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古泉，黄素蓉 著

图书标签:

• OpenSees
• 结构分析
• 有限元
• 教程
• 工程结构
• 地震工程
• 计算力学
• 软件应用
• 数值方法
• 结构建模

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030518088

版次：31

商品编码：12069803

包装：平装

开本：16开

出版时间：2017-04-01

页数：187

字数：232000

正文语种：中文

内容简介

《OpenSees实用教程》深入浅出地介绍非线性有限元计算软件OpenSees的基本建模与编程的方法，针对初学者设计了一系列循序渐进的算例，介绍编译和添加新材料方法，帮助使用者快速掌握OpenSees用法与编程。

目录

目录
第一部分 OpenSees的使用 1
1.1 下载与运行 1
1.2 简单算例设计方法 4
1.3 简单的Tcl语法介绍 9
1.3.1 Tcl与OpenSees 9
1.3.2 基本语法 10
1.3.3 变量 12
1.3.4 表达式 13
1.3.5 字符串操作 15
1.3.6 列表 16
1.3.7 控制结构 17
1.3.8 过程 20
1.3.9 文件操作 20
1.4 框架结构分析 21
1.4.1 二维弹性竖向悬臂梁的静、动力分析 21
1.4.2 二维非弹性混凝土门式框架的静力和动力分析 28
1.4.3 二维纤维截面混凝土门式刚架的静、动力分析 36
1.4.4 三维框架结构地震下的响应分析 44
1.5 土-结构相互作用体系 55
1.6 流固耦合体系 72
1.7 砂土液化数值分析 78
1.8 数值优化 84
1.8.1 基于SNOPT优化 84
1.8.2 实例分析 87
1.9 基于CS技术的OpenSees耦合计算方法 93
1.10 OpenSees的前后处理软件GID介绍 99
1.10.1 GID的基本用法 99
1.10.2 OpenSees的问题类型定义(GID) 103
1.10.3 OpenSees的前处理实现方法 108
1.10.4 OpenSees的后处理实现方法 109
1.10.5 实例 112
第二部分 OpenSees编程基础 120
2.1 下载与编译 120
2.1.1 下载OpenSees源代码 120
2.1.2 下载并安装TCL 122
2.1.3 下载并安装Visual Studio 2010 123
2.1.4 测试Visual Studio是否安装成功 123
2.1.5 编译OpenSees源代码 125
2.2 C++基本语法 130
2.2.1 OOP与C++ 131
2.2.2 C++基本语法概述 131
2.2.3 变量与常量 133
2.2.4 表达式与运算符 135
2.2.5 函数 137
2.2.6 控制程序流程 139
2.2.7 数组与指针 143
2.2.8 类与对象 145
2.2.9 继承 150
2.2.10 多态 153
2.3 OpenSees添加material 154
2.3.1 添加新材料背景 155
2.3.2 代码修改过程 156
2.3.3 建立Tcl模型，调试程序 169
2.4 OpenSees添加一维理想弹塑性材料 172
2.4.1 添加新材料背景资料介绍 172
2.4.2 配置开发环境 173
2.4.3 代码修改过程 173
2.4.4 建立Tcl模型，调试程序 184
索引 188

