数值计算软件在岩土工程中应用丛书：COMSOL Multiphysics在岩土工程中应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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程学磊，崔春义，孙世娟 编

图书标签:

• COMSOL Multiphysics
• 岩土工程
• 数值计算
• 有限元
• 工程应用
• 岩石力学
• 土力学
• 地下工程
• 软件应用
• 计算方法

出版社： 中国建筑工业出版社

ISBN：9787112161881

版次：1

商品编码：11481173

包装：平装

丛书名： 数值计算软件在岩土工程中应用丛书

开本：16开

出版时间：2014-06-01

用纸：胶版纸

页数：264

正文语种：中文

内容简介

　　《数值计算软件在岩土工程中应用丛书：COMSOL Multiphysics在岩土工程中应用》作为国内第1本系统介绍COMSOL Multiphysics在岩土工程中应用的书籍，主要内容分为三部分：第一部分为软件简介及基本操作，第二部分结合岩土工程领域实例讲解此软件的具体应用，第三部分附录介绍了此软件应用中可能出现的常见问题及其解答。其中，应用实例包括基坑开挖、隧道、条形基础、微结构、土工三轴试验等典型岩土工程问题，分析内容涵盖了施工阶段分析、渗流分析、特征参数反分析等常见岩土工程分析类型。
　　此外，为了进一步满足读者进行结构一地基体系分析的学习要求，本书还适当增加了部分结构工程方面的实例。
　　《数值计算软件在岩土工程中应用丛书：COMSOL Multiphysics在岩土工程中应用》可作为岩土工程专业土工数值分析课程的参考教材，也供岩土工程、水利工程、结构工程等领域的高校教师、工程技术人员和科研人员参考阅读。

目录

上篇 COMSOL Multiphysics软件简介及基础操作
第1章 绪论
1.1 关于COMSOL
1.2 数值模拟综述
1.3 COMSOL基本操作流程
1.4 岩土工程分析理论
第2章 COMSOL Multiphysics基本操作
2.1 2D图形操作界面
2.2 编辑菜单（Edit）
2.3 物理菜单（Physics）
2.4 求解菜单（Solve）
第3章 几何建模指南
3.1 基本说明
3.2 几何序列
3.3 几何特征
3.4 CAD导人
第4章 网格剖分指南
4.1 网格序列
4.2 网格工具栏
4.3 网格特征
4.4 更多网格技巧
第5章 后处理指南
5.1 数据集
5.2 派生值和表格
5.3 绘图组和绘图
5.4 报告和数据导出
5.5 常见后处理操作
下篇 工程实例应用
第6章 隧道开挖分析Tunnel Excavation
6.1 算例背景
6.2 结果与讨论
6.3 模型说明（Modeling Instructions）
第7章 中空板的弹塑应力分析Elastoplastic Analysis of Plate with Center Hole
7.1 算例背景
7.2 结果与讨论
7.3 模型介绍
第8章 梁的大变形与线性屈曲分析Large deformation beam
8.1 算例背景
8.2 结果与讨论
8.3 模型说明
第9章 深基坑开挖分析Deep Excavation
9.1 算例背景
9.2 结果与讨论
9.3 模型介绍
第10章 条形基础分析Flexible Strip Footing
10.1 工程背景
10.2 结果与讨论
10.3 模型介绍
第11章 土工三轴试验分析Soil Triaxial Test
11.1 算例背景
11.2 结果与讨论
11.3 模型介绍
第12章 块体模型验证分析Block Verification
12.1 算例背景
12.2 结果与讨论
12.3 模型介绍
第13章 太沙基渗流固结分析Terzaghi Compaction
13.1 算例背景
13.2 结果和讨论
13.3 模型介绍
第14章 Biot固结分析Biot Poroelasticity
14.1 算例背景
14.2 模型介绍
14.3 材料
第15章 可变饱和流分析Variably Saturated Flow
15.1 算例简介
15.2 结果与讨论
15.3 模型介绍
第16章 含水层特征参数反分析Aquifer Characterization
16.1 算例背景
16.2 结果与讨论
16.3 模型介绍
第17章 岩石裂隙渗流分析Rock Fracture Flow
17.1 算例背景
17.2 结果
17.3 模型介绍
第18章 圆柱辊接触分析Cylinder Roller Contact
18.1 算例背景
18.2 结果与讨论
18.3 模型介绍
第19章 土工等向压缩试验模拟Isotropic Compression
19.1 算例背景
19.2 结果与讨论
19.3 模型介绍
第20章 微孔隙液流分析Pore scale flow
20.1 算例背景
20.2 成果与讨论
20.3 模型介绍
附录1 常见问题及解答
附录1.1 前处理类
附录1.2 应用类
附录1.3 求解
附录1.4 后处理
附录2 Simwe中国仿真互动与COMSOL Multiphysics中文网简介
附录2.1 Simwe中国仿真互动
附录2.2 COMSOL中文网
附录2.3 中仿播客网
参考文献

