压力管道结构有限元分析及安全技术 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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李振庆，刘景新，刘红星，魏明业 著

图书标签:

• 压力管道
• 有限元分析
• 结构工程
• 安全技术
• 管道工程
• 应力分析
• 材料力学
• 工程结构
• 管道设计
• 压力容器

出版社： 化学工业出版社

ISBN：9787122207197

版次：1

商品编码：11514771

包装：平装

开本：16开

出版时间：2014-08-01

页数：210

正文语种：中文

编辑推荐

实用性强，所举的案例都是实际生产中的真实案例，有典型代表性。

内容简介

本书采用理论分析与软件分析相结合的方法对涉及压力管道技术问题的分析方法进行了详细的介绍，使用了ABAQUS软件和ANSYS Workbench 13��0软件，对压力管道进行了线性静力分析、热应力分析、流固耦合分析、动态分析，同时结合压力管道的事故案例用有限元法对事故产生原因进行了分析，为避免类似事故的发生提供依据。书中所举的案例全都是实际压力管道或相关的实例，实用性强。
本书适合压力管理，压力容器设计、制造、使用、维修的工程技术人员使用，也可供高等院校相关专业师生参考。

目录

第1章压力管道概况1
1.1国内外压力管道的安全形势及监察体系1
1.1.1国内压力管道安全形势1
1.1.2压力管道安全监察体制及工作特点3
1.2压力管道的监察范围及分类、构成7
1.2.1压力管道的安全管理与监察范围7
1.2.2压力管道的分类7
1.2.3压力管道的构成9
1.3压管道安全技术的现状及展望13
1.3.1压力管道安全技术现状13
1.3.2压力管道安全技术展望21
第2章有限元概述及在压力管道方面的应用23
2.1有限元概述23
2.1.1有限元的基本概念23
2.1.2ANSYS有限元软件简介25
2.1.3ABAQUS有限元软件简介26
2.2有限元的基础理论28
2.2.1结构静力学问题的有限元法28
2.2.2结构动力学问题有限元方法37
2.2.3结构非线性有限元法39
2.2.4热传导问题有限元法43
2.2.5流体力学分析有限元法50
第3章压力管道的强度及应力分析55
3.1压力管道的载荷和应力分类55
3.1.1载荷55
3.1.2应力分类55
3.1.3一般压力管道应力需用值的限定56
3.2压力管道的强度分析58
3.3压力管道强度有限元分析实例63
3.3.1弯管的有限元强度分析63
3.3.2三通强度有限元分析71
3.3.3斜接弯管强度有限元72
3.3.4异径管强度有限元分析73
3.3.5不同单元性能的比较74
第4章压力管道振动分析76
4.1压力管道的振源分析及振动类型76
4.2往复式机械进、出口管道的振动分析77
4.2.1平面波动理论78
4.2.2转移矩阵79
4.2.3气柱固有频率与共振管长81
4.2.4气流脉动83
4.2.5管道的固有频率与减振85
4.3管道的动态分析实例87
4.3.1管系的频率提取分析87
4.3.2管系瞬时模态动态分析94
第5章压力管道焊缝的残余应力分析100
5.1焊缝残余应力的分布100
5.1.1横向应力100
5.1.2纵向应力101
5.1.3厚板中的残余应力102
5.1.4圆筒纵焊缝、环焊缝中的残余应力104
