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出版者:哈尔滨工程大学出版社

作者:孙丽萍

出品人:

页数:376

译者:

出版时间:2000-1-1

价格:36.00元

装帧:平装(无盘)

isbn号码:9787810079655

丛书系列:

图书标签:

• 计算力学5
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海洋工程领域的坚实基石：结构力学前沿探索 本书旨在为读者提供一套全面、深入且富有实践指导意义的结构力学知识体系，重点关注其在现代海洋工程和土木工程领域中的应用与发展。全书内容紧密围绕结构分析、材料行为、失效模式及优化设计等核心议题展开，力求在理论深度与工程实用性之间达到完美平衡。 第一部分：基础理论的深化与拓展 本部分从结构力学的基本假设、平衡方程出发，系统回顾了静力学、材料力学中的关键概念，并将其提升至更抽象和普适的数学框架。 第一章：连续介质力学基础与本构关系 本章深入探讨了描述固体变形的数学工具，重点解析了柯西应力张量、格林-拉格朗日应变张量等高阶张量概念，并阐述了其在三维空间中的意义。随后，详细介绍了各类材料的本构关系，包括线弹性、弹塑性以及粘弹性模型的数学表述。特别关注了各向异性材料（如复合材料）的本构模型，通过引入工程应力与真实应力的区分，探讨了大变形理论在海洋结构物极限分析中的必要性。本章通过大量的案例分析，展示了如何根据实验数据确定材料参数，以及应力奇异性在结构尖角处的表现。 第二章：结构的几何非线性与稳定性理论 结构稳定性是保障大型工程安全的关键。本章不再局限于欧拉梁的线性屈曲分析，而是全面转向几何非线性的范畴。详细推导了基于小变形假设下的结构稳定性微分方程，引入了初始几何缺陷、残余应力对临界载荷的影响分析方法。重点讲解了后屈曲分析（Post-buckling Analysis）的数值方法，如弧长法（Arc-length Method）在求解非线性平衡路径中的应用。此外，对海洋工程中常见的板壳结构（如浮式储油生产平台的上层建筑和船体分段）的屈曲与残余强度进行了深入探讨，对比了直接计算法与名义屈曲应力法的优缺点。 第二部分：高级分析技术与数值方法 本部分聚焦于现代工程实践中不可或缺的计算工具和方法，特别是有限元方法的应用与发展。 第三章：有限元理论的深度解析 本章系统梳理了有限元方法（FEM）的理论基础，从变分原理（如虚功原理、最小势能原理）出发，详细推导了梁、板、壳单元的刚度矩阵。特别强调了高阶单元（如iSOP/iSOP）的引入如何提高计算精度和对弯曲的准确描述。针对海洋工程中的薄壁结构和焊接细节，本章深入讨论了网格划分策略（Mesh Refinement）对结果收敛性的影响，并详细讲解了壳单元的几何非线性处理，特别是剪切锁定（Shear Locking）现象及其在厚板单元中的克服方法。 第四章：动力学响应与随机振动分析 海洋结构物长期暴露于波浪、风和海流的复杂动载荷环境，动力学分析至关重要。本章首先回顾了结构的基本模态分析和响应谱分析，随后深入探讨了随机振动理论。详细介绍了傅里叶变换、功率谱密度函数（PSD）在描述环境激励方面的应用。重点讲解了基于模态叠加法的随机响应分析流程，以及如何利用频响函数（FRF）进行结构疲劳寿命的评估，尤其是针对时变激励（如行进波系）的分析技巧。本章结合实例分析了平台系泊系统的耦合振动问题。 第三部分：特定结构行为与前沿课题 本部分将理论知识应用于解决海洋工程中的具体挑战性问题，并展望了未来结构设计的发展方向。 第五章：疲劳、断裂与极限状态评估 结构寿命和可靠性是海洋工程设计的核心目标。本章从微观损伤积累的角度探讨了疲劳裂纹的萌生与扩展。详细介绍了S-N曲线法、应变寿命法以及线性断裂力学在预测结构疲劳寿命中的应用。针对高强度钢材和焊接接头的疲劳特性，本章提供了详细的应力集中系数（Kt）评估指南。在断裂力学方面，重点分析了裂纹尖端场的应力强度因子（K因子）和弹塑性断裂参数（如J积分），并将其应用于评估海洋平台关键节点的承载能力裕度。 第六章：先进材料与优化设计 随着新材料的引入，结构设计的潜力不断被释放。本章专门探讨了纤维增强复合材料（FRP）和先进高强度钢在海洋环境下的力学行为。详细介绍了层合板理论（Laminate Theory）的建立及其在复杂曲面结构上的应用。在优化设计方面，本章引入了拓扑优化（Topology Optimization）和形状优化（Shape Optimization）的基本概念，展示了如何利用迭代算法在满足强度、刚度约束的同时，实现结构重量的最小化，以适应深海工程对轻量化的苛刻要求。 全书结构严谨，论述详实，不仅为工程结构力学专业的研究生和高级工程师提供了深入的理论参考，也为从事船舶设计、海洋平台设计、桥梁工程及相关工业领域的专业人士提供了可靠的、基于前沿研究成果的工程实践指导。通过对计算方法的深入剖析和对实际工程案例的细致分析，本书致力于培养读者运用结构力学原理解决复杂工程难题的能力。

