巖土工程數(shù)值計算方法實用教程

前言

　　巖土工程是一門集理論性和實踐性為一體的交叉應(yīng)用學(xué)科，廣泛涉及土木、采礦、交通和水電等工程領(lǐng)域。巖土工程的研究對象就是工程巖土體。在漫長的地質(zhì)過程中，巖土體由于多次地質(zhì)構(gòu)造運動和應(yīng)力場的作用，造成了巖土體材料的非均質(zhì)、非連續(xù)和各向異性。巖土工程大多含有多種屬性的材料并處于復(fù)雜的力學(xué)環(huán)境中。工程巖土體的力學(xué)響應(yīng)特性表現(xiàn)出與應(yīng)力路徑、應(yīng)力狀態(tài)及在時間、空間上變化密切相關(guān)的特點.因此，針對這樣一種動態(tài)、復(fù)雜多變的工程巖土體，僅用解析方法求解是困難的。正是巖土工程問題的復(fù)雜性，決定了采用數(shù)值計算分析方法的必要性和重要性?！　”緯髡呓?jīng)過十余年的巖土工程理論教學(xué)和科研實踐，在巖土工程數(shù)值計算分析方面積累了一定的經(jīng)驗和應(yīng)用技巧。為了達(dá)到讓學(xué)生零起點入門、快速掌握巖土工程數(shù)值計算分析的技能，精選了簡明易懂的教學(xué)內(nèi)容和大量的工程應(yīng)用實例，以期學(xué)生能夠在較短時間內(nèi)具備運用數(shù)值計算方法分析問題和解決問題的能力。

內(nèi)容概要

本書系統(tǒng)介紹了巖土工程數(shù)值計算的基本理論和建模方法。本書內(nèi)容分為基礎(chǔ)篇和應(yīng)用篇，由淺入深、循序漸進(jìn)地闡述了數(shù)值計算的基本概念、基礎(chǔ)理論和解算方法?；A(chǔ)篇以有限單元法為主，同時，簡要介紹了有限差分方法；應(yīng)用篇從建模方法和應(yīng)用分析兩個方面重點介紹了目前廣泛使用的巖土工程數(shù)值計算分析軟件，包括有限單元法ANSYS、有限差分法FLAC2D和FLAC3D、離散單元法UDEC、顆粒元法PFC的基本使用和建模方法，并給出大量工程應(yīng)用實例。學(xué)生可以根據(jù)計算對象的幾何與力學(xué)特點，有選擇地學(xué)習(xí)和使用相關(guān)軟件。    本書是學(xué)習(xí)巖土工程數(shù)值計算方法的基礎(chǔ)教材，可供土木、礦業(yè)、交通和水電等領(lǐng)域的高年級本科生和研究生教學(xué)使用，也可供相關(guān)科技人員參考。

