橋梁結(jié)構(gòu)有限元分析

內(nèi)容概要

本書在桿系結(jié)構(gòu)有限元基本理論的基礎(chǔ)上，分別就橋梁結(jié)構(gòu)分析中的靜力、動(dòng)力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題，建立了有限元求解的程序?qū)崿F(xiàn)流程，并通過自編的2DSAP程序，詳細(xì)介紹了有限元分析的實(shí)現(xiàn)過程。同時(shí)，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)分析中的荷載橫向分布、內(nèi)力影響線、預(yù)應(yīng)力效應(yīng)、混凝土收縮、徐變效應(yīng)、溫度效應(yīng)等問題的有限元分析方法，進(jìn)行了詳細(xì)的講述。針對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，介紹了進(jìn)行結(jié)構(gòu)有限元分析的建模方法和分析要點(diǎn)。    本書可作為橋梁工程專業(yè)碩士研究生的程序設(shè)計(jì)類課程和土木工程專業(yè)(橋梁工程)本科生橋梁電算類課程的教學(xué)用書，同時(shí)可供從事橋梁結(jié)構(gòu)分析的相關(guān)技術(shù)人員參考。

書籍目錄

前言第1章  桿系結(jié)構(gòu)有限元分析基本原理  1.1  引言  1.2  局部坐標(biāo)系下的單元?jiǎng)偠染仃嚰白鴺?biāo)變換    1.2.1  鉸接桿單元?jiǎng)偠染仃?   1.2.2  梁?jiǎn)卧獎(jiǎng)偠染仃?   1.2.3  單元?jiǎng)偠染仃嚨男再|(zhì)及力學(xué)意義    1.2.4  坐標(biāo)變換  1.3  結(jié)點(diǎn)靜力平衡方程組和結(jié)構(gòu)剛度矩陣  1.4  等效結(jié)點(diǎn)荷載    1.4.1  移置原理    1.4.2  幾種典型荷載的等效結(jié)點(diǎn)荷載    1.4.3  結(jié)點(diǎn)荷載總矢量  1.5  支承約束及強(qiáng)迫位移的處理方法    1.5.1  支承約束條件的處理方法    1.5.2  強(qiáng)迫位移的處理方法  1.6  桿系結(jié)構(gòu)有限元法小結(jié)第2章  桿系結(jié)構(gòu)有限元靜力分析程序系統(tǒng)  2.1  概述  2.2  結(jié)構(gòu)剛度矩陣的方陣存儲(chǔ)法  2.3  結(jié)點(diǎn)約束信息表和單元定位數(shù)組    2.3.1  結(jié)點(diǎn)約束信息表    2.3.2  單元定位數(shù)組和受約束結(jié)構(gòu)剛度矩陣的組集  2.4  桿系結(jié)構(gòu)計(jì)算程序  2.5  算例及其程序驗(yàn)證第3章  橋梁結(jié)構(gòu)荷載效應(yīng)  3.1  荷載橫向分布影響線計(jì)算    3.1.1  鉸接板和鉸接梁法    3.1.2  剛接梁法    3.2  橋梁結(jié)構(gòu)縱向影響線計(jì)算  3.3  預(yù)應(yīng)力效應(yīng)分析  3.4  混凝土徐變、收縮效應(yīng)分析    3.4.1  徐變、收縮的數(shù)學(xué)表達(dá)式    3.4.2  徐變、收縮的應(yīng)力應(yīng)變方程    3.4.3  徐變、收縮的有限元求解  3.5  溫度效應(yīng)分析    3.5.1  概述    3.5.2  溫度自應(yīng)力的計(jì)算    3.5.3  超靜定結(jié)構(gòu)的溫度次內(nèi)力及次應(yīng)力第4章  橋梁結(jié)構(gòu)屈曲穩(wěn)定分析  4.1  桿系結(jié)構(gòu)穩(wěn)定分析基本理論    4.1.1  穩(wěn)定理論的發(fā)展    4.1.2  兩類穩(wěn)定問題    4.1.3  穩(wěn)定問題求解方法  4.2  第一類穩(wěn)定問題的有限元分析    4.2.1  桿單元的剛度分析    4.2.2  單元?jiǎng)偠染仃嚰办o力計(jì)算  4.3  屈曲臨界荷載求解程序及其算例    4.3.1  結(jié)構(gòu)穩(wěn)定計(jì)算流程    4.3.2  算例及程序驗(yàn)證  4.4  橋梁結(jié)構(gòu)中的屈曲穩(wěn)定問題    4.4.1  橋梁結(jié)構(gòu)中的失穩(wěn)現(xiàn)象    4.4.2  橋梁結(jié)構(gòu)失穩(wěn)驗(yàn)算的階段第5章  橋梁結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析  5.1  橋梁結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)    5.1.1  橋梁固有振動(dòng)分析的有限元法    5.1.2  固有振動(dòng)計(jì)算的程序流程及算例    5.1.3  橋梁結(jié)構(gòu)自振頻率的近似計(jì)算  5.2  