5.2残余应力对管道的影响105
5.2.1残余应力对疲劳特性的影响106
5.2.2焊接残余应力对结构刚度的影响108
5.2.3焊接残余应力对静载强度的影响110
5.2.4焊接残余应力对应力腐蚀开裂的影响110
5.2.5焊接残余应力的消除112
5.3焊接残余应力的有限元分析114
5.3.1问题描述114
5.3.2模型的创建115
5.3.3定义材料、截面属性和装配件116
5.3.4设置分析步117
5.3.5定义温度场117
5.3.6定义边界条件117
5.3.7网格划分118
5.3.8提交分析作业119
5.3.9后处理120
第6章压力管道的流体动力学分析122
6.1流体动力学基础122
6.1.1理想流体运动的微分方程122
6.1.2质量守恒方程123
6.1.3动量守恒方程124
6.1.4能量守恒方程124
6.1.5湍流模型124
6.2流体动力学分析的流程125
6.3基于Fluent的弯管的流体动力学分析126
6.3.1问题描述126
6.3.2启动Workbench并建立分析项目(Fluent)126
6.3.3导入几何体127
6.3.4划分网格128
6.3.5网格检查与处理133
6.3.6设置物理模型和材料135
6.3.7设置操作环境与边界条件136
6.3.8设置求解方法和控制参数138
6.3.9设置监视窗口和初始化139
6.3.10求解和退出141
6.3.11计算结果的后处理142
6.3.12保存与退出146
6.4基于CFX的弯管流体动力学分析147
6.4.1建立分析项目(CFX)147
6.4.2划分网格(CFX)148
6.4.3设置网格分析类型149
6.4.4设置流体域参数150
6.4.5设置边界条件152
6.4.6设置求解器154
6.4.7设置输出控制155
6.4.8运行求解器157
6.4.9计算结果的后处理157
6.4.10保存与退出157
第7章压力管道的事故分析160
7.1压力管道的破坏形式160
7.1.1压力管道破坏形式的分类160
7.1.2压力管道破坏的分析方法160
7.2几种常见压力管道破坏形式的破坏过程161
7.2.1韧性破坏161
7.2.2脆性破坏164
7.2.3腐蚀破坏166
7.2.4疲劳破坏171
7.2.5蠕变破坏173
7.3压力管道的事故分析174
7.3.1事故的现场处理175
7.3.2技术检验和鉴定176
7.3.3事故综合分析177
7.4事故案例有限元分析180
7.4.1埋地天然气管道断裂故障诊断分析180
7.4.2循环流化床锅炉过热器爆管诊断分析184
第8章在用压力管道的安全管理和定期检验188
8.1压力管道安全管理的工作要点及主要措施188
8.1.1压力管道管理机构与职责188
8.1.2压力管道的档案管理190
8.1.3压力管道状况分析和参数的统计191
8.2压力管道的定期检验191
8.3压力管道的检验方法193
8.3.1资料审查194
8.3.2宏观检查194
8.3.3测厚检验194
8.3.4无损检测195
8.4压力管道的定期检验方案优化及修理后检验199
8.4.1压力管道的定期检验方案优化199
8.4.2压力管道的修理后检验201
8.4.3压力管道未焊透缺陷安全评定202
8.4.4压力管道腐蚀减薄后的评价204
8.5公用管道的检验205
8.5.1公用管道年度检验的项目与要求205
8.5.2公用管道全面检验的项目和要求206
8.5.3管道内检测209
参考文献210