書籍目錄

前言緒論  0．1  學(xué)習(xí)本課程的必要性  0．2  有限單元法基本思想  0．3  有限單元法發(fā)展概況  0．4  數(shù)值計算方法的分類  0．5  學(xué)習(xí)要求和方法  習(xí)題與思考題上篇  基礎(chǔ)篇第1章  彈性力學(xué)基本方程及虛位移原理  1．1  概述  1．2  彈性力學(xué)基本方程  1．3  兩種平面問題  1．4  虛位移原理  習(xí)題與思考題第2章  桿系結(jié)構(gòu)有限單元法  2．1  桿系結(jié)構(gòu)的定義  2．2  平面桿系結(jié)構(gòu)有限單元分析  2．3  局部坐標(biāo)系的單元剛度方程  2．4  總體坐標(biāo)系中的單元剛度方程  2．5  總體剛度方程的形成  2．6  總體載荷列陣的形成  2．7  引入邊界條件修正總體剛度方程  2．8  總體剛度方程求解  2．9  計算單元內(nèi)力和應(yīng)力  2．10  逆運算校核計算結(jié)果并求解支座反力  習(xí)題與思考題第3章  平面問題有限單元法  3．1  平面問題的單元劃分  3．2  單元位移函數(shù)及插值函數(shù)  3．3  單元應(yīng)力矩陣和單元應(yīng)變矩陣  3．4  單元剛度方程  3．5  單元等效結(jié)點載荷列陣  3．6  總體剛度方程的建立  3．7  修正和求解總體剛度方程  3．8  計算單元應(yīng)變和應(yīng)力  習(xí)題與思考題第4章  等參單元  4．1  概述  4．2  等參數(shù)單元形狀函數(shù)  4．3  坐標(biāo)變換  4．4  平面四邊形等參單元計算  4．5  平面三角形等參單元計算  習(xí)題與思考題第5章  非線性問題有限單元分析  5．1  概述  5．2  非線性問題的基本分析方法  5．3  彈塑性問題的解法  5．4  幾何非線性問題求解  5．5  雙重非線性問題  習(xí)題與思考題第6章  有限差分法  6．1  概述  6．2  有限差分法理論基礎(chǔ)  6．3  平面問題有限差分計算原理  6．4  三維問題有限差分計算原理  習(xí)題與思考題下篇  應(yīng)用篇第7章  ANSYS建模方法與應(yīng)用實例  7．1  概述  7．2  功能特色  7．3  基本原理  7．4  建模方法  7．5  隧道開挖襯砌結(jié)構(gòu)變形與受力計算分析  7．6  基坑分步開挖過程支護(hù)受力與變形分析  習(xí)題與思考題第8章  FJAC2D建模方法與應(yīng)用實例  8．1  概述  8．2  程序簡介  8．3  本構(gòu)模型  8．4  建模方法  8．5  解題技巧  8．6  基坑土釘支護(hù)與預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)對比分析  8．7  失穩(wěn)加筋擋土墻加固力學(xué)效果分析  8．8  受古滑面影響的自然邊坡穩(wěn)定性分析  習(xí)題與思考題第9章  FLAC3D建模方法與應(yīng)用實例  9．1  概述  9．2  程序簡介  9．3  基本原理  9．4  建模方法  9．5  解題技巧  9．6  樁-土相互作用數(shù)值計算分析  9．7  地鐵車站明挖法施工穩(wěn)定性分析  9．8  雙隧道盾構(gòu)法施工安全評價分析  習(xí)題與思考題第10章  UDEC建模方法與應(yīng)用實例  10．1  概述  10．2  程序簡介  10．3  基本原理  10．4  建模方法  10．5  受優(yōu)勢結(jié)構(gòu)面控制的邊坡變形效應(yīng)分析  10．6  節(jié)理化巷道掘進(jìn)錨網(wǎng)噴支護(hù)效果分析  10．7  深部隧道開挖圍巖能量計算及主應(yīng)力變化特征分析  習(xí)題與思考題第11章  PFC建模方法與應(yīng)用實例  11．1  概述  11．2  程序簡介  11．3  基本原理  11．4  建模方法  11．5  巖土類試樣雙軸試驗數(shù)值模擬分析  11．6  土體壓裂注漿流一固耦合數(shù)值試驗分析  11．7  半明半暗隧道開挖與支護(hù)過程分析  習(xí)題與思考題參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　從經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學(xué)派生出來的結(jié)構(gòu)矩陣分析方法很早就用于結(jié)構(gòu)工程的復(fù)雜剛架體系的力學(xué)分析。1943年，Courant第一個假設(shè)翹曲函數(shù)在一個人為劃分的三角形單元集合體的每個單元上為簡單的線性函數(shù)，求得了St.Venant扭轉(zhuǎn)問題近似解，從而提出有限單元法的基本思想?！　?956年，Turner、Clough等在進(jìn)行飛機結(jié)構(gòu)分析時完善和發(fā)展了有限單元法：將結(jié)構(gòu)矩陣位移法的原理和方法推廣應(yīng)用于彈性力學(xué)平面問題，將一個彈性連續(xù)體假想地劃分為一系列三角形（單元），將每個單元角點的位移作為優(yōu)先解決的未知量，在滿足一定條件的情況下，對整個求解域構(gòu)造分片連續(xù)的位移場，使建立位移場困難的問題得到解決。他們的研究工作成為有限單元法的第一個成功嘗試。之后，單元結(jié)點力和結(jié)點位移之間單元特性問題（單元剛度矩陣）也獲得了解決，用三角形單元可求得平面應(yīng)力問題的近似解?！　≡缙诘挠邢迒卧ń⒃谔撐灰圃砘蜃钚菽茉淼幕A(chǔ)上，有清晰的物理概念，但由于受當(dāng)時計算技術(shù)的制約，這種方法還難以應(yīng)用到工程實際，應(yīng)用上有很大的局限性。到20世紀(jì)60年代以后，隨著計算機硬件技術(shù)和計算理論的飛速進(jìn)步，有限單元法也得以逐步完善和提高，在計算方法和實用性方面都獲得了長足的發(fā)展。

圖書封面

圖書標(biāo)簽Tags

無

評論、評分、閱讀與下載

---

    巖土工程數(shù)值計算方法實用教程 PDF格式下載

---