[按需印刷] 非飽和土水力與力學特性的物理機製研究 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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張昭，劉奉銀 著

圖書標籤:

• 非飽和土
• 水力學
• 力學特性
• 物理機製
• 土水耦閤
• 土體工程
• 岩土工程
• 數值模擬
• 試驗研究
• 滲透理論

店鋪： 科學齣版社旗艦店

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030456809

商品編碼：10241963194

包裝：平裝

開本：16

齣版時間：2016-02-16

頁數：148

字數：160

[按需印刷] 復雜係統建模與仿真技術前沿探索 圖書簡介 本書全麵係統地介紹瞭復雜係統建模與仿真領域的前沿理論、核心技術與典型應用，旨在為相關領域的科研人員、工程師及高年級學生提供一份深入且實用的參考指南。在當前科學研究與工程實踐日益依賴跨學科交叉和係統化思維的背景下，理解並掌握復雜係統的分析方法至關重要。本書聚焦於那些由大量相互作用的組分構成，展現齣湧現行為和非綫性特性的係統，如生態係統、社會經濟網絡、大型工程結構以及現代信息技術係統。 第一部分：復雜係統理論基礎與建模範式 本部分奠定瞭復雜係統研究的理論基石，並詳細闡述瞭構建有效模型所需遵循的基本原則和哲學思想。 第一章：復雜係統的定義、特徵與研究範式 本章首先對復雜係統（Complex Systems）進行精確的界定，區分其與傳統簡單係統的本質區彆。重點探討復雜係統的幾個核心特徵：大量的相互作用單元、自組織性、非綫性和湧現現象。我們深入分析瞭復雜性科學的哲學基礎，包括還原論與整體論的辯證關係，並介紹瞭研究復雜係統的主要範式，如基於主體的建模（Agent-Based Modeling, ABM）、網絡科學（Network Science）以及動力學係統理論在復雜性分析中的應用。內容涵蓋瞭從元胞自動機（Cellular Automata）到非平衡態統計物理在描述復雜係統演化中的作用。 第二章：經典與新興建模技術綜述 本章係統迴顧瞭復雜係統建模中常用的數學工具和方法。首先，詳細介紹瞭連續係統建模的主流方法——微分方程組（常微分方程與偏微分方程），並探討瞭如何利用這些方程描述係統的時間演化和空間分布。接著，重點剖析瞭離散建模技術，包括馬爾可夫鏈（Markov Chains）和隨機過程在描述不確定性動態中的優勢。隨後，本書將筆觸轉嚮新興的建模範式，如拓撲數據分析（Topological Data Analysis, TDA）在揭示係統結構和穩定態方麵的潛力，以及貝葉斯網絡（Bayesian Networks）在處理因果關係和不確定性推理中的應用。章節結尾對不同建模範式（如基於第一性原理建模與數據驅動建模）的選擇標準進行瞭比較分析。 第二章重點討論瞭層次化建模的必要性，即如何從微觀粒子的行為推導齣宏觀統計規律，反之亦然，這是處理多尺度復雜係統的關鍵挑戰。 第二部分：仿真技術與驗證評估 模型一旦建立，有效的仿真和嚴格的驗證是獲取可靠結論的必要步驟。本部分專注於仿真方法的實施細節、計算效率優化以及模型有效性的評估標準。 第三章：高效數值仿真算法與並行計算 本章深入探討瞭為復雜係統仿真量身定製的數值方法。對於大規模、高維度的微分方程組，本章詳細介紹瞭超越標準龍格-庫塔方法的隱式方法、多步法及其在穩定性和剛性係統處理上的優化。針對基於主體的仿真，我們探討瞭事件驅動（Event-Driven）與時間步進（Time-Stepping）策略的選擇及其對仿真效率的影響。同時，鑒於現代復雜係統模型對計算資源的需求，本章投入大量篇幅討論瞭如何利用圖形處理器（GPU）和分布式計算集群進行模型並行化，包括數據並行、模型並行以及混閤並行策略的設計與實現。 第四章：模型的驗證、確認與不確定性量化（V&V&UQ） 構建復雜的仿真模型後，必須對其進行嚴格的科學檢驗。本章係統闡述瞭模型的“驗證”（Verification，確保模型正確地實現瞭數學描述）和“確認”（Validation，確保模型準確反映瞭真實世界現象）的流程。我們介紹瞭多種驗證技術，如軟件測試、邊界條件測試、以及因果關係的敏感性分析。在確認方麵，重點介紹瞭基於曆史數據擬閤、交叉驗證技術以及信息論指標（如AIC、BIC）在模型選擇中的應用。此外，鑒於所有模型都包含不確定性，本章詳細介紹瞭濛特卡洛方法（Monte Carlo Methods）、概率加權平均法（PWE）在量化輸入參數和模型結構不確定性對輸齣結果影響中的應用，確保仿真結果的置信區間具有科學意義。 第三部分：復雜係統的前沿應用案例 本部分將理論和方法論應用於具體的工程與科學領域，展示復雜係統建模與仿真在解決實際問題中的強大能力。 第五章：大型基礎設施係統的魯棒性與韌性分析 本章關注橋梁、電網、交通網絡等大型基礎設施係統。我們將這些係統抽象為具有依賴關係的復雜網絡，並利用圖論和生存分析技術來評估其在極端擾動（如自然災害、惡意攻擊）下的魯棒性。重點在於建立動態網絡模型，模擬級聯失效的傳播過程，並提齣基於反饋控製和冗餘配置的韌性提升策略。案例分析包括電網的同步振蕩抑製與交通流擁堵的動態重路由機製研究。 第六章：社會經濟與生態係統的多尺度耦閤建模 本章探討瞭跨越不同時空尺度的耦閤係統，例如城市化進程對區域氣候和生物多樣性的反饋影響。我們詳細闡述瞭如何構建一個將個體決策模型（經濟學/社會學）與連續場模型（環境科學）相結閤的跨尺度框架。內容涵蓋瞭經濟活動與汙染物排放的相互作用、氣候變化反饋環路對人類行為的影響，以及如何利用這種耦閤模型來設計更具可持續性的政策乾預措施。 第七章：智能製造與工業物聯網中的係統級優化 在智能工廠和工業4.0的背景下，生産綫、供應鏈和設備維護網絡形成瞭一個高度復雜的適應性係統。本章探討瞭如何利用混閤仿真（Discrete Event Simulation與ABM的結閤）來優化生産調度、預測設備故障和管理柔性製造流程。重點介紹瞭基於數字孿生（Digital Twin）技術的實時反饋控製機製，以及如何利用強化學習算法在仿真環境中訓練齣最優的調度策略，以應對動態變化的訂單需求和資源約束。 結論與展望 本書最後總結瞭當前復雜係統建模與仿真領域麵臨的挑戰，例如海量異構數據的處理、高保真模型的實時計算限製以及跨學科知識整閤的睏難。同時，對未來可能的發展方嚮進行瞭展望，特彆是計算智能與物理模型深度融閤的前景。 本書特色： 理論與實踐緊密結閤： 每個方法論章節後都附有清晰的算法描述和至少一個具體的應用實例。 前沿性強： 涵蓋瞭網絡科學、拓撲分析、數字孿生和跨尺度建模等當前研究熱點。 深度與廣度兼顧： 既有堅實的數學基礎鋪墊，又不乏對工程應用細節的深入剖析。 本書是復雜係統科學、計算物理、係統工程、環境科學及高級數據分析等領域研究人員和學生的寶貴資源。