前言/序言

《承压设备数值模拟与风险评估》 本书深入探讨了现代工程领域中至关重要的承压设备的设计、制造与运维环节。聚焦于承压设备在复杂工况下所承受的巨大压力及由此引发的结构应力，本书系统性地阐述了运用先进的数值模拟技术对设备进行精确分析的方法论。 第一部分：承压设备结构力学基础 首先，本书将从承压设备的基本概念入手，详细介绍各类承压设备（如压力容器、管道、储罐、换热器等）的结构特点、工作原理及其在不同工业领域（如石油化工、核能、航空航天、食品医药等）的应用。在此基础上，深入剖析承压设备所面临的典型载荷类型，包括内压、外压、热负荷、风载、地震载荷、以及由此产生的复杂应力组合。 理论层面，本书将回顾并系统梳理承压设备结构力学分析所需的关键理论知识，包括弹性力学、塑性力学、断裂力学等基础概念。重点讲解应力、应变、屈服、断裂等关键力学参数的定义、计算方法以及它们在评估设备安全性中的重要作用。我们将详细介绍薄壁和厚壁承压壳体的经典解析解，并阐述这些解析解的局限性，为后续的数值分析奠定理论基础。 第二部分：先进数值模拟技术在承压设备分析中的应用 本书的核心内容将聚焦于数值模拟技术的应用。我们将详细介绍目前工程界广泛采用的几种主流数值模拟方法，并重点阐述其在承压设备分析中的具体实现。 有限元方法（FEM）： 本部分将深入讲解有限元方法的基本原理，包括单元划分、插值函数、刚度矩阵组装、边界条件施加以及求解方程组等关键步骤。我们将详细介绍不同类型的单元（如梁单元、壳单元、实体单元）在承压设备建模中的适用性，以及网格收敛性分析的重要性。特别地，我们将结合承压设备的典型几何形状和载荷条件，演示如何建立精确的三维模型，并对模型进行网格优化，以确保计算结果的准确性。 边界元方法（BEM）： 介绍边界元方法在特定承压设备问题分析中的优势，尤其是在处理无限域问题或几何复杂度较高的边界条件时。 计算流体力学（CFD）： 探讨CFD技术在分析承压设备内部流体流动、换热以及由此产生的动载荷和热应力方面的应用，例如在换热器和管道系统中的流固耦合分析。 本书将重点强调不同数值模拟软件（如ANSYS, ABAQUS, COMSOL等）在承压设备分析中的应用实例。通过详实的图文教程和案例分析，指导读者如何熟练运用这些软件进行模型建立、材料属性定义、载荷施加、仿真计算、后处理以及结果解读。我们将覆盖从静态结构分析（应力、应变、位移）到动态响应分析（模态分析、瞬态响应分析）、热应力分析、疲劳寿命评估、以及屈曲分析等多种分析类型。 第三部分：承压设备安全评估与失效分析 基于数值模拟获得的丰富数据，本书将系统阐述如何进行承压设备的安全评估。 强度校核与容许应力： 详细介绍国内外主要的承压设备设计规范（如ASME Boiler and Pressure Vessel Code, GB/T 150, EN 13445等）中的许用应力、设计准则以及基于数值模拟结果的强度校核方法。我们将对比不同规范的要求，并分析数值模拟结果如何帮助工程师更精确地评估设备的承载能力。 屈曲与稳定性分析： 针对受压壳体或细长管道，详细介绍屈曲现象的机理，并讲解如何运用数值模拟方法进行屈曲载荷的计算，以确保设备在设计工况下的稳定性。 断裂与疲劳分析： 深入探讨承压设备在循环载荷作用下的疲劳失效机理。本书将介绍基于应力-寿命曲线（S-N曲线）和断裂韧性的疲劳寿命评估方法，并演示如何结合数值模拟结果进行裂纹扩展的预测和剩余寿命的评估。 热冲击与蠕变分析： 针对承受高温或温度剧烈变化的承压设备，分析热冲击和蠕变对设备结构完整性的影响，并介绍相应的数值模拟分析技术。 风险评估与失效模式分析： 结合实际工程案例，讲解如何通过定性与定量相结合的风险评估方法，识别承压设备潜在的失效模式（如内漏、爆炸、破裂等），并基于数值模拟结果对失效发生的可能性和后果进行量化评估。 第四部分：案例研究与工程实践 本书将收录一系列典型的承压设备数值模拟与安全评估案例，涵盖不同行业和不同复杂度的工程问题。这些案例将贯穿理论讲解，通过具体的工程实践，展示数值模拟技术的强大能力及其在解决实际工程难题中的价值。案例将包括： 复杂几何形状压力容器的应力分析与优化设计。 高温高压管道系统的热应力与蠕变分析。 核电站关键承压部件的抗震分析。 换热器管束的流固耦合与疲劳寿命评估。 储罐底部腐蚀对整体稳定性的影响分析。 通过对这些案例的详细剖析，读者将能够深入理解数值模拟技术在承压设备全生命周期中的应用流程，并掌握如何将模拟结果转化为实际工程决策，从而提高设备的设计可靠性、运行安全性，并有效降低工程风险。 本书特色： 理论与实践紧密结合： 系统介绍承压设备结构力学理论，并重点阐述先进数值模拟技术在工程实践中的应用。 软件应用导向： 结合主流工程数值模拟软件，提供详实的案例分析和操作指导。 规范解读与应用： 深入解读国内外重要承压设备设计规范，并与数值模拟结果进行关联。 风险导向的分析思路： 强调通过数值模拟实现对设备潜在风险的有效识别与评估。 本书适合从事承压设备设计、制造、检验、运行及安全评估的工程师、技术人员，以及相关专业的研究生和高年级本科生阅读。通过学习本书，读者将能够掌握运用现代数值模拟技术对承压设备进行深入分析和科学评估的必备技能，为保障设备安全运行提供坚实的技术支撑。

