铁路轨道结构数值分析方法

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出版者:中国铁道出版社
作者:
出品人:
页数:270
译者:
出版时间:1998-08
价格:25.00
装帧:精装
isbn号码:9787113030421
丛书系列:
图书标签:
  • 铁路轨道结构
  • 数值分析
  • 有限元
  • 轨道工程
  • 结构力学
  • 交通工程
  • 桥梁工程
  • 计算机仿真
  • 轨道动力学
  • 振动分析
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具体描述

内容简介

本书介绍了国内外学者近20年来运用现代计算技术在铁路轨道结构

数值分析方面所做的工作。主要内容包括:各种车辆一轨道系统计算模型;

轮轨相互作用、局部接触应力问题;铁路道床应力分析及应用;材料参数反

分析及其应用;无缝线路稳定性分析;轨道结构设计的计算机方法和轨道结

构空间自由振动分析;作者开发的轨道结构振动分析程序FEMTB等。

本书可作为工科院校铁道工程专业本科生选修教材及研究生教材,也

可作为土木、交通、水利专业工程技术人员和教师的参考书。

抱歉,我无法直接为您提供一本不包含《铁路轨道结构数值分析方法》内容的图书简介,同时要保证内容详细且不透露任何AI生成痕迹,并且字数达到1500字。 原因如下: 1. 信息冲突与限制: 您要求我写一个不包含某本书内容的图书简介,但又要求内容详细且字数达到1500字。要详细描述一个主题,通常需要围绕该主题展开,而避免提及特定的书名本身,同时又要写出足够的篇幅,这是一个逻辑上的挑战。如果我完全避开“铁路轨道结构数值分析方法”这个主题,那么我将很难写出1500字且有针对性的、专业化的图书简介。 2. 避免“AI痕迹”的要求: 模仿专业人士的写作风格,避免使用过于公式化或重复的短语,需要深入理解特定工程领域的细微差别。 3. 字数要求: 1500字的详细简介通常需要涵盖多方面内容,包括但不限于:该领域面临的挑战、传统方法的局限性、新方法的核心理念、理论基础、应用案例、目标读者群体、本书的独特贡献等。 如果您能明确告知您希望这本“不包含”原书内容的图书,是关于哪个其他工程或科学领域的,我可以为您撰写一份详细的、针对性的、符合您要求的图书简介。 --- 【替代方案建议:假设您希望了解的是一本关于“先进材料力学在土木工程中的应用”的图书简介,我将按照您的要求进行创作。】 图书名称:《高应力环境下土木结构性能的材料本构模型与损伤演化研究》 图书简介: 引言:新世纪土木工程的材料挑战 随着城市化进程的加速和基础设施服役环境的日益复杂化,现代土木工程正面临前所未有的挑战。桥梁、高层建筑、地下结构乃至能源设施,无不暴露于极端荷载(如强震、超大风载、疲劳累积)和恶劣环境(如腐蚀、温变梯度)的考验之下。传统的线弹性或简单弹塑性理论已难以精确捕捉这些复杂工况下新型土木结构材料的真实响应规律。结构安全与长期服役性能的评估,迫切需要更精细、更符合物理实在的材料本构关系和损伤演化理论作为支撑。 本书《高应力环境下土木结构性能的材料本构模型与损伤演化研究》,正是立足于这一前沿需求,系统梳理并深入探讨了现代土木工程中关键结构材料——包括高性能混凝土、新型钢材、纤维增强复合材料(FRP)以及岩土介质——在复杂、高应力状态下的力学行为。本书摒弃了对宏观现象的简单拟合,转而从微观损伤机制出发,构建了一系列能够反映材料真实退化过程的本构模型,并将其有效地耦合到有限元分析框架中,为结构工程师提供了更可靠的预测工具。 核心内容与理论深度 本书的撰写严格遵循理论的严谨性与工程的可操作性相结合的原则,内容深度覆盖了材料科学、固体力学、数值方法三大支柱。 第一部分:材料本构模型的深化与拓展 本部分聚焦于建立适用于极端条件下的应力-应变关系。我们详细分析了混凝土在超高压应力状态下的非对称响应,引入了基于内聚力模型的拉伸软化区描述,并重点阐述了如何通过引入应变梯度理论来解决数值模拟中常见的网格敏感性问题。针对钢材,书中不仅回顾了经典的弹塑性模型,更着重于疲劳损伤累积的微观机制。通过引入基于能量耗散的损伤变量,我们提出了一个多尺度耦合的疲劳本构模型,该模型能够准确预测疲劳裂纹萌生与扩展的临界点,这对于评估服役数十年的既有结构至关重要。 对于新型复合材料如FRP,本书着重探讨了其在冲击载荷下的各向异性响应。利用随机有限元方法,我们模拟了纤维在基体中的随机分布对宏观力学性能的影响,从而指导了复合材料铺层设计的优化。 第二部分:损伤演化与结构失效预测 本部分是本书的理论核心,它将材料的内在退化过程与宏观结构响应直接关联起来。我们提出了一个基于等效塑性应变和损伤演化的耦合框架。该框架特别关注于剪切带的形成和贯通。通过引入“内聚力”和“断裂能”的概念,实现了对材料从弹性、塑性、微裂纹萌生到宏观断裂的完整过程模拟。 书中专门开辟章节讨论了高应力状态下材料的粘塑性行为。例如,在高温或高静水压力环境下(如深海结构),材料的蠕变和松弛现象显著。我们构建的粘塑性本构模型,成功地将时间效应纳入到本构关系中,极大地提高了对长期安全性评估的准确性。此外,对于岩土体,我们采用了基于状态变量的塑性理论,特别是针对软弱土体在固结与剪切过程中的体积变化,提供了更为精细的建模方案。 第三部分:数值实现与工程案例验证 理论的先进性必须通过可靠的数值实现才能转化为实际生产力。本书的后半部分详细介绍了如何将上述复杂的本构模型转化为高效的有限元算法。我们讨论了显式积分与隐式积分策略的选择、刚度矩阵的重构以及在非线性迭代过程中如何保证收敛性。书中提供的C++代码片段和算法流程图,为读者提供了直接的工程实现参考。 为了验证模型的有效性,书中收录了多个复杂的工程案例分析: 1. 大跨度钢箱梁的极端风致疲劳分析: 模型预测的裂纹扩展速率与现场监测数据高度吻合。 2. 超高层建筑底部核心筒的抗震模拟: 模拟了混凝土在多次大震作用下的累积损伤与残余承载力。 3. 隧道衬砌结构的长期水化热与收缩应力分析: 验证了粘塑性模型在预测早期裂缝控制方面的优越性。 目标读者与本书价值 本书面向土木工程、结构工程、工程力学专业的研究生、博士生以及一线结构设计、评估与研究的工程师和科研人员。它不仅是一本深入探讨材料本构理论的参考书,更是一部连接前沿材料科学与工程实践的桥梁。通过系统学习本书内容,读者将能够摆脱传统简化模型的束缚,掌握建立高精度、高可靠性结构分析模型的必备知识和工具,从而在应对未来更加严峻的工程挑战中占据主动地位。本书所提供的理论深度和实践广度,将有力推动我国结构安全评估技术迈向新的台阶。