評分☆☆☆☆☆

我注意到《[按需印刷] 非飽和土水力與力學特性的物理機製研究》這個標題，頓時覺得這正是我一直在尋找的。非飽和土，這個概念在土壤力學領域可以說是充滿瞭挑戰性和趣味性。它不像我們通常理解的充滿水的飽和土那樣，有一個相對明確的物理模型，而是同時存在著水、空氣和固相顆粒，而且這些相之間的相互作用極其復雜。這本書如果真的能夠深入剖析其“物理機製”，那將非常有價值。我希望它能夠詳細解釋，當土壤的含水量發生變化時，孔隙水壓力、孔隙氣壓力以及土顆粒之間的有效應力是如何相互影響，從而導緻土壤的強度和變形發生改變的。這本書會不會探討土壤中的水分遷移過程，比如毛細管現象、蒸發、以及在壓力梯度驅動下的滲流？這些過程的理解對於預測土壤在不同氣候條件下的行為，例如乾旱或潮濕環境下的穩定性，至關重要。我也期待書中能夠提供一些分析方法，能夠幫助我們量化這些物理機製的影響，從而更好地進行工程設計，比如在邊坡工程、地基處理、以及水土保持等領域。

評分☆☆☆☆☆

《[按需印刷] 非飽和土水力與力學特性的物理機製研究》這個書名，給我一種它不是一本“掃盲”性質的科普讀物，而是一本真正深入探究“為什麼”的書。我一直覺得，很多岩土工程的難題，根源都在於我們對土壤內部物理過程理解不夠透徹。非飽和土尤其如此，它的水力行為和力學行為是高度耦閤的，水分含量的變化不僅僅是影響滲透性，更是直接改變瞭顆粒間的接觸力、孔隙中的流體壓力，進而影響到宏觀的強度和變形。我期待這本書能夠詳細解析這些相互作用。比如，書中是否會從熱力學角度解釋非飽和土中的吸力形成機製？是否會運用連續介質力學或者顆粒流理論來模擬土顆粒在水分變化下的重排和應力傳遞？書中對“物理機製”的強調，讓我覺得它可能不僅僅局限於理論推導，還會結閤一些實驗數據或者數值模擬來驗證這些機製。對於我這樣希望能夠將理論知識應用到實際勘察設計中的讀者來說，這樣一本能夠揭示內在機理的書，遠比那些隻提供經驗公式的書更有幫助，它能幫助我更好地理解和分析現場遇到的復雜情況。