《结构分析与模拟：理论、方法与实践》 内容简介 本书是一部全面深入探讨结构分析与模拟的专著，旨在为土木工程师、结构工程师、机械工程师以及对工程模拟感兴趣的研究人员提供坚实的理论基础、先进的计算方法和丰富的实践经验。本书内容广泛，涵盖了从基础力学理论到复杂工程结构的数值分析，力求为读者构建一个系统、完整的知识体系，提升解决实际工程问题的能力。 第一部分：结构分析基础理论 本部分聚焦于结构分析的核心理论，为后续的数值模拟打下坚实基础。 绪论：工程结构与分析的重要性 工程结构的多样性及其在现代社会中的关键作用（桥梁、建筑、航空航天、机械设备等）。 结构失效的潜在后果，强调精确分析与模拟的必要性。 结构分析的历史沿革与发展趋势，从早期手工计算到现代高性能计算。 数值模拟在结构设计、优化、安全评估和灾害预测中的核心地位。 本书的写作宗旨、目标读者与学习路径建议。 材料力学基础 应力与应变： 详细阐述应力张量、应变张量，以及它们与外力的关系。介绍不同应力状态（拉伸、压缩、剪切、弯曲、扭转）下的应力分布规律。深入探讨应变的概念，包括几何应变和物理应变，以及它们与位移的关系。 本构关系： 详细介绍线弹性、弹塑性、粘弹性、损伤等多种材料本构模型。重点讲解各模型的物理意义、数学描述和适用范围。讨论材料非线性行为（屈服、强化、断裂）的模拟方法。 材料强度理论： 介绍Tresca（最大剪应力）理论、Von Mises（最大畸变能）理论等屈服准则，以及它们在塑性分析中的应用。讨论疲劳、断裂等强度问题。 杆件与梁的受力分析： 深入分析轴力、剪力、弯矩、扭矩等内力及其在截面上的分布。推导梁的弯曲微分方程、剪应力公式，讲解圣维南原理。 结构力学基础 静力平衡与动力平衡： 详细阐述力的平衡条件、力矩的平衡条件，以及它们在静力分析中的应用。引入惯性力，建立动力平衡方程，为动力分析奠定基础。 结构体系的分类与自由度： 介绍梁、桁架、框架、薄壳、板等典型结构体系，分析它们的静不定度。明确结构体系的自由度及其在数值建模中的意义。 能量原理： 详细介绍虚功原理（虚位移法、虚力法）、卡氏定理（最小势能原理、最小余能原理）。阐述这些能量原理在推导结构方程中的应用，以及它们在变分法中的重要作用。 结构荷载与边界条件： 讲解各种荷载类型（集中力、均布力、移动荷载、温度荷载、地震荷载等）的表示方法。强调边界条件（固定、铰接、自由、弹性约束）对结构响应的关键影响。 第二部分：数值分析方法 本部分将重点介绍结构分析中主流的数值计算方法，使读者能够理解并掌握其实现原理。 有限差分法 (FDM) 基本思想与离散化： 介绍将连续域离散为节点网格的思想。阐述如何用差商近似取代微分算子，将偏微分方程转化为代数方程组。 差分格式的建立： 讲解前向差分、后向差分、中心差分等基本差分格式，以及它们在不同阶导数近似中的应用。 边界条件的离散化： 介绍如何将各种边界条件转化为节点处的代数方程。 FDM在简单结构问题中的应用： 以一维梁的挠度计算、二维平板的应力分析为例，展示FDM的求解过程。 FDM的优缺点与适用范围。 有限元法 (FEM) 基本原理与离散化： 深入阐述将连续区域划分为若干个相互连接的有限单元的思想。介绍单元节点、单元域、形函数等基本概念。 单元分析： 形函数（插值函数）的构造： 详细介绍拉格朗日形函数、Hermite形函数等，以及它们在描述单元内位移场中的作用。 单元刚度矩阵的推导： 以一维杆单元、梁单元为例，详细推导其刚度矩阵。讲解如何利用虚功原理或变分原理获得单元刚度矩阵。 单元荷载向量的计算： 讲解如何将节点外力、体力、面力等转化为节点荷载向量。 单元几何非线性与材料非线性的处理： 简要介绍单元层合、塑性力矩等概念。 整体分析： 组装整体刚度矩阵： 介绍单元刚度矩阵向整体刚度矩阵的组装过程（直接刚度法、变分法）。 整体平衡方程的建立： 形式为 [K]{u} = {F}，其中 [K] 为整体刚度矩阵，{u} 为节点位移向量，{F} 为整体节点荷载向量。 边界条件的施加： 详细介绍如何处理固定边界、位移约束、荷载边界等。 求解节点位移： 介绍Gauss消元法、Crout分解法、迭代法等线性方程组的求解算法。 后处理： 如何根据节点位移计算单元内力、应力、应变等。 