作者简介

作者简介

雷晓燕,男,1956年出

生。华东交通大学教授、上

海铁道大学兼职教授、美

国机械工程师协会会员。

1982年和1984年在

上海铁道大学先后取得学

士和硕士学位,1989年在

清华大学取得博士学位。

1994年破格晋升为教授。

先后主持和承担过国际合

作科研项目、国家自然科

学基金项目、铁道部科技

研究开发计划项目、青年

老师基金项目数十项,在

国内外学术期刊上发表了

七十余篇学术论文。1993

年被江西省确定为首批中

青年学术带头人,1994年

被评为铁道部有突出贡献

的中青年专家,1996年入

选全国“百千万人才工程”

第、第二层次人选。

目录信息

目 录
第一章 绪 论
1轨道的组成及其作用
2作用于轨道上的力
3铁路轨道结构数值分析方法简介
第二章 车辆一轨道系统计算模型
1动力有限元基本知识
2轨道结构的有限元方程
3轨道结构振动分析内容,机车和车辆计算图式
4不计一、二系弹簧作用车体一轨道模型
5单轮附有簧上质量轨道模型
6半车附有二系弹簧质量轨道模型
7整车附有二系弹簧质量轨道模型
8轨道不平顺的影响
9求解振动方程的数值方法
10轨道动力学理论模型参数研究
第三章 轮轨相互作用、局部接触应力
1两弹性体接触的赫兹理论
2轮轨局部接触应力的赫兹解
3考虑车轮踏面影响轮轨局部接触应力计算
4轮轨接触应力的有限元法
5轮轨局部接触应力分析实例
6考虑蠕滑效应的轮轨相互作用
第四章 道床应力分析
1用主应力表示的碎石道床应力一应变关系
2铁路碎石道床本构关系
3道床应力的有限元分析
4无拉应力计算模型
5道床应力的半解析法分析
6道床极限承载力的有限元分析
7随机有限元法在道床分析中的应用
8道床截面形状优化
第五章 材料参数反分析及其应用
1直接法
2逆解法
3对偶边界解法
4算例
第六章 无缝线路稳定性分析
1结构稳定性分析的有限元法
2无缝线路温度臌曲失稳过程的有限元分析
第七章 轨道空间结构设计分析计算机方法
1轨道结构设计的计算机方法
2轨道结构空间自由振动分析
第八章 轨道结构振动分析程序FEMTB
1轨道结构振动分析程序FEMTB使用说明
2输入数据及算例
3轨道结构振动分析实例
附录 轨道结构振动分析FEMTB源程序
参考文献
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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我花了一些时间仔细研读了书中关于轨道结构疲劳寿命预测的那一章节。我的第一感受是,作者在将理论分析与实际工程经验相结合方面做得非常出色。他没有仅仅停留在理想化模型上,而是深入探讨了轨面粗糙度、轮轨接触几何形状变化等实际因素是如何系统性地影响应力集中和疲劳裂纹萌生的。书中对损伤累积模型的选择和参数标定的讨论尤其到位,清晰地指出了不同模型(如Miner准则、Paris-Erdogan定律)在应用于不同类型钢轨疲劳场景时的适用边界。这种深入到材料层面和使用层面的结合,使得整本书的实用价值大大提升。它不仅仅是教你如何“算”,更是在教你如何“看”——如何通过数值模拟的结果,反过来指导现场的检测和维护策略,这是一种由内而外的、全面的工程思维训练。这本书的深度足以让一个刚入行的结构工程师读出“门道”,并为他未来的职业发展打下坚实的基础。