评分☆☆☆☆☆

我最近刚入手了这本《压力管道结构有限元分析及安全技术》，说实话，在翻开它之前，我对于有限元分析在压力管道领域的应用，还停留在比较模糊的概念层面。读完第一章，我就被深深吸引了。作者用一种非常循序渐进的方式，从最基础的力学原理开始，逐步引入有限元法的基本思想。他并没有一开始就抛出复杂的数学公式，而是通过一些非常直观的物理场景来解释单元、节点、插值函数这些核心概念。我尤其欣赏的是，书中对于离散化误差的讨论，作者并没有回避这个理论上无法避免的问题，而是详细阐述了如何通过选择合适的单元类型、网格密度以及插值函数阶数来有效控制误差。这一点对于实际工程应用来说至关重要，因为它直接关系到计算结果的可靠性。书中还穿插了一些历史性的介绍，比如有限元法的起源和发展，这让我在理解技术的同时，也能感受到这项技术背后的人类智慧和不懈探索。举例来说，作者在讲解二维梁单元时，花了相当大的篇幅来推导其刚度矩阵，并且对比了不同位移模式假设下的差异，这让我对单元的内在特性有了更深刻的理解。此外，书中还涉及了一些数值稳定性方面的内容，比如单元的奇异性问题，以及如何通过改进单元技术来克服。这些内容虽然有些理论性，但作者的讲解非常到位，配以图示，即使是初学者也能逐渐领悟。让我印象深刻的是，作者在介绍有限元法的求解流程时，并没有简单地罗列步骤，而是详细解释了每一步背后的物理意义，比如“组装全局刚度矩阵”这一步，他将其比喻成将各个局部构件连接起来形成一个整体，这比单纯的公式记忆要生动得多。总的来说，这一部分内容为后续更深入的章节打下了坚实的基础，让我对接下来的学习充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

这本书在理论深度和实践应用之间的平衡做得相当出色。很多理论书籍往往过于抽象，而工程手册又可能过于零散。但这本书，既有扎实的理论推导，又紧密结合工程实际。我发现，作者在讲解每一个理论知识点时，都会引用实际的压力管道工程案例，这使得我能够更清晰地理解理论的意义和应用价值。比如，在介绍单元刚度矩阵推导时，他会联系到管道的跨中弯曲、支架处的约束等实际受力情况。在讲解应力奇异性问题时，他会引用管道焊缝处、管口连接处等应力集中的典型部位。书中还提供了大量的图表和示意图，这些图形化的表达方式极大地帮助了我理解复杂的概念，比如单元的插值函数、高斯积分点的位置、应力云图的解读等等。我特别欣赏作者在介绍有限元分析流程时，强调了“模型建立——求解——后处理”这三个环节的相互关联性和重要性。他不仅仅是教你如何操作软件，更是教你如何思考。例如，在后处理阶段，作者详细讲解了如何解读应力、应变、位移等结果，如何识别异常值，如何判断计算是否收敛，以及如何根据分析结果进行结构优化。他还强调了结果可视化对于工程师理解和沟通的重要性。书中对于不同类型的单元（如梁单元、壳单元、实体单元）的选择和应用场景也进行了详细的说明，并且分析了在不同几何形状和载荷条件下，选择哪种单元类型最能兼顾计算精度和效率。这对于初学者来说，无疑是一份宝贵的指南。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我最直观的感受是，它非常注重培养读者的“工程思维”。有限元分析本身是一门技术，但如何在工程实践中灵活运用，则需要一种思维方式。作者在书中反复强调了模型简化、合理假设的重要性。他解释说，任何复杂的工程问题都无法完美地在模型中体现，关键在于如何在简化和精度之间找到一个最佳的平衡点。他举例说明，在分析长输管道时，可能就没有必要采用非常精细的实体单元，而是可以考虑使用梁单元或壳单元来大幅提高计算效率。在讲解边界条件时，作者也强调了“由简入繁”的原则，先建立一个相对简单的模型，验证结果的可行性，再逐步增加复杂性。书中还深入探讨了网格划分的艺术。作者不仅仅是教你如何生成网格，更是教你如何根据结构的几何特征、载荷分布以及预期的失效区域来优化网格密度，从而获得准确且经济的计算结果。他详细阐述了网格畸变对计算精度的影响，以及如何通过网格重构等技术来改善。我尤其喜欢书中对于“模型验证”的章节，作者详细介绍了多种验证方法，包括与解析解的对比、与实验数据的比较、以及与其他数值方法的交叉验证。这一点对于确保有限元分析结果的可靠性至关重要。总的来说，这本书不仅仅是传授技术，更是教会读者如何运用技术去解决实际的工程问题，这对于任何希望在压力管道领域深入发展的工程师来说，都具有极高的价值。

