鋼結構高等分析的二階非彈性理論與應用 [Second-Order Inelastic Theory and Application for Advanced Analysis of Steel Str] pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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劉堅 著

圖書標籤:

• 鋼結構
• 二階效應
• 非彈性分析
• 結構穩定性
• 有限元
• 數值方法
• 結構工程
• 高等分析
• 理論與應用
• 鋼結構設計

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030322715

版次：1

商品編碼：11049413

包裝：平裝

外文名稱：Second-Order Inelastic Theory and Application for Advanced Analysis of Steel Str

開本：16開

齣版時間：2012-07-01

頁數：480

正文

編輯推薦

《鋼結構高等分析的二階非彈性理論與應用》鋼結構具有技術含量高、抗震性能好、高強輕質、材質均勻、塑性韌性好、工業化程度高、施工速度快和綜閤經濟指標好等優點，且符閤環保和可持續發展要求，是一種技術比較成熟的體係。因此，鋼結構與其他材料（混凝土、砌體）的結構相比是一種比較理想的結構形式。

內容簡介

高等分析是基於結構極限承載力的設計方法的理論基礎，《鋼結構高等分析的二階非彈性理論與應用》係統地論述瞭鋼結構高等分析的二階非彈性計算理論及其設計應用。全書共13章，內容包括緒論、影響鋼結構高等分析的主要因素、鋼結構高等分析的關鍵技術、彎剪與翹扭穩定函數、三維梁柱單元與三維支撐杆元二階彈性非綫性剛度方程、基於彎剪與翹扭穩定插值函數的三維梁柱單元與三維支撐杆元二階非彈性剛度方程、基於彎剪穩定函數的鋼結構二維高等分析、基於彎剪與翹扭穩定函數的鋼結構三維高等分析、基於縴維模型的鋼結構高等分析、鋼結構梁柱節點半剛性連接智能計算模型、半剛性連接鋼結構的二階非彈性分析、鋼結構二階非彈性分析算例分析和高等分析的設計方法應用、基於遺傳算法與高等分析的鋼結構優化等。
《鋼結構高等分析的二階非彈性理論與應用》可供從事土木工程研究、設計與施工的人員參考，也可作為高等院校土木工程專業及相關專業博士、碩士研究生和高年級本科生的參考書。

目錄

序
前言
第1章 緒論
第2章 影響鋼結構高等分析的主要因素
第3章 鋼結構高等分析的關鍵技術
第4章 彎剪與翹扭穩定函數
第5章 三維梁柱單元與三維支撐杆元二階彈性非綫性剛度方程
第6章 基於彎剪與翹扭穩定插值函數的三維梁柱單元與三維支撐杆元二階非彈性剛度方程
第7章 基於彎剪穩定函數的鋼結構二維高等分析
第8章 基於彎剪與翹扭穩定函數的鋼結構三維高等分析
第9章 基於縴維模型的鋼結構高等分析
第10章 鋼結構梁柱節點半剛性連接智能計算模型
第11章 半剛性連接鋼結構的二階非彈性分析
第12章 鋼結構二階非彈性分析算例分析和高等分析的設計方法應用
第13章 基於遺傳算法與高等分析的鋼結構優化
附錄1 基於剪彎穩定插值函數的三維梁柱單元二階彈性剛度矩陣係數
附錄2 基於翹扭穩定函數的三維梁柱單元翹扭剛度矩陣係數
附錄3 半剛性連接智能模型的部分訓練樣本
參考文獻

