巖土工程有限元分析

前言

　　用有限元解決實際工程問題已有三十多年歷史，由于巖土工程問題的特殊性，近期才將該方法大量用于巖土工程問題中，因此在巖土工程領(lǐng)域介紹有限元方法的書籍較少?！　《嗄陙恚鴤惗氐蹏砉W(xué)院（Imperial College，London）一直走在巖土工程數(shù)值分析的最前沿，憑借自己的計算程序及對有限元理論的深刻理解，已在有限元計算方面取得了巨大成就，多年研究經(jīng)驗表明，合理使用有限元方法可以為實際工程問題提供可靠的數(shù)據(jù)支持?！　r土工程有限元分析不僅要具備土力學(xué)和有限元方面的專業(yè)知識，了解現(xiàn)有本構(gòu)模型的局限性，而且還要熟知軟件的性能，但全面掌握這些知識并不容易，本科生或碩士生的專業(yè)課程很少覆蓋這些內(nèi)容，很多從事有限元分析或運用計算結(jié)果的工程師不了解其局限性和缺陷，近年來我們舉辦為期4天的巖土工程數(shù)值分析短訓(xùn)班就非常強調(diào)這個問題。這個短訓(xùn)班吸引了許多工程界和學(xué)術(shù)界的人員參加，舉辦得很成功，但也暴露出很多工程師不具備有限元分析的基本能力，正是他們的強烈要求及鼓勵促使我們撰寫這套書?！　∵@套書主要介紹巖土工程有限元方法的應(yīng)用，具體包括：　　（1）有限元理論，主要介紹有限元分析中的近似和假設(shè)?！　。?）常用本構(gòu)模型及其優(yōu)缺點?！　。?）如何評價、比較商業(yè)軟件的計算能力。　?。?）有限元計算結(jié)果可信度的判斷?！　。?）用計算實例說明數(shù)值分析的局限性及利弊?！　”咎讜饕嫦蛏虡I(yè)軟件的使用者及研究人員，也適用于巖土工程專業(yè)高年級本科生或研究生。為達(dá)到淺顯易懂的目的，本書理論部分用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)矩陣表示，沒有使用張量符號?！　★@然，這套書不可能涵蓋與巖土工程有關(guān)的所有數(shù)值分析內(nèi)容，其一，涉及的領(lǐng)域太多，全部覆蓋這些內(nèi)容需要很長的篇幅；其二，我們的研究經(jīng)驗有限。因此這套書側(cè)重介紹我們已經(jīng)熟練掌握并對工程師有幫助的內(nèi)容，僅含靜力分析部分，不介紹動力響應(yīng)。即便如此，集中在一本書中介紹仍不合適，于是將其分為《巖土工程有限元分析：理論》和《巖土工程有限元分析：應(yīng)用》兩本書。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)介紹了巖土工程數(shù)值分析理論及相關(guān)知識，闡述了數(shù)值計算的優(yōu)勢及不足、限制和缺陷，幫助讀者對數(shù)值分析結(jié)果作出準(zhǔn)確判斷。內(nèi)容覆蓋巖土工程分析總論、線彈性有限元理論、巖土工程問題分析、土的力學(xué)性質(zhì)、彈性本構(gòu)模型、彈塑性力學(xué)性質(zhì)、簡單彈塑性本構(gòu)模型、高等本構(gòu)模型、材料非線性有限元理論、滲流和固結(jié)、三維有限元計算和傅里葉級數(shù)有限元法等。為使讀者對有限元數(shù)值分析有全面深入的了解，本書側(cè)重理論介紹，應(yīng)用分析在《巖土工程有限元分析：應(yīng)用》中介紹。    本書可作為巖土工程及結(jié)構(gòu)工程專業(yè)研究生教材，也可供廣大土木工程領(lǐng)域的工程技術(shù)人員和科研人員學(xué)習(xí)參考。

作者簡介

David M．Potts英國皇家工程院院士，英國巖土工程協(xié)會會員。在倫敦國王學(xué)院獲得土木工程專業(yè)學(xué)士學(xué)位，后又相繼獲得劍橋大學(xué)哲學(xué)博士學(xué)位和倫敦帝國理工學(xué)院理學(xué)博士學(xué)位。博士畢業(yè)在劍橋大學(xué)工作一段時間后，到荷蘭Shell Research Laboratories從事海洋巖土工程研究。1979年回到倫敦帝國理工學(xué)院工作，現(xiàn)任土木及環(huán)境工程系副主任，巖土工程專業(yè)教授，發(fā)表了大量的學(xué)術(shù)論文并榮獲各種獎?wù)潞酮剟?。同時也是英國GCG計算有限公司經(jīng)理，并在國際土力學(xué)及基礎(chǔ)工程協(xié)會、英國土木工程師協(xié)會，英國結(jié)構(gòu)工程師學(xué)會及英國標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會擔(dān)任要職。

書籍目錄

譯者的話前言第1章  巖土工程分析總論  1.1  引言  1.2  概述  1.3  設(shè)計目的  1.4  設(shè)計要求  1.5  計算理論    1.5.1  總控制方程    1.5.2  平衡方程    1.5.3  幾何方程    1.5.4  平衡及相容條件    1.5.5  本構(gòu)方程  1.6  幾何假定    1.6.1  平面應(yīng)變    1.6.2  軸對稱問題  1.7  分析方法  1.8  解析解  1.9  簡單法    1.9.1  極限平衡法    1.9.2  應(yīng)力場滑移線法    1.9.3  極限分析法    1.9.4  討論  1.10  數(shù)值分析    1.10.1  彈性地基梁法    1.10.2  完全數(shù)值分析  1.11  小結(jié)第2章  線彈性有限元理論第3章  巖土工程問題分析第4章  土的力學(xué)性質(zhì)第5章  彈性本構(gòu)模型第6章  彈塑性力學(xué)性質(zhì)第7章  簡單彈塑性本構(gòu)模型第8章  高等本構(gòu)模型第9章  材料非線性有限元理論第10章  滲流和固結(jié)第11章  三維有限元計算第12章  傅里葉級數(shù)有限元法參考文獻(xiàn)符號表

章節(jié)摘錄

　　1.上限定理　　對理想塑性材料，由運動破壞機理及能量耗散率得到實際破壞荷載的最小值，該值要么偏危險，要么等于實際破壞荷載。　　該定理就是通常所說的“上限”定理。由于不考慮靜力平衡，因此有很多解，解的精確程度取決于假設(shè)的破壞機理與實際情況的吻合程度?！　?.下限定理　　若能找到整個區(qū)域的靜力容許應(yīng)力場，即整個區(qū)域內(nèi)沒有一處土體違背屈服條件，則與應(yīng)力場對應(yīng)的荷載就是荷載最大值，或等于實際破壞荷載?！　∵@就是“下限”定理。靜力容許應(yīng)力場是指與外荷載和體積力平衡的應(yīng)力場。如果不考慮相容條件，會有很多解，解的精確程度取決于假設(shè)的應(yīng)力場與真實應(yīng)力場的吻合程度。

圖書封面

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