前言/序言

数值计算软件在岩土工程中的应用丛书：COMSOL Multiphysics在岩土工程中的应用 引言 岩土工程作为一门古老而又充满活力的工程学科，其研究对象——岩土体，具有极其复杂且多变的地质特性。从地下结构的安全性分析到基础工程的稳定性评估，从边坡的渗流与变形模拟到地下水资源的开发与保护，岩土工程的每一个环节都离不开对地质环境力学、水文、热学等耦合行为的深入理解和精准预测。然而，岩土体的非均质性、各向异性、非线性以及与流体、热量等因素的相互作用，使得传统的解析方法在面对实际工程问题时往往显得力不从心。 随着科学技术的飞速发展，数值计算方法，特别是有限元法（FEM），已成为解决复杂工程问题的强大工具。它能够将连续的物理场离散化为有限个单元，通过求解一系列代数方程组来逼近真实的物理过程。在众多数值计算软件中，COMSOL Multiphysics以其卓越的多物理场耦合能力、高度的灵活性和直观的用户界面，在工程界，尤其是岩土工程领域，获得了越来越广泛的应用。 本丛书旨在系统性地介绍数值计算软件在岩土工程中的应用，而《COMSOL Multiphysics在岩土工程中的应用》作为其中的重要一员，将聚焦于COMSOL Multiphysics这一强大的仿真平台。本书并非简单罗列软件操作指南，而是致力于深入探讨COMSOL Multiphysics如何被有效地应用于解决岩土工程中的关键科学问题和工程挑战。我们将从岩土工程的基本理论出发，结合COMSOL Multiphysics的强大功能，阐述如何构建和求解与实际工程相符的数值模型，从而揭示岩土体的变形、破坏、渗流、固结、热迁移等复杂现象的内在机制。 本书内容概述 本书将以岩土工程的学科体系为脉络，系统地介绍COMSOL Multiphysics在各个分支领域的应用。我们将从基础概念入手，逐步深入到复杂的工程实例，旨在让读者不仅掌握COMSOL Multiphysics的操作技巧，更能理解其背后所蕴含的物理原理和数值方法。 第一部分：COMSOL Multiphysics基础与岩土工程建模 COMSOL Multiphysics概览： 简要介绍COMSOL Multiphysics软件的架构、核心功能以及其在多物理场仿真中的优势。重点阐述其建模流程，包括几何建模、材料定义、物理场设置、网格划分、求解器选择以及后处理分析等。 岩土材料本构模型： 岩土体的本构关系是描述其变形和强度特性的关键。本书将介绍COMSOL Multiphysics中内置的常见岩土材料本构模型，如Mohr-Coulomb、Drucker-Prager、Hardening Soil、Cam-Clay等，并详细说明如何根据实际岩土体的试验数据，在COMSOL中自定义和实现更复杂的本构模型。我们将探讨如何将这些本构模型集成到数值模型中，以准确反映岩土体的应力-应变行为。 岩土工程中的物理场耦合： 岩土体的行为往往涉及多种物理场的相互作用，例如应力-应变（力学）、渗流（流体力学）、温度变化（热传学）以及孔隙水压力与固相骨架之间的耦合（固结理论）。本书将重点介绍COMSOL Multiphysics如何实现这些多物理场之间的耦合。我们将深入解析不同物理场接口（如“固体力学”、“多孔介质流”、“热传导”、“耦合场：多孔弹性”）的设置方法，以及如何定义耦合方程和边界条件，以模拟真实的岩土工程环境。 网格划分与求解器： 合适的网格划分是保证数值计算精度和效率的关键。本书将探讨在岩土工程模型中，针对不同几何形状和物理过程，选择合适的网格类型（如三角形、四边形、六面体、四面体）和划分策略。同时，我们将介绍COMSOL Multiphysics提供的多种求解器（如直接求解器、迭代求解器），并指导读者如何根据模型特性选择最优的求解器以获得准确可靠的结果。 第二部分：COMSOL Multiphysics在典型岩土工程问题中的应用 边坡稳定性分析： 边坡失稳是岩土工程中常见且危险的工程问题。本书将演示如何利用COMSOL Multiphysics模拟边坡的渗流场和应力场，分析边坡的变形和破坏机理。我们将介绍如何定义饱和与不饱和渗流条件，考虑降雨、地下水位变化等因素对边坡稳定性的影响。