评分☆☆☆☆☆

这本书在软件应用指导方面，也给我带来了不少启发。虽然书中没有直接给出某个特定软件的操作教程，但它详细阐述了在进行有限元分析时，工程师需要具备的知识和思维方式，而这些正是有效使用任何有限元软件的基础。作者在讲解理论知识时，往往会将其与实际的建模步骤和结果解读联系起来。例如，在介绍单元类型选择时，他会分析不同单元类型在网格生成、求解时间和结果精度上的差异，这直接指导了我们在软件中如何选择合适的单元。在讲解载荷和边界条件施加时，作者会提示我们要注意的细节和潜在的陷阱，这有助于我们在软件中更准确地设置这些参数。书中对于后处理环节的讲解尤为重要，它指导我们如何通过软件生成的应力、应变、位移等云图来识别结构的关键区域，如何判断计算结果的合理性，以及如何生成符合工程要求的报告。作者还强调了模型验证的重要性，并提供了多种验证方法，这促使我们在使用软件前，能够有意识地去检查和验证我们的模型。例如，在书中，作者会通过一些示例，展示如何通过修改网格密度、改变单元类型或者调整求解参数来优化计算结果，这对于我们在软件中进行迭代优化非常有参考价值。总的来说，这本书虽然不是操作手册，但它为我们提供了一个强大的理论框架和工程思维，让我们在使用任何一款有限元软件时，都能做到心中有数，事半功倍。

评分☆☆☆☆☆

书中对于高级分析技术，特别是动态分析和瞬态分析的阐述，让我印象深刻。压力管道在某些工况下，可能会受到冲击载荷或者经历快速的载荷变化，这需要进行动态分析。作者详细介绍了结构的自由振动分析，包括模态分析的原理和应用，如何通过求解特征值问题来获得结构的固有频率和振型。他解释了为什么了解结构的固有频率对于避免共振至关重要。在瞬态分析方面，书中深入讲解了时间积分算法，如中心差分法、Newmark-β法等，以及它们的稳定性条件和精度。作者通过一个实例，展示了如何模拟管道在突然卸载或冲击载荷作用下的响应过程，包括变形、应力、速度等参数随时间的变化。他还讨论了阻尼效应在动态分析中的作用，以及如何合理地选择阻尼模型。此外，书中还涉及了一些更复杂的分析，比如冲击波传播的数值模拟，以及管道在爆炸或碰撞等极端情况下的动力学行为。作者在讲解这些高级技术时，并没有回避其复杂性，而是通过清晰的逻辑和图示，尽可能地将其阐释清楚。例如，在解释冲击波在管道内传播时，他使用了流体力学中的一些基本概念，并将其与结构动力学相结合。他特别强调了时间步长选择对瞬态分析结果精度的影响。总的来说，这部分内容为工程师处理各种突发性或快速变化的载荷工况提供了坚实的理论基础和技术指导。

