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出版者:

作者:夏锦红

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:

价格:27.00元

装帧:

isbn号码:9787811063691

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图书标签:

• 建筑力学
• 结构力学
• 建筑工程
• 土木工程
• 力学
• 材料力学
• 结构分析
• 建筑结构
• 工程力学
• 岩土力学

《结构工程基础与新视野》 本书导言：超越传统，拥抱未来 在土木工程和建筑科学的宏伟图景中，结构设计与分析始终占据着核心地位。然而，随着材料科学的飞速发展、计算能力的爆炸式增长以及对可持续性和韧性要求的日益提升，传统的结构力学知识体系正面临着前所未有的挑战与机遇。本书《结构工程基础与新视野》正是为应对这一时代变革而精心编纂的专业教材与参考手册。 本书的撰写目标并非简单地重复经典力学教科书中的基础理论，而是旨在构建一座坚实的桥梁，将严谨的理论基础与最前沿的工程实践和新兴技术紧密连接起来。我们深信，新一代的结构工程师不仅需要精通静力学、材料强度和结构动力学，更需要具备应对复杂非线性问题、集成智能技术以及理解新型结构体系的能力。 第一部分：深化基础——精确与洞察 本部分着重于对经典结构分析方法的深度挖掘与拓展，强调从物理直觉到数学模型的精确转换，为后续复杂问题的解决打下坚实的理论基石。 第一章：连续介质力学在工程中的应用进阶 本章从三维应力与应变张量的基本概念出发，深入探讨了线弹性本构关系的张量形式及其在各向异性材料（如木材、纤维增强复合材料）中的应用。重点分析了在复杂应力状态下，如何利用 Mohr 圆的推广形式来确定主应力方向和最大剪应力，并详细阐述了弹性力学中的位移法和应力函数法在求解平面弹性问题的适用性。特别辟出章节讨论了边界条件的不完全性和接触问题的初步处理，而非仅仅停留在光滑接触面上。 第二章：结构稳定性理论的现代解读 超越欧拉公式的局限，本章系统梳理了非线性屈曲理论。详细剖析了初始几何缺陷对临界荷载的显著影响，并引入了奇异点分析的概念来描述结构在接近失稳点时的敏感性。对薄壁构件的局部和整体屈曲进行了耦合分析，探讨了剪切变形对梁柱稳定性的影响，并引入了基于能量法的弧长跟踪法在求解临界荷载路径中的实际应用。 第三章：结构动力学：从振动到地震工程的过渡 本章不仅涵盖了单自由度和多自由度系统的自由振动和受迫振动，更将重点聚焦于模态叠加法的精确应用与限制。深入分析了阻尼理论（包括粘滞阻尼、库仑阻尼和材料固有的超弹性阻尼）的物理意义和数学模型选择。此外，本章系统介绍了反应谱分析的原理，并详细阐述了时程分析中时间步长选择对计算结果准确性的影响，尤其关注在非线性分析中如何处理刚度随时间变化的复杂情况。 第二部分：材料与构件——创新与韧性 本部分聚焦于新型结构材料的性能模拟以及传统构件在极端荷载下的响应机制。 第四章：高性能材料的本构模型与寿命预测 本章详细介绍了超高性能混凝土（UHPC）的微观结构对其宏观力学性能的影响，重点讨论了UHPC的拉伸软化、压折比特性和粘结滑移模型。对于钢材，本章侧重于高周疲劳与低周塑性的耦合行为，引入了损伤容限设计（Damage Tolerance）的概念，并介绍了基于断裂力学（如J积分）的构件残余寿命评估方法。对于木结构，则深入探讨了不同胶合木（Glulam）和交错层压木（CLT）板的界面剪切性能和抗湿胀收缩的策略。 第五章：板壳结构分析的高级方法 本章将薄板理论提升至厚板理论的层次，引入了Mindlin-Reissner剪切变形理论，以更准确地模拟剪力效应在厚板中的分布。针对壳结构，本书详细阐述了薄壳理论的微分方程组及其解析解的局限性，并重点介绍了曲面网格生成技术在复杂曲面结构（如网壳、穹顶）分析中的预处理步骤。 第六章：预应力结构与后张拉体系的精细化设计 本章聚焦于预应力的应力松弛、钢绞线蠕变对长期挠度的影响，并区分了短期和长期损失的精确计算方法。详细讨论了锚固系统的退让和摩擦损失的试验标定。对于后张预应力梁，本章专门分析了局部应力集中对混凝土抗剪承载力的影响，并提出了基于应力扩散理论的有效加固区域确定方法。 第三部分：计算方法与集成系统——智能化路径 本部分是本书最具前瞻性的内容，旨在将结构工程师与现代计算工具深度融合。 第七章：有限元方法的深入与误区辨析 本章不对基础单元的建立做过多赘述，而是侧重于高级单元的选取和网格质量控制在大型结构分析中的关键性作用。详细分析了单元失真、锁死现象（Locking）的原因与避免策略。特别引入了非线性求解器的收敛性控制策略，包括牛顿法、修正牛顿法和线搜索技术的比较，以及在处理大变形问题时几何非线性的精确处理。 第八章：结构性能化评估与可靠性分析 超越传统的基于安全系数的设计方法，本章引入了基于性能的抗震设计（PBEE）的框架。详细介绍了需求与需求水平的量化，以及如何利用性能点（Performance Point）的概念来评估结构在特定地震动下的损伤状态。同时，系统阐述了随机有限元方法（SFEA）和First-Order Reliability Method (FORM) 在量化结构系统可靠性中的应用，强调了材料参数和荷载模型不确定性的处理。 第九章：智能结构与结构健康监测（SHM）的接口 本章探讨了结构分析与实时监测数据的融合。重点介绍了基于模态指纹的损伤识别技术，即如何通过特征频率和振型函数的变化来定位和量化结构损伤。详细讨论了卡尔曼滤波在处理传感器噪声和模型误差以实现精确状态估计中的作用。最后，展望了数字孪生（Digital Twin）在结构全生命周期管理中的应用潜力，包括实时反馈控制的可能性。 结语 《结构工程基础与新视野》力求在扎实的经典理论上，以批判性的眼光审视当代工程问题，并为读者指明通向未来结构工程实践的清晰路径。本书适合高年级本科生、研究生以及致力于提升专业深度的结构工程师和研究人员。通过对材料、分析方法和计算工具的全面整合，本书旨在培养具备深厚基础、创新思维和面向未来能力的结构工程专业人才。

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