評分☆☆☆☆☆

這本《[按需印刷] 非飽和土水力與力學特性的物理機製研究》的書名，乍一看就透著一股學術研究的嚴謹與深度，讓人不禁聯想到在實驗室裏，科研人員一絲不苟地進行著復雜的實驗，或是埋首於龐大的數據模型之中。我猜想，它一定是對非飽和土這一復雜介質的內在規律進行瞭細緻入微的剖析。非飽和土，這個概念本身就充滿瞭挑戰，它不像飽和土那樣擁有清晰的水相和固相界限，而是同時存在空氣、水以及固相顆粒，這種多相耦閤的特性使得其力學行為和水力行為都異常復雜。作者很可能深入探討瞭土顆粒之間的接觸狀態、孔隙中水分和空氣的分布以及它們如何協同作用，影響著土體的整體強度、變形以及水分的遷移路徑。也許書中會涉及土壤的含濕量、基質勢、滲透係數等關鍵參數，並解釋這些參數在不同應力、應變條件下的變化機理。我尤其好奇，作者是如何將抽象的物理機製具象化，是否會運用一些先進的成像技術或者微觀模擬方法來揭示土顆粒與流體之間的相互作用。對於一個對土力學、岩土工程，乃至環境科學領域有所涉獵的讀者來說，這本書無疑提供瞭一個深入理解非飽和土奧秘的絕佳窗口，能夠幫助我們更精準地預測和控製土體在各種工程應用中的錶現，例如邊坡穩定性、地下水補給、甚至汙染物的遷移。

評分☆☆☆☆☆

這本書的題目，即《[按需印刷] 非飽和土水力與力學特性的物理機製研究》，聽起來就非常專業，而且直擊核心問題。我個人對土壤力學和水文地質學都有一些興趣，而非飽和土可以說是連接這兩個學科的一個關鍵且復雜的研究對象。它不像完全飽和的土體那樣，水隻存在於孔隙中，占據整個孔隙體積；非飽和土體的孔隙中同時存在著水和空氣，而且這兩相的比例在不斷變化。這種“半乾半濕”的狀態，使得土壤的力學特性變得尤為敏感，比如其強度會隨著含水量的降低而大幅提高，這與我們直觀理解的“濕土鬆散”的概念有所不同。這本書如果能深入闡述這種“反直覺”現象背後的物理原理，那將非常有價值。我希望能在這本書中找到關於土壤水分特徵麯綫（SWCC）的詳盡解釋，以及水分遷移機製，例如毛細管作用、重力作用以及壓力梯度驅動下的水分流動。同時，它可能還會探討非飽和土在不同加載條件下的力學響應，比如固結、蠕變、以及在循環荷載作用下的行為。對於解決實際工程問題，比如地下水抽取對地層的沉降影響，或者雨水入滲對路基穩定性的影響，這本書所提供的理論基礎無疑是必不可少的。

評分☆☆☆☆☆

我最近在尋找關於非飽和土深入研究的書籍，偶然看到瞭《[按需印刷] 非飽和土水力與力學特性的物理機製研究》這個標題。老實說，這個書名本身就給我一種“硬核”的感覺，但同時也激起瞭我極大的好奇心。非飽和土的復雜性早已是岩土工程界的一大難題，它的行為不像飽和土那樣相對容易預測，很多時候會因為水分含量的微妙變化而錶現齣截然不同的力學特性，比如有效應力的計算方式就大不相同。我非常期待這本書能夠清晰地闡述清楚“為什麼”會這樣，而不是僅僅羅列公式和試驗結果。作者是否能夠深入到顆粒層麵，解釋土壤顆粒間的孔隙結構、錶麵張力在水-氣-固三相界麵上的作用，以及這些微觀因素如何宏觀地影響瞭土體的抗剪強度、壓縮性和滲透性？例如，基質吸力是如何産生的，它又如何與總應力一同構成有效應力，從而支配土體的變形？書中是否會詳細介紹諸如氣阻效應、毛細現象、以及水分的蒸發和凝結等物理過程，並且量化它們對土力學性質的影響？對於工程師而言，理解這些機製至關重要，因為很多工程項目，如路基、堤壩、隧道等，都不可避免地會遇到非飽和土。隻有掌握瞭其深層的物理機製，纔能更有效地進行設計和施工，避免潛在的風險，確保工程的安全與長久。