评分☆☆☆☆☆

在材料模型方面，这本书给予了我很多新的认知。虽然我之前接触过一些材料力学知识，但对于有限元分析中各种复杂的本构模型，还是感到有些陌生。作者在这一块的讲解非常到位，从最基础的线弹性模型开始，逐步深入到弹塑性、粘弹性和蠕变模型。他不仅解释了这些模型的数学表达式，更重要的是，他结合了不同材料的实际力学行为，说明了每种模型是如何描述这些行为的。例如，在讲解弹塑性模型时，他详细介绍了屈服面的概念、硬化机制（如等向硬化、随动硬化），以及这些机制如何影响材料的卸载和再加载行为。他还讨论了在有限元软件中如何实现这些本构模型，包括积分点的更新算法和数值求解的技巧。我尤其受益于书中关于高温材料特性的讨论，比如蠕变和应力松弛。作者详细介绍了不同蠕变本构模型（如Norton模型、Lorz-Maxwell模型）的原理和适用范围，并展示了如何利用有限元方法来预测管道在高温长期服役下的变形和寿命。他还探讨了热应力和机械应力在高温下的耦合作用。书中还涉及了一些先进的材料模型，如损伤力学模型，用于描述材料在载荷作用下的损伤累积和最终的断裂失效。虽然这部分内容可能稍微有些超出了基础的范畴，但作者的讲解清晰易懂，为我打开了新的视野。

评分☆☆☆☆☆

这本书在处理复杂载荷和边界条件方面，展现出了相当高的专业水准。压力管道往往要承受各种各样的外部作用，比如风载、地震载荷、热应力，以及内部介质的压力和温度变化。作者在书中针对这些典型的载荷工况，详细阐述了如何将其转化为有限元模型中的节点力和面力。我特别注意到，对于分布载荷的处理，书中提供了多种方法，包括等效节点力法、高斯积分法等，并且分析了不同方法的优劣和适用范围。这让我认识到，在实际建模过程中，选择合适的载荷施加方式对于计算精度有着至关重要的影响。在边界条件方面，书中也进行了深入的探讨。约束的设置，无论是固定约束、位移约束还是弹簧约束，都与结构的变形行为息息相关。作者不仅讲解了如何施加这些约束，还重点分析了不恰当的约束可能带来的问题，比如模型刚度过大导致计算失稳，或者约束过于薄弱导致结果偏离实际。例如，在分析地震载荷时，书中详细介绍了如何考虑管道支撑的刚度以及基础的阻尼特性，并给出了相应的有限元建模方法。此外，书中还探讨了接触分析的理论和应用。在一些复杂的管道布置中，不同管道之间或者管道与支撑之间可能存在接触。作者详细介绍了接触算法的原理，以及如何定义接触对、接触类型（如刚性接触、柔性接触）和接触面。这一点在分析管道碰撞、磨损等问题时非常关键。他还举例说明了如何通过增加接触单元来提高接触区域的计算精度。总的来说，这一部分内容对于如何真实地模拟管道在各种复杂环境下的受力状况，提供了非常全面的指导，这对于工程师进行精确的结构评估至关重要。