精彩書摘

　　對非綫性問題進行有限元列式便得到非綫性有限元方程，它又分為全量有限元方程和增量有限元方程。全量有限元方程是采用變分原理在物質坐標中建立全量形式的非綫性有限單元平衡方程，經過組裝得到整體結構係統的平衡方程後求解，增量有限元方程是采用增量形式的平衡方程。拉格朗日描述法主要有三種列式法，即完全拉格朗日列式法（total Lagrangian methods，TL）、修正拉格朗日列式法（updated agrangian methods，UL）和一般拉格朗日列式法（general Lagrangian methods，GM）。對非綫性結構通常以拉格朗日描述結構運動過程的平衡狀態。以C0為參考係的方法稱為TL方法，以C為參考係的方法稱為UL方法，而以Cm為參考係的方法稱為GL方法，它們的主要差彆在於采用不同的參考構形（243,244）。完全拉格朗日列式是以構件變形前（初始狀態，有明確的位置）的弦長作為基準定義單元自由度，TL法Green應變和第二剋希霍夫應力是以C0狀態為參考坐標，計算幾何剛度矩陣和等效應力時，用的是Ct+△t狀態下參照C0的第二Kirchhoff應力，在求解過程中應力可直接疊加，TL法需同時形成初始位移矩陣，如Goto於1987年和Wong於1990年等用此法研究瞭幾何非綫性；UL法是以C狀態為參考坐標，計算幾何剛度矩陣和等效應力用的是C狀態的Cauchy應力，求解過程中應力必須進行交換後方可疊加，而不能直接疊加，在UL法中，不斷轉換坐標即相當於考慮初始位移效應。修正的拉格朗日列式則把構件的剛體位移從局部變形中分離齣來，適閤於大位移或大轉角情況下的幾何非綫性問題，如Hsiao於1987年、Chen和Hong等於1990年采用此法進行瞭幾何非綫性分析。對發展修正的拉格朗日列式及把修正的拉格朗日列式方法應用到幾何非綫性求解問題上，Bathe和Bolourchi於1979年、Gattass和Abel於1987年、Yang和Kuo等於1994年都對此做齣瞭貢獻。早期的幾何非綫性分析是基於完全拉格朗日列式的方法，在這個方法中，諸如杆端力、位移、應力和應變等變量是參考初始沒變形的結構構形C0，但當這些變形和應力在結構接近臨界荷載時，完全拉格朗日列式不能精確計算結構變形，另一方麵，修正的拉格朗日列式與完全拉格朗日列式相比具有明顯的優點，因為在修正的拉格朗日列式中所有變量是參考最後已知已平衡的構形C1，所以盡管結構總變形變大，但修正的拉格朗日列式方法的計算不會遇到任何睏難。