通过加载单元，模拟土体的屈服和破坏，并利用位移场和塑性应变云图来评估边坡的安全系数。 基础工程与地基沉降： 建筑物的基础工程是岩土工程的核心内容之一。本书将展示如何使用COMSOL Multiphysics对条形基础、筏板基础、桩基础等进行承载力和沉降分析。我们将考虑不同土层的分布和性质，模拟荷载作用下的地基变形，预测不同工况下的总沉降和差异沉降。书中还将介绍如何模拟桩土相互作用，评估桩基的承载能力和变形特性。 隧道与地下结构支护： 隧道、地铁、地下洞室等地下结构的建造对周边土体产生复杂的应力扰动。本书将介绍COMSOL Multiphysics在模拟隧道开挖过程中的土体应力重分布、支护结构（如钢筋混凝土衬砌、锚杆）的受力分析以及围岩变形的预测。我们将探讨不同开挖顺序、支护方式对地下结构稳定性的影响。 渗流与固结分析： 岩土体内的渗流和孔隙水压力变化直接影响其强度和变形。本书将深入研究COMSOL Multiphysics在模拟地下水流动、固结过程中的应用。我们将详细讲解如何处理饱和与不饱和渗流问题，模拟固结过程中孔隙水压力的消散和有效应力的增长，以及由此带来的地基沉降。例如，在软土地基处理、水库蓄水引起的渗流场变化等问题中，COMSOL Multiphysics能够提供精确的预测。 土体热-力耦合： 在某些特殊工程中，如地下热泵系统、核废料储存库、冻土工程等，土体的温度变化会显著影响其力学性能。本书将介绍COMSOL Multiphysics如何处理土体中的热传导和热致变形。我们将演示如何模拟外部热源或环境温度变化对土体温度场的影响，以及温度变化引起的土体膨胀或收缩，从而进行相应的力学响应分析。 岩土工程中的动力响应： 地震、振动等动力荷载对岩土结构的影响不容忽视。本书将初步探讨COMSOL Multiphysics在模拟岩土工程中的动力响应，包括地震波传播、场地动力特性分析等。虽然本书的重点在于静态和准静态分析，但会为读者提供进一步探索动力学问题的入门思路。 第三部分：高级应用与案例研究 复杂边界条件与荷载： 实际工程中的边界条件和荷载往往复杂多变，例如，渗透边界、不透水边界、弹性边界、作用在复杂几何体上的均布荷载或集度荷载等。本书将指导读者如何在COMSOL Multiphysics中准确地定义这些复杂的边界条件和荷载，以提高模型的真实性。 耦合复杂岩土本构： 除了内置本构模型，许多岩土工程问题需要更精细的本构模型来描述。本书将介绍如何通过COMSOL Multiphysics的“用户定义材料”功能，来实现更复杂的、基于损伤力学、塑性力学或弹塑性力学的自定义本构模型，以更精确地模拟岩土体的破坏过程。 参数化研究与优化： COMSOL Multiphysics支持参数化建模，可以方便地进行一系列参数变化下的仿真分析，从而研究不同设计参数对工程结果的影响。本书将介绍如何进行参数化研究，以及如何结合优化模块，寻找最优的设计方案，例如，优化边坡的坡角、优化基础的尺寸等。 实际工程案例分析： 本书将精选多个具有代表性的岩土工程案例，例如，某大型桥梁桩基的沉降分析、某山区高速公路边坡的稳定性评估、某地铁车站的围护结构设计等。通过这些案例，读者将能够看到COMSOL Multiphysics在实际工程问题中的应用全过程，从问题定义、模型构建、参数选取、结果分析到最终的工程建议，从而获得宝贵的实践经验。 本书的读者对象 本书面向岩土工程领域的工程师、科研人员、研究生以及相关专业的学生。对于初次接触COMSOL Multiphysics的用户，本书提供了系统的入门指导；对于有一定使用经验的用户，本书提供了更深入的理论探讨和高级应用技巧。我们相信，通过学习本书，读者将能够熟练掌握COMSOL Multiphysics在岩土工程中的应用，并将其作为解决复杂工程问题的有力工具。 结语 数值计算软件的普及，极大地提升了岩土工程的预测能力和设计水平。COMSOL Multiphysics作为一款功能强大的多物理场仿真软件，为岩土工程研究和实践提供了前所未有的机遇。本书旨在搭建一座理论与实践的桥梁，引导读者充分发挥COMSOL Multiphysics的潜力，解决岩土工程领域中那些看似棘手却至关重要的问题。我们期待本书能为岩土工程领域的创新发展贡献一份力量。