橋梁抗震計(jì)算的反應(yīng)譜法    5.2.1  單質(zhì)點(diǎn)彈性體系的地震反應(yīng)譜法    5.2.2  多質(zhì)點(diǎn)體系的反應(yīng)譜分析    5.2.3  設(shè)計(jì)加速度反應(yīng)譜  5.3  橋梁抗震計(jì)算的時(shí)程分析法  5.4  橋梁結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析建模    5.4.1  建模的原則    5.4.2  各類橋型的動(dòng)力分析模型第6章  橋梁結(jié)構(gòu)數(shù)值分析方法  6.1  橋梁結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容和特點(diǎn)    6.1.1  橋梁結(jié)構(gòu)分析的內(nèi)容    6.1.2  橋梁結(jié)構(gòu)分析的特點(diǎn)  6.2  橋梁結(jié)構(gòu)分析的建模方法    6.2.1  結(jié)構(gòu)離散化的基本原則    6.2.2  局部構(gòu)造的模擬方法  6.3  不同類型橋的結(jié)構(gòu)分析    6.3.1  梁式橋的結(jié)構(gòu)分析    6.3.2  拱橋的結(jié)構(gòu)分析    6.3.3  斜拉橋的結(jié)構(gòu)分析    6.3.4  懸索橋的結(jié)構(gòu)分析第7章  橋梁結(jié)構(gòu)有限元程序系統(tǒng)  7.1  2DSAP程序流程及輸入數(shù)據(jù)  7.2  2DSAP源程序參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　第2章　桿系結(jié)構(gòu)有限元靜力分析程序系統(tǒng)　　2.1　概　述　　根據(jù)第1章的內(nèi)容，不難掌握桿系有限元結(jié)構(gòu)分析的基本過程，接下來的工作是如何編制計(jì)算機(jī)程序，完成桿系結(jié)構(gòu)的靜力分析。通常，程序的具體結(jié)構(gòu)是多種多樣的。它取決于預(yù)計(jì)的解題規(guī)模、程序的通用程度以及計(jì)算機(jī)的硬件和軟件系統(tǒng)購(gòu)配置狀況。因而，并不存在某種唯一的最優(yōu)程序結(jié)構(gòu)。另一方面，各種程序系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)在實(shí)質(zhì)上并無顯著的差別。因而，在這里，只著重對(duì)程序的核心部分予以簡(jiǎn)單的分析，希望使讀者掌握基本的數(shù)值解法和程序設(shè)計(jì)能力，而不追求程序細(xì)節(jié)的優(yōu)化?！　【€性結(jié)構(gòu)靜力分析計(jì)算程序的基本內(nèi)容和步驟可表示為如圖　　2.1所示的粗略框圖。在框圖中，矩陣K指的是受約束結(jié)構(gòu)的總剛度矩陣，δ是獨(dú)立結(jié)點(diǎn)位移列矢量，P為與δ相應(yīng)的結(jié)點(diǎn)荷載總矢量?！　≡谡麄€(gè)計(jì)算中，對(duì)程序的效率影響最大的是結(jié)構(gòu)剛度矩陣的存儲(chǔ)方式和組集方法以及求解線性方程組的算法。這部分內(nèi)容在讀者需要編者計(jì)算機(jī)程序時(shí)可參閱結(jié)構(gòu)有限元的相關(guān)資料?！　≡诮Y(jié)構(gòu)剛度矩陣的存儲(chǔ)方式和組集方法以及求解線性方程組的算法中，通常采用的技術(shù)有以下幾點(diǎn)?！　。?）結(jié)構(gòu)剛度矩陣是具有高度稀疏性的對(duì)稱正定矩陣。一般，總剛度矩陣的元素?cái)?shù)量是很大的，采用壓縮存儲(chǔ)形式是絕對(duì)必要的。等帶寬存儲(chǔ)和變帶寬存儲(chǔ)這兩種最常用的存儲(chǔ)方式，它們都適用于線性方程組的直接解法，也適用于迭代解法?！　。?）無論是等帶寬存儲(chǔ)還是變帶寬存儲(chǔ)，都可利用結(jié)構(gòu)剛度矩陣的對(duì)稱性，只存儲(chǔ)剛度矩陣的上三角部分或下三角部分。　　……

編輯推薦

　　作為一名從事橋梁相關(guān)工作的技術(shù)人員，在使用現(xiàn)有軟件進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析時(shí)，如果能夠?qū)Y(jié)構(gòu)有限元方法的基本理論、編程原理有所了解，并能掌握不同橋梁結(jié)構(gòu)體系的建模重點(diǎn)，那么對(duì)靈活使用現(xiàn)有軟件、甚至從事軟件研發(fā)都有很大的幫助。 本書在桿系結(jié)構(gòu)有限元基本理論的基礎(chǔ)上，分別就橋梁結(jié)構(gòu)分析中的靜力、動(dòng)力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問題，建立了有限元求解的程序?qū)崿F(xiàn)流程，并通過自編的2DSAP程序，詳細(xì)介紹了有限元分析的實(shí)現(xiàn)過程。

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