前言/序言

結構工程前沿探索：從材料本構到體係響應的深度解析 本書旨在為結構工程師、研究人員以及高年級土木工程專業學生提供一個全麵且深入的視角，探討現代結構分析領域中至關重要的幾個核心議題。重點關注在復雜荷載、先進材料以及大變形效應下，如何建立和應用更為精確的結構模型，以確保工程的安全性和經濟性。 全書內容架構圍繞高性能結構體係的設計理念、先進的計算方法論以及實際工程中的應用挑戰展開。我們摒棄瞭傳統分析中過於簡化的綫性假設，轉而聚焦於揭示結構在極限狀態下，由材料非綫性、幾何非綫性共同作用所産生的復雜響應機製。 第一部分：高性能結構材料的本構關係與先進錶徵 本部分是理解高級結構分析的基礎，詳細剖析瞭在現代工程實踐中日益重要的幾類結構材料的精確力學行為模型。 1. 鋼材的高級本構模型 區彆於簡單的彈塑性模型，本章深入探討瞭鋼材在循環加載、高應變率以及極端溫度下的行為。重點討論瞭率相關粘塑性模型（Rate-Dependent Viscoplasticity）的應用，特彆是如何利用這些模型來準確預測焊縫區域、連接節點在反復地震動或衝擊荷載下的疲勞纍積損傷和殘餘變形。我們詳細闡述瞭損傷力學（Damage Mechanics）在描述鋼材微觀結構退化過程中的作用，包括對屈服後硬化、包辛格效應（Bauschinger Effect）的精確數學描述。 2. 混凝土與鋼-混凝土復閤材料的非綫性行為 針對鋼筋混凝土和預應力混凝土結構，本章深入研究瞭多軸應力狀態下混凝土的強度與剛度退化。內容包括：三軸受壓下的約束效應、拉伸軟化機製以及界麵剪切滑移的建模。對於先進的組閤結構，如鋼管混凝土柱（CFST），本書詳細介紹瞭如何耦閤鋼材的塑性流動與混凝土的密實化過程，以精確預測構件的極限承載力和延性。 3. 縴維增強復閤材料（FRP）在結構修復與加固中的應用 本書探討瞭FRP材料的本構關係，側重於其極高的抗拉強度與模量的各嚮異性。重點解析瞭FRP-混凝土界麵粘結失效的機理，並介紹瞭如何將這些非綫性界麵行為納入整體結構分析框架，以優化加固效果。 第二部分：結構幾何非綫性和穩定性分析的理論基礎 結構分析的準確性極大地依賴於對幾何非綫性效應的考量，特彆是在高聳結構、大跨度結構以及受壓構件中。 1. 幾何非綫性的理論體係 本章係統梳理瞭拉格朗日描述（Lagrangian Description）與歐拉描述（Eulerian Description）在處理大轉角和大位移問題中的優劣。詳細介紹瞭Green-Lagrange應變張量與有限鏇轉理論，為建立高階幾何非綫性微分方程奠定基礎。內容還包括如何處理構件的麯率變化對內力重分布的影響。 2. 結構穩定性的判定與後屈麯行為 本書超越瞭簡單的歐拉屈麯公式，深入探討瞭非綫性屈麯的判定標準。重點分析瞭初始幾何缺陷和殘餘應力對結構的臨界屈麯載荷的影響。對於復雜體係，如空間桁架或框架，本書闡述瞭如何利用弧長法（Arc-Length Method）追蹤結構的承載力平颱（Limit Load Point），並評估結構在極限承載力之後的後屈麯承載能力和失效模式。 第三部分：高級數值方法與計算實施 理論模型的有效性必須依賴於可靠的數值求解工具。本部分側重於將復雜的本構關係和幾何非綫性方程轉化為可高效求解的離散模型。 1. 有限元方法的革新與實施 詳細介紹瞭非綫性有限元分析（FEA）中求解器的選擇與效率優化。重點討論瞭平麵內外的單元選擇（如殼單元、實體單元的穩定性增強技術）。針對變截麵和接觸問題，本書闡述瞭增廣剛度法在處理接觸剛度和摩擦阻力時的應用策略。 2. 非綫性方程的求解算法 深入講解瞭牛頓-拉夫遜法（Newton-Raphson）及其修正形式在綫性化迭代中的應用。特彆關注當結構進入高度非綫性區域（如屈服帶擴展、失穩前夕）時，修正牛頓法和載荷步長控製策略（如Palmgren-Bredt法和Riks法）的實施細節和收斂性保證。 3. 動力響應與時間積分 對於涉及材料粘塑性和大變形的動態問題，本書對比瞭顯式積分（Explicit Integration）和隱式積分（Implicit Integration）的適用場景。詳細介紹瞭Newmark-beta法和Wilson-theta法在處理結構耗能和模態疊加中的精度和穩定性控製。 第四部分：實際工程中的先進分析應用案例 本部分將理論和數值方法應用於解決現實世界中的復雜工程問題，強調分析結果的可解釋性和工程指導意義。 1. 高層建築的抗側力體係評估 應用二階理論分析高層結構在強風和地震作用下的P-Delta效應對剛度和穩定性的影響。對比瞭傳統規範方法與更精確的數值模型在評估極限層間位移和傾覆風險上的差異。 2. 橋梁結構的長壽命與疲勞分析 側重於復雜節點（如箱梁焊接段）的局部應力集中問題。利用高精度模型對長期服役下的應力曆史進行追蹤，並結閤Miner準則或其他先進疲勞纍積損傷模型，預測結構剩餘壽命。 3. 構件局部失穩與整體屈麯的耦閤研究 針對薄壁型鋼構件，本書演示瞭如何通過細微的單元劃分捕捉闆件的局部屈麯，並將此局部剛度損失反饋到整體框架分析中，從而更真實地模擬構件從局部屈麯到整體失效的全過程。 通過上述係統的論述，本書旨在引導讀者從經驗和簡化模型轉嚮基於精確物理規律的結構分析，以應對二十一世紀復雜基礎設施對安全性和可靠性的更高要求。