评分☆☆☆☆☆

作为一名刚刚入行的岩土工程师，我一直渴望找到能够真正指导我实践的工具书籍，而这套“数值计算软件在岩土工程中应用丛书”恰好满足了我的需求。特别是《COMSOL Multiphysics在岩土工程中应用》这本书，它的出现就像在我迷茫的道路上点亮了一盏明灯。我之所以还没能对其内容进行深入评述，主要原因在于我目前的项目周期安排非常紧张，每天的工作都围绕着现场勘测、数据处理和报告撰写，几乎没有多余的时间去系统地学习和实践一本全新的软件应用书籍。虽然我迫切希望能够通过学习COMSOL来提升我在边坡稳定性分析、地下水渗流模拟等方面的能力，但目前的项目进展要求我将所有精力都投入到解决眼前的问题上。不过，我对这本书的期待值非常高，相信一旦项目告一段落，我一定会第一时间投入到学习中，用它来武装我的专业技能，解决更多复杂的岩土工程难题。我坚信，掌握COMSOL这样的先进数值模拟工具，将是未来岩土工程师必备的核心竞争力之一，而这本书无疑是通往这一目标的重要桥梁。

评分☆☆☆☆☆

我是一名资深的岩土工程顾问，多年来我接触过各种各样的数值模拟软件，从早期的有限元分析工具，到后来的各种商业软件，我都尝试过并积累了不少经验。我一直关注着数值计算在岩土工程领域的最新发展，并且对COMSOL Multiphysics这款软件的通用性和强大功能早有耳闻。然而，尽管对其潜在能力充满兴趣，我目前的工作重心却放在了项目管理、合同谈判以及团队的指导和培训上。我的日常工作更多的是决策、审批和宏观把控，而非亲自动手进行复杂的数值模拟。因此，我还没有机会深入阅读《COMSOL Multiphysics在岩土工程中应用》这本书。我非常希望这本书能够提供一些关于如何将COMSOL应用于大型复杂工程项目、如何优化模型建立过程、以及如何解读和验证模拟结果的实战经验，而不仅仅是软件操作的介绍。我相信，对于像我这样的资深从业者而言，更关注的是如何在实际工程决策中有效利用COMSOL，而不是从零开始学习基础操作。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在读的岩土工程博士生，我的研究方向是多场耦合作用下的复杂地质灾害模拟。COMSOL Multiphysics凭借其强大的多物理场耦合能力，一直是我的重点关注对象。我曾多次在国际会议上了解到COMSOL在渗流-应力耦合、热-力耦合等方面的研究应用，并对其在模拟滑坡、冻土融化等问题上的潜力印象深刻。然而，目前我正处于论文写作的关键阶段，大量的实验数据分析、理论推导和文献回顾占据了我绝大部分的时间。虽然我非常希望能够利用《COMSOL Multiphysics在岩土工程中应用》这本书来指导我构建更精确、更具创新性的数值模型，但实在是没有时间对其进行细致的研究。我计划在完成论文初稿后，第一时间投入到这本书的学习中，特别是书中关于如何处理复杂边界条件、如何进行参数反演和不确定性分析的内容，这些对我当前的研究工作都至关重要。

