）和多自由度系统（MDOF）的运动方程，并详细介绍了模态分析（Modal Analysis）。模态分析是理解结构固有特性（固有频率和振型）的关键工具。书中详细展示了如何利用特征值问题求解系统的正交模态，并解释了模态叠加法（Modal Superposition Method）在计算地震响应中的精确性和局限性。对于阻尼效应，我们区分了粘性阻尼、材料阻尼和结构阻尼，并采用瑞利阻尼模型进行简化分析，阐明了阻尼比在结构动力响应衰减中的核心作用。 第三章：矩阵结构分析的高级应用 矩阵方法是现代计算机结构分析的基石。本章将矩阵分析提升到更高的层次，超越简单的位移法和力法。 我们详细讲解了直接刚度法（Direct Stiffness Method）的构建过程，包括单元坐标变换、全局刚度矩阵的组装、荷载向量的映射以及求解过程中的约束处理。本章特别关注了桁架、梁和板单元的刚度矩阵推导，并探讨了如何有效地管理大型稀疏矩阵的存储和求解效率，这是处理大型工程模型的必要技能。本节内容完全基于线性弹性假设，旨在实现对结构响应的精确预测，而无需引入几何非线性参数。 --- 第二部分：材料行为、稳定性与可靠性设计 结构设计不仅仅是满足静力平衡，更依赖于对材料行为的深刻理解和对结构稳定性的严格控制。 第四章：材料本构关系与弹性力学 本章深入探讨了线弹性材料的应力-应变关系，包括胡克定律在各向同性、正交异性材料中的具体表达。我们详细分析了平面应力和平面应变问题的解析解（如Kirsch问题），这对于理解结构内部应力集中至关重要。本章还包括了对弹性模量、泊松比以及剪切模量的测量与标定方法。对于更广泛的应用，本章简要介绍了弹塑性转化的基本概念，但分析框架依然保持在线弹性范围内，以确保分析的可预测性和规范遵从性。 第五章：结构稳定性理论与临界荷载的确定 稳定性是结构安全的关键考量。本章系统阐述了欧拉屈曲理论（Euler Buckling Theory），将其作为分析细长构件失稳的基准。我们详细分析了不同边界条件下梁柱的临界屈曲荷载的推导，重点关注了有效长度系数（Effective Length Factor, K）的概念及其在实际工程设计规范中的应用。本章通过能量法和微分方程法对比验证了临界荷载的计算结果，并讨论了二阶效应（P-Delta效应）的线性近似处理方法，作为对欧拉理论的初步修正，而非完全的几何非线性分析。 第六章：工程设计规范与可靠性评估 结构设计必须在不确定性的环境中进行。本章侧重于如何将理论分析结果转化为安全可行的设计方案。 我们分析了不同设计方法论的演变，特别是工作应力法（Working Stress Design, WSD）和荷载与抗力系数设计法（Load and Resistance Factor Design, LRFD）的基本理念。重点讲解了如何根据结构类型和荷载特征（如活荷载、雪荷载、风荷载）选择合适的载荷组合。可靠性分析部分，我们引入了极限状态设计的概念，并通过概率理论评估了结构失效的风险，确保设计满足预定的可靠性指标。本章的最终目标是指导工程师如何根据ASCE/SEI 7或欧洲规范等标准进行系统化的结构截面校核与优化。 --- 第三部分：高级结构单元与数值分析方法 本部分面向需要处理复杂几何和材料模型的工程师，介绍了几种关键的数值求解技术。 第七章：薄壁结构分析与剪切流理论 在航空航天和现代建筑中，薄壳和薄壁梁体非常常见。本章专门分析了薄壁梁（Thin-Walled Beams）的抗扭特性。我们详细推导了剪切中心（Center of Shear）的计算方法，并阐述了剪力流（Shear Flow）的概念如何应用于非对称截面的扭转分析，以避免由纯扭转引起的非预期弯曲。本章的分析严格遵循平面保持假设（Kirchhoff Hypothesis），保持在线弹性框架内。 第八章：有限元方法（FEM）在工程中的实施 有限元方法是解决复杂结构问题的最强大工具。本章系统讲解了将结构离散化的过程，从建立单元形函数（Shape Functions）到形成总体平衡方程。 我们着重于梁单元（Beam Elements）和板单元（Plate Elements）的刚度矩阵推导。对于梁单元，我们使用了三次插值函数来保证位移场的连续性。对于板单元，我们区分了Mindlin-Reissner板理论和Kirchhoff薄板理论，并在弹性分析的背景下应用这些单元。本章的重点在于如何正确应用和解释FEM软件的输出结果，特别是关于应力奇异性、网格收敛性和边界条件施加的实际操作细节，所有讨论均基于线性静力学的求解框架。 第九章：超静定结构与位移法的综合应用 本章回归到工程实践中最常遇到的超静定问题，展示如何利用结构位移法（也称挠度法或矩阵位移法）进行系统化求解。我们通过实例展示了如何处理连续梁、框架结构中的刚性节点和柔性连接。核心在于构建系统的自由度（DOF）方程 $[K]{u} = {R}$，并利用边界条件来分离可解部分。本章内容着重于精确求解线弹性平衡方程，为复杂体系提供清晰的解析或数值解路径。 --- 总结： 本书构建了一个坚实的、基于经典力学和现代数值方法的结构分析体系。它提供了理解和解决线性弹性范围内结构问题的必要理论深度和计算工具，是结构工程师从理论走向实际工程应用的理想桥梁。