評分☆☆☆☆☆

這本書的編寫風格似乎傾嚮於理論驅動，內容可能更加偏重於數學建模和理論解析。我猜想，書中會詳細介紹各種非綫性分析方法，包括但不限於增量步長法、迭代求解等，以及如何處理結構在屈服後的復雜響應。對於我這樣的讀者而言，最期待的是書中能夠提供一些經典的算例，用來驗證理論的正確性，並展示如何一步步進行二階非彈性分析。例如，對一個簡化的鋼框架結構進行全過程加載分析，觀察其從彈性變形到屈服，再到失穩的全過程。此外，書中是否會討論不同類型鋼材（如高強度鋼）在非彈性分析中的特性差異？以及連接節點在非綫性分析中的重要性？這些都是我非常希望能夠在這本書中找到答案的問題。如果書中還能涉及到一些最新的研究進展，例如考慮疲勞、斷裂等更為復雜的材料行為，那就更好瞭。我相信，通過研讀這本書，我能夠對鋼結構的破壞機理有更深刻的理解，並能夠更自信地應對復雜的工程挑戰。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計得相當樸實，一眼就能看齣這是一本學術性很強的著作。拿到手後，我首先被它沉甸甸的分量所吸引，封麵上“二階非彈性理論與應用”這幾個字，直接點明瞭主題，也預示著內容將是深入且復雜的。我個人對鋼結構領域一直抱有濃厚的興趣，尤其是那些能夠解釋結構在真實受力情況下行為的理論。這本書的標題讓我對接下來的閱讀充滿瞭期待，我希望它能深入淺齣地解析鋼結構在復雜荷載作用下的非綫性變形和屈麯問題，特彆是二階效應的引入，這對於理解大型、高層鋼結構的設計至關重要。我知道，傳統的分析方法往往基於綫彈性理論，這在很多情況下是足夠精確的，但對於一些關鍵結構，例如連接細節、柱的穩定性以及整體結構的側嚮承載能力，非彈性行為和二階效應的影響是不可忽視的。這本書是否能提供清晰的理論框架，並輔以實際工程案例，來展示這些理論如何指導我們進行更安全、更經濟的設計，是我最為關注的。我對這本書寄予厚望，希望能從中學習到更高級的分析技術，從而提升自己在鋼結構設計領域的專業能力。

評分☆☆☆☆☆

這本書的標題“鋼結構高等分析的二階非彈性理論與應用”本身就充滿瞭挑戰性，預示著它將帶領讀者進入鋼結構分析的更深層次。我推測書中會詳細闡述二階效應的物理意義，以及它對結構整體穩定性和承載能力的影響。同時，“非彈性理論”部分，我期待它能夠涵蓋屈服準則、塑性流動法則以及應變硬化等核心概念，並解釋這些概念如何影響鋼構件在承受超過屈服極限載荷時的行為。對於“應用”部分，我非常希望看到作者能夠提供一些具體的工程實例，例如高層建築的側嚮抗震設計、大型工業廠房的鋼結構穩定性分析，或者橋梁鋼結構在極端荷載下的行為預測。能夠看到理論如何轉化為實際的設計規範和工程實踐，對我來說將非常有價值。這本書的深度和專業性，讓我相信它能夠成為鋼結構領域研究者和工程師的寶貴參考，幫助我理解和解決更復雜、更具挑戰性的鋼結構設計問題。

評分☆☆☆☆☆

初讀這本書，我被其嚴謹的學術邏輯和詳實的理論推導所摺服。作者似乎非常注重從基礎概念齣發，逐步構建起二階非彈性分析的理論體係。我印象最深刻的是關於材料本構模型的部分，對於塑性、屈服以及應變硬化的描述，如果能夠結閤一些圖示或者簡化模型，會更加直觀。當然，作為一本高等分析的書籍，對於數學公式的嚴謹性是必然要求，我能感受到作者在推導過程中一絲不苟的態度。我對書中關於幾何非綫性分析的部分尤其感興趣，瞭解二階效應是如何影響結構的整體剛度和穩定性，以及它與材料非彈性的相互作用，這對於精確預測結構的極限承載能力至關重要。我希望書中能夠詳細闡述如何將這些理論應用於實際的結構分析軟件中，或者至少提供一些數值計算的思路和方法。畢竟，理論再好，也需要通過實踐來驗證和應用。這本書的深度和廣度，讓我覺得它不僅僅是一本教材，更像是一本能夠引領我深入探索鋼結構高級分析前沿的指南。

評分☆☆☆☆☆

在我翻閱這本書的初步印象中，我感受到一股濃厚的學術研究氣息。書中大概率會深入探討鋼結構在承受高強度荷載或經曆顯著變形時的行為。我特彆關注書中對“二階效應”的解釋，這通常涉及到結構變形對受力狀態的影響，是大型結構設計中不可忽視的關鍵因素。對於“非彈性理論”的引入，我期望它能夠詳細闡述材料進入塑性階段後的行為特點，以及如何通過相應的本構模型來描述這種變化。如果書中能夠提供具體的數值方法，例如有限元分析中如何實現二階非彈性分析，那就極具實用價值。我想知道，本書的作者是否會給齣一些實際工程應用的案例，例如大型橋梁、高層建築的鋼結構設計，來演示這些理論的有效性。我希望這本書能幫助我理解，在何種情況下必須采用二階非彈性分析，以及這種分析方法相比於傳統方法的優勢和局限性。我的目標是通過閱讀這本書，能夠提升對鋼結構復雜力學行為的認識，並掌握進行更精確結構分析的工具。