评分☆☆☆☆☆

作为一个对新兴技术充满好奇的岩土工程爱好者，我对《COMSOL Multiphysics在岩土工程中应用》这本书充满了期待，因为我一直认为科学计算软件是提升岩土工程效率和精度的关键。我热衷于探索各种前沿技术，并尝试将其应用到实际问题中。然而，我的背景和目前的学习曲线导致我还没有真正翻开这本书。我之前尝试过一些其他的工程软件，但总觉得在多物理场耦合和自定义建模方面不够灵活。COMSOL一直是我非常感兴趣的软件，我听闻它在处理非线性问题和复杂几何模型方面有着独特的优势。但我的情况是，我的专业基础还在巩固阶段，很多岩土工程的基本理论还需要深入理解和掌握。因此，在没有打好坚实基础之前，我担心直接学习一本涉及高深数值计算软件的书籍，可能会拔苗助长，无法真正领会其精髓。我更倾向于先系统地学习一些基础的理论知识，然后再结合这本书来学习COMSOL的应用，这样才能事半功倍。

评分☆☆☆☆☆

我是一位有着多年实践经验的岩土工程师，主要负责大型基础设施项目的设计与施工。我一直密切关注着数值模拟技术在岩土工程领域的发展，并认识到COMSOL Multiphysics作为一款强大的多物理场模拟软件，其在解决复杂岩土工程问题方面有着巨大的潜力。然而，我目前的工作日程安排得异常紧凑，几乎每天都要奔波于不同的项目现场，协调施工进度，解决突发问题。项目的紧迫性使得我根本没有时间去系统性地学习一本全新的数值计算软件应用书籍。虽然我深知学习COMSOL能够极大地提升我在复杂边坡稳定性分析、隧道围岩变形预测以及地下水数值模拟等方面的能力，但现阶段，我只能将我的全部精力投入到确保项目的安全、高效推进上。我非常期待在项目的某个相对平缓的时期，能够静下心来，深入研读这本书，并将其中的知识应用到未来的工程实践中，以应对更加严峻的工程挑战。

评分☆☆☆☆☆

对学习COmsol很有用

评分☆☆☆☆☆

挺好的，例子中有我需要的

评分☆☆☆☆☆

东西挺好的

评分☆☆☆☆☆

这书很不值得买。本书基本是部分软件帮助文档的翻译，无特点及使用心得，案例缺乏逻辑，没有按照通常使用软件操作步骤来写。

评分☆☆☆☆☆

东西挺好的

评分☆☆☆☆☆

挺不错的一本书，分为基础部分以及应用实例

评分☆☆☆☆☆

实惠好用

评分☆☆☆☆☆

正版，好好学习

评分☆☆☆☆☆

还可以吧，书要是能便宜点更好