高阶单元与奇异单元： 介绍更高阶形函数单元的优势，以及奇异单元在处理裂纹尖端等问题中的应用。 FEM的优缺点与适用范围。 其他数值方法简介 边界元法 (BEM)： 介绍其基本原理，特别是在无限域和半无限域问题中的优势。 离散元法 (DEM)： 介绍其在模拟颗粒流、岩土工程等离散介质中的应用。 谱方法 (Spectral Methods)： 简介其在高精度计算中的应用。 第三部分：结构动力学分析 本部分将重点关注结构在动态荷载作用下的响应分析。 自由振动分析（模态分析） 动力平衡方程： 建立结构在无外力作用下的运动方程：[M]{ddot{u}} + [K]{u} = {0}，其中 [M] 为质量矩阵。 固有频率与振型： 介绍如何求解特征值问题 [K]{φ} = ω²[M]{φ}，得到结构的固有频率（圆频率）和振型。 振型叠加法： 介绍如何利用振型将结构响应分解为模态响应的叠加。 瑞利商 (Rayleigh Quotient)： 介绍其在估算结构固有频率中的应用。 受迫振动分析 瞬态动力分析 (Transient Dynamic Analysis) 基本方程： [M]{ddot{u}} + [C]{dot{u}} + [K]{u} = {F(t)}，其中 [C] 为阻尼矩阵。 阻尼模型： 介绍瑞利阻尼、库仑阻尼等。 求解方法： 直接积分法： 详细介绍中心差分法、Wilson-θ法、Newmark-β法等显式与隐式数值积分方法。分析各方法的稳定性、精度和收敛性。 模态叠加法： 介绍如何将动力方程解耦，并利用模态响应进行叠加，特别是在线弹性结构中的应用。 稳态动力分析 (Steady-State Dynamic Analysis) 谐响应分析： 介绍结构在周期性荷载作用下的稳态响应，包括幅值和相角。 频率响应分析： 介绍结构在不同频率激励下的响应特性。 地震工程中的动力分析 地震波的传播与模拟： 介绍地震波的生成与传播机制。 地震动记录与谱分析： 介绍加速度时程记录、反应谱、功率谱密度等在地震工程中的应用。 基于时程的地震反应分析： 详细讲解如何利用地震动时程作为输入进行瞬态动力分析。 基于反应谱的分析方法： 介绍如何使用反应谱进行简化分析。 非线性动力学分析 几何非线性： 考虑大位移、大转动对结构刚度的影响。 材料非线性： 考虑材料的塑性、损伤、断裂等行为对结构动力响应的影响。 接触非线性： 考虑结构部件之间的接触与碰撞。 隐式与显式求解器的选择与应用。 第四部分：高级主题与工程应用 本部分将拓展到更复杂的问题和实际工程中的应用。 结构稳定性分析 屈曲分析： 介绍结构的临界屈曲荷载计算，包括欧拉临界荷载等。 非线性屈曲分析： 考虑几何非线性与材料非线性耦合的屈曲行为。 结构可靠性与不确定性分析 随机变量与概率模型： 介绍荷载、材料参数等变量的不确定性表示。 可靠度指标与失效概率计算： 介绍Monte Carlo模拟、一次二阶矩（FORM）、二次二阶矩（SORM）等方法。 结构优化设计 拓扑优化、尺寸优化、形状优化。 与数值模拟方法的结合。 断裂力学与损伤分析 断裂韧度、应力强度因子。 疲劳裂纹扩展。 损伤累积模型。 工程案例分析 桥梁结构的动力响应分析： 风振、车辆激励、地震响应。 高层建筑的抗震设计与分析。 机械设备的振动与噪声控制。 岩土工程中的边坡稳定性与固结分析。 航空航天结构的热应力与振动分析。 第五部分：软件应用与实践指导（概述性提及，不具体深入某个软件） 主流结构分析软件介绍： 简要提及ANSYS, ABAQUS, SAP2000, ETABS等常见软件的特点与应用领域。 数值建模的流程： 前处理（几何建模、网格划分）、求解、后处理（结果可视化、提取数据）。 模型验证与确认 (V&V)。 误差控制与网格收敛性分析。 结论 本书致力于为读者提供一个全面、深入且实用的结构分析与模拟知识体系。通过理论讲解、方法介绍和实践案例，本书旨在帮助读者掌握现代结构分析的关键技术，理解数值模拟的精髓，并能将其有效地应用于解决复杂的工程问题，从而在工程设计、安全评估和科学研究中取得更大的成就。本书的编写力求严谨、准确，语言清晰，同时注重启发读者的工程思维和创新能力。

