巖土工程有限元分析

前言

　　用有限元解決實(shí)際工程問(wèn)題已有三十多年歷史，由于巖土工程問(wèn)題的特殊性，近期才將該方法大量用于巖土工程問(wèn)題中，因此在巖土工程領(lǐng)域介紹有限元方法的書(shū)籍較少?！　《嗄陙?lái)，英國(guó)倫敦帝國(guó)理工學(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(jì)算程序及對(duì)有限元理論的深刻理解，已在有限元計(jì)算方面取得了巨大成就，多年研究經(jīng)驗(yàn)表明，合理使用有限元方法可以為實(shí)際工程問(wèn)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(shí)，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(shí)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(yùn)用計(jì)算結(jié)果的工程師不了解其局限性和缺陷，近年來(lái)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(qiáng)調(diào)這個(gè)問(wèn)題。這個(gè)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(qiáng)烈要求及鼓勵(lì)促使我們撰寫這套書(shū)。　　這套書(shū)主要介紹巖土工程有限元方法的應(yīng)用，具體包括：　?。?）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(diǎn)。　?。?）如何評(píng)價(jià)、比較商業(yè)軟件的計(jì)算能力?！　。?）有限元計(jì)算結(jié)果可信度的判斷?！　。?）用計(jì)算實(shí)例說(shuō)明數(shù)值分析的局限性及利弊。　　本套書(shū)主要面向商業(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(jí)本科生或研究生。為達(dá)到淺顯易懂的目的，本書(shū)理論部分用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)矩陣表示，沒(méi)有使用張量符號(hào)?！　★@然，這套書(shū)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(zhǎng)的篇幅；其二，我們的研究經(jīng)驗(yàn)有限。因此這套書(shū)側(cè)重介紹我們已經(jīng)熟練掌握并對(duì)工程師有幫助的內(nèi)容，僅含靜力分析部分，不介紹動(dòng)力響應(yīng)。即便如此，集中在一本書(shū)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(shū)。

內(nèi)容概要

本書(shū)系統(tǒng)介紹了巖土工程數(shù)值分析理論及相關(guān)知識(shí)，闡述了數(shù)值計(jì)算的優(yōu)勢(shì)及不足、限制和缺陷，幫助讀者對(duì)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(wèn)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(jiǎn)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(jì)算和傅里葉級(jí)數(shù)有限元法等。為使讀者對(duì)有限元數(shù)值分析有全面深入的了解，本書(shū)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(shū)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(jiǎn)介

David M．Potts英國(guó)皇家工程院院士，英國(guó)巖土工程協(xié)會(huì)會(huì)員。在倫敦國(guó)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(guó)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(shí)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(guó)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(jiǎng)?wù)潞酮?jiǎng)勵(lì)。同時(shí)也是英國(guó)GCG計(jì)算有限公司經(jīng)理，并在國(guó)際土力學(xué)及基礎(chǔ)工程協(xié)會(huì)、英國(guó)土木工程師協(xié)會(huì)，英國(guó)結(jié)構(gòu)工程師學(xué)會(huì)及英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)擔(dān)任要職。

書(shū)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(jì)目的  1.4  設(shè)計(jì)要求  1.5  計(jì)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(duì)稱問(wèn)題  1.7  分析方法  1.8  解析解  1.9  簡(jiǎn)單法    1.9.1  極限平衡法    1.9.2  應(yīng)力場(chǎng)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(wèn)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(jiǎn)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(jì)算第12章  傅里葉級(jí)數(shù)有限元法參考文獻(xiàn)符號(hào)表

章節(jié)摘錄

　　1.上限定理　　對(duì)理想塑性材料，由運(yùn)動(dòng)破壞機(jī)理及能量耗散率得到實(shí)際破壞荷載的最小值，該值要么偏危險(xiǎn)，要么等于實(shí)際破壞荷載?！　≡摱ɡ砭褪峭ǔＫf(shuō)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(jī)理與實(shí)際情況的吻合程度。　　2.下限定理　　若能找到整個(gè)區(qū)域的靜力容許應(yīng)力場(chǎng)，即整個(gè)區(qū)域內(nèi)沒(méi)有一處土體違背屈服條件，則與應(yīng)力場(chǎng)對(duì)應(yīng)的荷載就是荷載最大值，或等于實(shí)際破壞荷載?！　∵@就是“下限”定理。靜力容許應(yīng)力場(chǎng)是指與外荷載和體積力平衡的應(yīng)力場(chǎng)。如果不考慮相容條件，會(huì)有很多解，解的精確程度取決于假設(shè)的應(yīng)力場(chǎng)與真實(shí)應(yīng)力場(chǎng)的吻合程度。

圖書(shū)封面

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