评分☆☆☆☆☆

对于本书在安全技术方面的深度和广度，我感到非常满意。压力管道的安全关乎重大，而这本书提供了一套系统的评估和预测方法。除了前面提到的失效模式分析，书中还详细阐述了管道系统的可靠性评估。作者介绍了常用的可靠性指标，如失效率、平均故障间隔时间（MTBF），并展示了如何利用有限元分析的结果来计算这些指标。他强调了概率性分析的重要性，并介绍了多种概率方法，如蒙特卡洛模拟、一次二阶矩方法（FORM）等。在考虑外部环境因素方面，书中也进行了深入的探讨。例如，对于埋地管道，作者详细介绍了土壤的力学特性如何影响管道的受力，以及如何通过耦合分析来模拟这种影响。他还讨论了腐蚀对管道强度的影响，以及如何通过有限元模型来评估腐蚀损伤的后果。书中还涉及了管道连接件（如法兰、弯头、三通）的分析。这些部件往往是应力集中的区域，作者提供了如何对其进行精细建模和分析的方法，以确保连接的可靠性。我尤其印象深刻的是，书中对于管道在极端载荷下的行为进行了详细的分析。例如，管道在地震作用下的动力学响应，以及在爆炸或火灾等事故情况下的行为。作者提供了相应的数值模拟方法和评估准则。

评分☆☆☆☆☆

对于我这种在实际工程中经常需要处理各种非线性问题的人来说，书中关于材料非线性和几何非线性的章节，简直是及时雨。材料非线性，比如屈服、塑性变形，在压力管道的分析中是无法回避的。作者并没有简单地给出几个模型，而是详细讲解了不同本构模型的理论基础，比如von Mises屈服准则、Prager-Ziegler硬化模型等，并分析了它们在描述不同材料行为时的适用性。更重要的是，书中提供了如何将这些非线性材料模型在有限元软件中实现的方法，包括单元材料属性的定义、积分点的应力应变更新算法等。我尤其受益于书中关于加载步和增量法的讨论，作者清楚地解释了为什么需要将复杂的非线性分析分解成一系列小的加载步，以及如何在每一步中进行迭代求解。几何非线性，也就是在变形过程中，结构的刚度会发生显著变化，这在分析大型变形、屈曲等现象时至关重要。书中详细介绍了如何建立考虑几何变化的非线性方程组，以及如何进行收敛性判定。例如，在分析高温高压下管道的蠕变行为时，书中结合了材料的蠕变本构模型和时间的积分，展示了如何通过有限元方法预测管道在长期服役过程中的变形累积。他通过一个具体的案例，展示了如何定义蠕变参数，以及如何设置时间积分步长来获得可靠的分析结果。我发现，书中对于大变形分析的讲解，使用了非常形象的比喻，例如将橡皮筋拉伸的过程来类比结构的变形，这使得抽象的数学概念变得易于理解。书中还涉及了一些接触非线性问题，这与我前面提到的接触分析有所交叉，但在这里更侧重于描述接触状态变化带来的刚度变化。

评分☆☆☆☆☆

在安全技术这块，这本书给我的启发非常大，尤其是关于失效模式分析的部分。压力管道的失效可能由多种原因引起，比如过载、腐蚀、疲劳、屈曲等等。作者在书中并没有笼统地谈论失效，而是针对不同的失效模式，详细介绍了如何利用有限元分析来预测和评估风险。例如，对于屈曲失效，书中详细介绍了临界屈曲载荷的计算方法，包括特征值屈曲分析和弧长法等非线性屈曲分析。他通过一个受压圆筒的例子，演示了如何通过有限元模型来预测其发生失稳的临界压力。对于疲劳分析，书中也提供了相应的技术手段。虽然有限元分析本身主要提供应力应变数据，但作者详细阐述了如何将这些数据与疲劳寿命预测模型（如S-N曲线、ε-N曲线）相结合，来评估管道在循环载荷下的寿命。他还探讨了如何考虑应力集中对疲劳寿命的影响。我印象最深刻的是，书中对于断裂力学与有限元方法的结合。作者介绍了如何利用有限元法来计算裂纹尖端的应力强度因子，并结合断裂韧度等参数，来评估管道在存在裂纹时的抗断裂能力。他还讨论了裂纹扩展的数值模拟方法。在书中，作者还提到了概率性安全评估（PSA）的思想，并展示了如何利用有限元分析的结果作为PSA模型的基础数据，来量化管道失效的概率。总的来说，这部分内容让我看到了有限元分析不仅仅是一个计算工具，更是提升管道结构安全性的重要手段，它能够帮助工程师提前识别潜在风险，并采取有效的预防措施。