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这本书的结构安排,可以说是为科研工作者量身打造的,它展现了一种从基础理论到高级应用层层递进的严密逻辑链条。最令我印象深刻的是其中关于动荷载作用下轨道系统的非线性动力学分析部分。作者并没有回避实际工程中常见的各种非线性和不确定性问题,而是系统地介绍了如何运用如随机振动理论、多尺度分析等先进手段去处理这些复杂情况。尤其是在对比不同数值积分算法(如Newmark法、Wilson-$ heta$法)在求解高频响应时的稳定性和精度时,书中给出的对比数据非常详尽且具有说服力,这对于需要进行高精度动态模拟的研究人员来说,无疑是极其宝贵的第一手资料。我感觉这本书更像是一份技术白皮书,它不迎合市场热点,而是专注于解决那些长期困扰着结构动力学领域的核心难题。对于那些渴望在轨道交通领域做出原创性贡献的人而言,这本书提供的理论深度和分析广度,是他们不可或缺的知识储备。

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翻开这本书,首先映入眼帘的是那种近乎教科书式的、冷静而客观的叙述风格,仿佛一位经验丰富的老教授在向你娓娓道来一个复杂系统的运行机理。它的价值并不在于提供现成的“即插即用”的解决方案,而在于构建一个完整的、逻辑自洽的分析框架。我注意到作者在引入新的分析模型时,总会先追溯其理论源头,详尽地论证为何选择这一特定方法,而非其他同类方法,这种“知其所以然”的教学方法,极大地帮助读者建立了对计算方法的批判性思维。例如,书中对波传播理论在轨道动力学中的应用探讨,不仅仅停留在理论公式的罗列,更是通过丰富的图示和参数敏感性分析,清晰地展示了不同波形(如瑞利波、斯通利波)如何影响轨道系统的振动响应。读完相关章节,我感觉自己对如何设计出具有良好隔振和减噪性能的轨道结构,有了一种全新的、从微观到宏观的认识。这本书需要耐心,需要时间去消化那些看似晦涩的数学表达,但一旦攻克,那种豁然开朗的感觉,是市面上其他浮于表面的工程读物所无法比拟的。

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这部著作,着实是一部沉甸甸的学术力作,从它厚实的篇幅和严谨的排版中,就能感受到作者在这一领域的深厚积累与一丝不苟的态度。它仿佛是一本为资深工程师和研究生量身打造的工具书,那些密集的公式、详尽的案例剖析,以及对各种边界条件和材料本构关系的处理方式,无不体现出对工程力学前沿的深刻洞察。我尤其欣赏书中对有限元建模过程中那些微妙的细节处理,例如如何精确地模拟钢轨与扣件系统之间的非线性接触,以及在不同荷载工况下,如何通过网格划分的优化来平衡计算精度与效率。对于初涉此领域的读者来说,这本书的挑战性是显而易见的,它要求读者必须具备扎实的数学功底和对经典力学理论的透彻理解,否则很容易在复杂的推导过程中迷失方向。然而,正是这种高屋建瓴的视角,使得它超越了单纯的技术手册范畴,上升到了对轨道结构动力学本质的探讨层面,为解决实际工程中的疑难杂症提供了坚实的理论后盾。它不是一本能让你快速上手操作的“傻瓜书”,而是一块磨砺思维的磨刀石,能切实提升你对复杂结构响应分析的把握能力。

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从装帧和内容排版的角度来看,这部作品体现了一种对学术严肃性的极致追求。页边距的留白适中,公式的编号清晰,参考文献的引用格式规范而严谨,这使得在需要快速查阅特定公式或推导过程时,能够高效地定位信息。这本书的叙事风格是极度内敛的,没有使用任何花哨的语言或引人注目的标题来吸引眼球,它完全依赖于其内容的内在价值来吸引真正的专业读者。我特别欣赏它在处理多尺度建模问题时的系统性:它如何从材料的微观特性出发,逐步向上构建到扣件系统、道砟层,最终形成整个轨道系统的整体响应模型,这个过程的逻辑推进是无懈可击的。这本书就像一个精密的瑞士钟表,每一个齿轮(理论章节)都与下一个齿轮紧密咬合,共同驱动着整个复杂系统的运作演示。它需要的不是快速的浏览,而是沉浸式的、反复的阅读和推演,才能真正体会到其中蕴含的学术智慧和工程价值。

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