评分☆☆☆☆☆

从一个资深用户的心态来看，这本书最大的价值在于它搭建了一个完善的知识生态系统。它不只是关于软件操作手册的简单升级，它更像是对整个分析范式的重塑。作者巧妙地将底层的数值方法与上层的应用场景进行了无缝对接，使得读者在调用功能时，心中能清晰地映射出背后对应的物理意义和数学模型。此外，书中关于结果后处理和图形展示的章节，也极大地提升了报告的专业度。作者展示了如何利用软件的定制化能力，生成符合国际规范的输出图表，这对于撰写技术报告或进行成果汇报的工作至关重要。总而言之，这本书超越了工具书的范畴，它更像是一份指导工程师实现技术跃迁的行动指南，其深度和广度，足以支撑我未来多年的专业发展。

评分☆☆☆☆☆

初翻阅这本技术手册时，我立刻被其内容构建的逻辑性所折服。它不是那种零散地堆砌知识点的资料汇编，而是一条清晰、连贯的学习路径。作者似乎非常清楚初学者在面对复杂软件时的困惑点，所以每一章节的过渡都处理得极其自然，仿佛是一位经验丰富的前辈在手把手地引导。从最基础的语法介绍到高级模块的调用，层次分明，步步深入。尤其是对于那些核心算法的解释部分，作者采用了多角度的阐述方式，结合了理论推导和实际案例的对比，这种严谨又不失温度的讲解方式，极大地降低了学习的门槛。我感觉自己不是在被动地接受信息，而是在主动地参与一个探索结构分析奥秘的过程。这种精心编排的叙事结构，对于想要系统掌握某一领域知识的工程师来说，是极其宝贵的财富。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计得非常吸引人，那种深邃的蓝色调搭配着简洁的白色字体，给人一种专业而又可靠的感觉。我拿到手的时候，首先被它的纸质感所打动，内页采用的纸张厚实，印刷清晰，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。装帧也很考究，平摊在桌面上的时候非常平整，这对于需要对照代码和文字进行学习的读者来说，无疑是一个巨大的加成。我特别欣赏作者在排版上的用心，无论是公式的对齐还是图表的清晰度，都达到了很高的水准。尤其是那些复杂的结构图示，通过细致的线条和恰当的标注，使得原本晦涩难懂的概念变得直观易懂。可以说，从物理接触这本书的那一刻起，我就感受到了它作为一本严肃技术参考书的专业态度。我期待着深入其中，去探索它为我们构建的知识殿堂，我相信这种精良的制作背后，必然凝聚着作者对内容质量的严格把控。

评分☆☆☆☆☆

这本书的实用性简直超乎我的预期。许多同类书籍往往停留在理论层面，或者提供的示例代码过于简化，难以应对实际工程中的复杂工况。然而，这本书不同，它似乎将作者多年的工程实践经验倾注其中。我惊喜地发现，其中涵盖了许多教科书上很少提及的非线性分析技巧、材料模型的定制化方法，以及如何处理边界条件下的奇异性问题。这些“干货”对于在实际项目中遇到瓶颈的设计师来说，简直是雪中送炭。每一个案例分析都配有详细的输入文件解读，甚至连常见错误提示的分析和解决方案也被囊括在内，这表明作者对读者可能遇到的“陷阱”有着深刻的预见。读完一个章节，我不仅学到了“是什么”，更重要的是明白了“为什么这样做”以及“在实际中该如何操作”。

评分☆☆☆☆☆

我花了整整一个下午来研究其中关于时间步长控制和收敛性判据的部分。老实说，这部分内容是结构动力学分析中最容易让人抓狂的。然而，作者在这里的表现堪称教科书级别。他没有简单地罗列公式，而是通过对比不同的求解器（比如隐式与显式）在处理冲击载荷时的性能差异，生动地展示了参数选择对计算结果影响的敏感性。更绝的是，书中还穿插了一些关于计算资源优化的建议，这对于处理大型有限元模型的设计师来说，无疑是极具价值的参考信息。整个段落的论证过程流畅、严密，数据支撑充分，让原本感觉像是玄学的收敛问题，变得清晰可控。这种对细节的极致打磨，体现了作者深厚的学术功底和对工程实际的深刻洞察力。

评分☆☆☆☆☆

第二本讲opensees的书，买来学习学习

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古老师的书是没话说，好！但京东这次的物流速度正是垃圾

评分☆☆☆☆☆

储备货物，特价活动满减，不错啊，很好！！！

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书很不错，内容很深刻

评分☆☆☆☆☆

不错的，刚好要学这个软件，希望能有些帮助

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虽然等了好久，但是书非常值得购买，os入门必备

评分☆☆☆☆☆

包装很结实，书很不错，下次会继续光临的

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