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《船舶计算结构力学》在材料模型和失效分析这部分内容，着实展现了其学术上的严谨性。作者深入探讨了各种典型船舶材料的本构关系，包括线弹性、弹塑性以及更复杂的损伤力学模型，并详细阐述了断裂力学和疲劳分析的原理。我尝试着去理解这些模型如何描述材料在应力作用下的行为，以及如何预测结构发生破坏的临界条件。书中的公式推导非常详尽，逻辑清晰，展现了作者深厚的学术功底。但是，我感觉这部分内容对于我们更多关注结构可靠性评估和安全设计的读者来说，可能略显理论化。例如，关于如何选择合适的损伤模型来精确预测材料的疲劳寿命，以及如何根据失效分析结果进行可靠的设计寿命估算，书中的实践指导相对有限。如果书中能提供更多关于如何将这些理论模型应用于实际的船舶构件的失效评估，或者结合一些典型失效案例进行分析，那样会更有助于我们理解材料模型在实际工程中的应用价值。

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这本《船舶计算结构力学》读起来确实是个不小的挑战，尤其是我这种对理论推导有点畏惧的读者。书一开始就引入了大量的数学公式和物理概念，什么弹性力学、有限元分析，看得我有点眼花缭乱。我尝试着去理解那些积分和微分方程，希望能弄明白它们是如何描述船舶在不同载荷下的形变和应力分布的。但往往是刚跟上一个概念，后面又冒出来一个更复杂的，感觉大脑的缓存一下子就被填满了。特别是关于板壳理论的部分，作者的讲解非常深入，每一个假设、每一个推导过程都写得细致入微，理论上的严谨性毋庸置疑。只是，对于我这样更侧重于应用和直观理解的读者来说，有时候会觉得有点抽象。书里的一些图示和算例，虽然能辅助理解，但要完全消化吸收，还需要反复琢磨，甚至对照着其他教材来比对。我总想着，如果能有更多直观的动画模拟，或者更接地气的工程实例分析，可能会更容易让我这个门外汉窥探到结构力学的精妙之处。总的来说，这本书就像一位严谨的教授，循循善诱，但对学生的理解力要求极高，需要付出很多额外的努力才能跟上他的步伐。

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当我翻阅《船舶计算结构力学》这本书时，对其在动态响应分析方面的阐述感到既敬佩又有些望洋兴叹。书中对振动理论、模态分析以及瞬态响应的讲解，细致地剖析了船舶在波浪、机械激振等动态载荷下的行为。作者详细介绍了如何建立系统的动力学模型，如何求解运动方程，以及如何解释模态分析的结果，比如固有频率和振型。这些理论对于理解船舶的抗振设计至关重要。然而，我感觉书中的理论讲解更多地停留在数学模型的层面，而对于如何将这些理论转化为实际的工程应用，例如如何基于模态分析结果来改进船舶的结构设计以避免共振，或者如何进行疲劳寿命预测，其指导性内容相对较少。如果书中能增加一些关于如何利用有限元结果进行动力学优化设计，或者如何将动态分析结果与实际的海洋环境数据相结合的案例，那对我们这些需要将理论与实践相结合的读者来说，价值会大大提升。

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我发现《船舶计算结构力学》在讲解有限元方法的部分，着实花了不少笔墨，这对我来说既是惊喜也是挑战。书里详细介绍了单元的选取、节点力的计算、刚度矩阵的组装等等一系列流程，从理论到实践都有涉及。作者一步步地引导读者理解如何将复杂的船舶结构离散化，然后通过计算机来求解。我尤其对书中关于单元插值函数和形函数的部分印象深刻，虽然概念一开始有点绕，但经过作者的细致讲解，我逐渐理解了它们在近似真实应力分布中的作用。然而，当涉及到具体的编程实现和软件应用时，我感觉自己又有些力不从心了。书里虽然给出了一些伪代码或者算法描述，但并未直接提供可运行的代码，这就需要读者自己去转化为实际的编程语言。而且，对于不同的有限元软件，其操作流程和输入格式都有所差异，这本书的通用性在这一块就显得不那么突出了。如果书中能提供一些主流有限元软件（比如ANSYS、ABAQUS）的应用教程，或者附带一些详细的案例分析，哪怕是简化的模型，相信会大大降低读者上手实践的门槛，也更能体会到理论在实际工程中的价值。

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《船舶计算结构力学》这本书的理论深度毋庸置疑，尤其是在非线性分析的章节，让我对结构力学的复杂性有了全新的认识。作者在这里深入探讨了材料非线性和几何非线性对船舶结构响应的影响，比如屈曲、塑性变形等现象。书中的推导过程非常详尽，涉及到大变形理论、本构关系等深奥的知识。我花了相当长的时间去理解这些非线性方程组是如何建立和求解的，包括迭代算法的原理和收敛性问题。然而，对于我这样主要关注静态线性分析的读者来说，这部分内容稍微有些超纲了。我更希望能够看到更多关于如何判断何时需要进行非线性分析，以及如何根据具体工况选择合适的非线性分析模型。书中的案例分析多偏向于理论推导，缺乏一些实际工程中遇到的复杂非线性问题实例，这使得我在理论理解和实际应用之间总感觉隔了一层纱。如果作者能在非线性分析部分，结合一些具体的工程案例，说明在何种情况下需要考虑非线性效应，以及如何通过非线性分析来优化设计，那将对我们这类读者更有指导意义。

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