土木工程數(shù)值計(jì)算方法與仿真技術(shù)

內(nèi)容概要

《土木工程數(shù)值計(jì)算方法與仿真技術(shù)》根據(jù)東北大學(xué)近年來(lái)為土木工程專(zhuān)業(yè)本科生和研究生開(kāi)設(shè)的有限元數(shù)值分析及應(yīng)用的課程的內(nèi)容編著而成。東北大學(xué)土木工程研究所開(kāi)設(shè)的“有限元法及程序設(shè)計(jì)”及“大型有限元分析軟件在工程中的應(yīng)用”課程已近十年，并在有限元數(shù)值分析理論及其在土木工程應(yīng)用方面取得了一定成果。編寫(xiě)《土木工程數(shù)值計(jì)算方法與仿真技術(shù)》的主要目的是為本科生和研究生進(jìn)行土木工程的有限元分析打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，既注意到了力學(xué)分析上的基礎(chǔ)性，又側(cè)重土木工程應(yīng)用上的實(shí)用性，比較系統(tǒng)地闡述了有限元數(shù)值分析基本理論和工程應(yīng)用的基本方法，對(duì)以往土木工程數(shù)值分析的科研成果進(jìn)行了分類(lèi)總結(jié)，形成了多個(gè)實(shí)用的數(shù)值分析實(shí)例。

作者簡(jiǎn)介

梁力，1982年2月畢業(yè)于東北大學(xué)工程力學(xué)專(zhuān)業(yè)，長(zhǎng)期從事教學(xué)與科研工作，現(xiàn)任東北大學(xué)資源與土木工程學(xué)院教授、博士生導(dǎo)師，土木工程研究所所長(zhǎng)。曾作為中英聯(lián)合培養(yǎng)的博士研究生在英國(guó)威爾士斯望西大學(xué)土木工程系留學(xué)。遼寧省土木建筑學(xué)會(huì)常務(wù)理事，《橋梁建設(shè)》雜志編委會(huì)委

書(shū)籍目錄

第1章 緒論 　1.1 有限元數(shù)值計(jì)算方法及其工程應(yīng)用 　1.2 計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)的意義與趨勢(shì) 　1.3 現(xiàn)代計(jì)算機(jī)協(xié)同仿真技術(shù)與發(fā)展 　1.4 土木工程數(shù)值計(jì)算與仿真分析軟件簡(jiǎn)介 第2章 有限元數(shù)值計(jì)算和仿真技術(shù)的理論與方法 　2.1 彈性力學(xué)的基本理論與基本方程 　　2.1.1 彈性力學(xué)中的基本概念 　　2.1.2 彈性力學(xué)中的基本假定 　　2.1.3 彈性力學(xué)的兩種平面問(wèn)題 　　2.1.4 平面問(wèn)題的基本方程與邊界條件 　　2.1.5 圣維南原理與疊加原理 　2.2 有限元數(shù)值分析的基本理論與方法 　　2.2.1 有限單元離散 　　2.2.2 位移模式與形函數(shù) 　　2.2.3 虛位移原理與虛功方程 　　2.2.4 單元?jiǎng)偠染仃嚺c整體剛度矩陣 　　2.2.5 計(jì)算荷載的種類(lèi)與數(shù)值處理 　2.3 多媒體技術(shù)與實(shí)現(xiàn)仿真的基本方法 　　2.3.1 多媒體技術(shù)簡(jiǎn)介 　　2.3.2 多媒體協(xié)同設(shè)計(jì)環(huán)境 　　2.3.3 工程研究的多媒體仿真分析 　2.4 線(xiàn)性與非線(xiàn)性有限元數(shù)值求解方法 　　2.4.1 線(xiàn)性代數(shù)方程組的求解 　　2.4.2 工程中的非線(xiàn)性問(wèn)題及特點(diǎn) 　　2.4.3 非線(xiàn)性方程組的求解 　2.5 結(jié)構(gòu)局部與整體穩(wěn)定問(wèn)題的數(shù)值分析 　　2.5.1 結(jié)構(gòu)屈曲基本原理及分類(lèi) 　　2.5.2 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定問(wèn)題計(jì)算方法 　　2.5.3 有限元求解結(jié)構(gòu)屈曲的基本方法 　　2.5.4 應(yīng)用ANSYS求解結(jié)構(gòu)屈曲的實(shí)現(xiàn) 　　2.5.5 非線(xiàn)性屈曲分析的具體注 　2.6 巖土工程問(wèn)題穩(wěn)定性數(shù)值分析方法 　　2.6.1 瑞典圓弧法計(jì)算原理 　　2.6.2 畢肖普法計(jì)算原理 　　2.6.3 簡(jiǎn)布的普遺條分法計(jì)算原理 　2.7 動(dòng)力學(xué)問(wèn)題的基本方程與求解方法 　　2.7.1 動(dòng)力響應(yīng)及荷載類(lèi)型 　　2.7.2 振動(dòng)問(wèn)題與波動(dòng)問(wèn)題 　　2.7.3 動(dòng)力響應(yīng)基本方程與波動(dòng)問(wèn)題的求解 　2.8 滲流與地震反應(yīng)問(wèn)題的數(shù)值求解方法 　　2.8.1 滲流問(wèn)題的數(shù)值求解方法 　　2.8.2 地震反應(yīng)分析的數(shù)值求解方法 　2.9 有限元并行計(jì)算技術(shù)及應(yīng)用前景 　　2.9.1 單元分析的并行計(jì)算 　　2.9.2 總體剛度矩陣的并行裝配 　　2.9.3 約束條件的并行處理 　2.10 參數(shù)化設(shè)計(jì)方法與用戶(hù)可編程特性 　　2.10.1 參數(shù)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言APD 　　2.10.2 參數(shù)化設(shè)計(jì)宏文件 　　2.10.3 ANSYS的用戶(hù)可編程特性 第3章 有限元數(shù)值計(jì)算與仿真分析的前處理方法 第4章 有限元數(shù)值計(jì)算誤差估計(jì)與自適應(yīng)分析方法 第5章 有限元數(shù)值計(jì)算與仿真分析的后處理方法 第6章 土木工程數(shù)值計(jì)算與仿真技術(shù)應(yīng)用實(shí)例 主要參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