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作为一名正在攻读结构工程硕士的学生，我一直在寻找一本能够引领我进入非线性结构分析更深层次的书籍。《Theory and Analysis of Nonlinear Framed Structures》这个书名，让我看到了希望。我一直对有限元方法在结构分析中的应用很感兴趣，而非线性问题的分析往往离不开更高级的有限元技术。我猜测这本书一定会在数值分析方法上给予充分的论述，例如增量法、迭代法以及各种收敛性控制策略。此外，我非常好奇书中是否会涵盖一些关于稳定性分析的内容，因为框架结构的失稳是其非线性行为中一个极其重要的方面，而其预测和避免是结构工程师面临的重要挑战。如果书中能提供一些关于如何建立和求解非线性有限元方程组的详细步骤，或者讨论如何选择合适的单元类型和荷载步长，那将极大地提升我实际应用的能力。

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我之前涉猎过一些结构分析的教材，但总觉得在处理一些实际工程中遇到的非线性问题时，理论基础不够扎实，分析方法也显得有些局限。这本书的名字《Theory and Analysis of Nonlinear Framed Structures》正好触及了我学习上的痛点。它直接点明了主题，表明其核心将围绕着非线性框架结构的理论和分析方法展开。我尤其关注“非线性”这个词，因为现实世界中的许多结构，尤其是在承受较大荷载或发生显著变形时，都会表现出非线性行为。理解这些非线性效应，掌握相应的分析工具，对于进行更精确、更可靠的结构设计至关重要。我期待书中能详细阐述不同类型的非线性，例如材料非线性、几何非线性等，并介绍能够有效处理这些复杂性的数学模型和数值算法。如果书中能包含一些经典的算例或者工程应用案例，那就更能帮助我将理论知识与实际工程问题联系起来，提升解决实际问题的能力。

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这本书的封面设计简洁大气，封面上“Theory and Analysis of Nonlinear Framed Structures”这几个字散发着一种严谨学术的气息，光是看到书名，就让人对接下来的阅读充满了期待。我一直对结构工程领域有着浓厚的兴趣，尤其是那些超越了传统线性假设的复杂结构行为。当我在书店橱窗里看到它时，直觉告诉我，这正是我一直在寻找的那本能够深化我理解的书。书的装帧质量也很好，厚实的书页，清晰的排版，即使是长时间阅读，眼睛也不会感到疲劳。我迫不及待地翻开了第一页，想要一探究竟，看看它到底能为我揭示怎样一副关于非线性框架结构的精彩图景。虽然我还没有深入到具体的内容，但仅仅从书籍的外在表现，我就能感受到作者在学术上的深厚功底和对知识传播的认真态度。这让我对书中内容的专业性和深度充满了信心，相信它一定能为我带来一次富有启发性的学习体验。

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拿到这本书，我首先注意到的是它在内容组织上的用心。目录的设计清晰地勾勒出了非线性框架结构分析的整个脉络，从最基础的理论概念，到复杂的数值方法，再到具体的工程应用，层层递进，逻辑性很强。这对于我这样一个希望系统学习该领域的读者来说，无疑是一大福音。我翻阅了其中几个章节，发现书中对基本概念的解释非常到位，即便是一些比较抽象的理论，作者也力求用清晰易懂的语言来阐述。举例来说，在介绍材料非线性时，书中似乎不仅仅停留在理论公式的堆砌，而是会结合材料的实际力学行为，比如屈服、硬化等，来解释这些现象如何影响结构的整体响应。这种深入浅出的讲解方式，对于我这样既需要理论深度，又需要清晰理解的读者来说，是非常宝贵的。我尤其期待书中关于几何非线性分析的部分，因为这是理解大型或柔性结构在荷载下为何会发生显著位移变化的关键。

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这本书给我最直观的感受是，它似乎是一本能够填补我知识空白的桥梁。我曾尝试阅读一些更前沿的研究论文，但常常因为基础理论的不足而感到难以理解。而《Theory and Analysis of Nonlinear Framed Structures》这个书名，暗示着它可能包含了这些前沿研究背后的理论基础。我希望书中能够详细介绍非线性框架结构中的几种经典力学模型，比如塑性铰模型、渐进塑性模型等，以及它们各自的适用范围和局限性。同时，我也期待书中能探讨如何将这些模型有效地集成到计算机分析程序中，并分析这些计算过程中的潜在难点和解决方案。如果书中能够涉及到一些关于结构可靠性和寿命预测方面的理论，那就更好了，因为这些都是非线性分析在工程实践中不可或缺的重要组成部分。总而言之，我期待这本书能提供一套系统、完整、且具有指导意义的理论框架，帮助我从宏观到微观，深入理解非线性框架结构的本质。

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