有限單元法(Finite Element Method-FEM)這一數(shù)值計(jì)算方法由于計(jì)算機(jī)軟硬件的迅速發(fā)展而越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于工程的許多領(lǐng)域之中。它已被牢固地建立為一種有廣泛適用性的技術(shù)工具。它不再是研究工作者或?qū)ｉT(mén)學(xué)院的唯一的研究領(lǐng)域，現(xiàn)在它正被用在許多技術(shù)部門(mén)的設(shè)計(jì)上。有限元法的一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)是統(tǒng)一了各類(lèi)工程問(wèn)題的求解方法。1956年，在美國(guó)為分析飛機(jī)結(jié)構(gòu)問(wèn)題，首次提出了有限單元法，在1961年有限元方法的研究和應(yīng)用論文僅10余篇，1974年所記載的論文已達(dá)1400多篇，而近幾年，每年的論文數(shù)目達(dá)到上萬(wàn)篇。第一本有限單元法的專(zhuān)著由O.C.辛柯維奇在1967年出版，今天已有超過(guò)數(shù)百本這方面的專(zhuān)著。在國(guó)際上有限元方法及應(yīng)用的雜志，至少在50種以上。數(shù)值方法與實(shí)驗(yàn)方法相比，有其自身的特點(diǎn)，一般來(lái)說(shuō)有限元計(jì)算成本較低，周期短，可容易地模擬復(fù)雜載荷條件和多種材料組成的工程問(wèn)題，它可以補(bǔ)充一些實(shí)驗(yàn)手段的不足，對(duì)于某些難以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的工程問(wèn)題，可以通過(guò)數(shù)值模擬來(lái)進(jìn)行定性和定量分析，但是二者不能相互取代。隨著計(jì)算機(jī)的進(jìn)一步發(fā)展和數(shù)值方法的深入研究，許多工程中二維和三維問(wèn)題可以完全通過(guò)數(shù)值模擬來(lái)進(jìn)行分析、比較和設(shè)計(jì)，其前景是廣闊的。正像著名力學(xué)家錢(qián)學(xué)森院士1997年9月在給清華大學(xué)工程力學(xué)系建系四十周年的賀信中寫(xiě)道：“隨著力學(xué)計(jì)算能力的提高，用力學(xué)理論解決設(shè)計(jì)問(wèn)題成為主要途徑，而試驗(yàn)手段成為次要的了。由此展望21世紀(jì)，力學(xué)加電子計(jì)算機(jī)將成為工程設(shè)計(jì)的主要手段?！蹦壳?，有限元法的應(yīng)用遍及工程各個(gè)領(lǐng)域，見(jiàn)表1.1.1。雖然這種方法最初是為分析飛機(jī)結(jié)構(gòu)而提出來(lái)的，但由于其理論所具有的通用性，使它能廣泛地適用于工程中的各種邊值問(wèn)題。

編輯推薦

《土木工程數(shù)值計(jì)算方法與仿真技術(shù)》由東北大學(xué)出版社出版。

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