Modelling, Analysis and Optimization of Biosystems pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Springer

作者:Werner Krabs

出品人:

页数:203

译者:

出版时间:2007-09-14

价格:USD 119.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9783540714521

丛书系列:

图书标签:

• 生物系统建模
• 生物系统分析
• 生物系统优化
• 数学建模
• 优化算法
• 生物工程
• 系统生物学
• 控制理论
• 数值分析
• 生物过程工程

好的，这是一份关于不包含《Modelling, Analysis and Optimization of Biosystems》内容的图书简介，力求详尽、专业，并避免任何痕迹的表达： --- 《高级结构工程中的非线性动力学与地震韧性设计》 导言：挑战复杂系统的极限 在现代土木与结构工程领域，我们所面临的挑战已远超经典的线性静力分析范畴。随着超高层建筑、大型基础设施以及先进复合材料结构的广泛应用，理解和预测结构在极端荷载（特别是地震和强风）作用下的非线性响应已成为保障公共安全和设施持久运行的核心。本书《高级结构工程中的非线性动力学与地震韧性设计》（Nonlinear Dynamics and Seismic Resilience Design in Advanced Structural Engineering）正是在这一背景下应运而生，它旨在为结构工程师、研究人员以及高阶学生提供一套系统、深入且实用的工具集，用于处理和解决结构系统在超越弹性范围时的复杂行为。 本书的核心焦点在于从材料本构到整体结构响应的精确建模，并进一步延伸至如何利用这些模型指导抗震韧性（Resilience）和性能化（Performance-Based）的设计实践。我们摒弃了对基础理论的简单重复，而是将重点放在了如何将前沿的计算方法应用于实际工程难题，特别是那些依赖于能量耗散机制和滞回性能的结构体系。 --- 第一部分：非线性本构关系与微观损伤演化 本部分深入探讨了构成复杂结构行为的物质基础——材料的非线性响应。我们不再局限于理想化的弹塑性模型，而是着力于更贴近现实的复杂本构描述。 第一章：混凝土与钢材的先进本构模型 本章详细阐述了钢筋混凝土（RC）和钢结构在反复荷载作用下的损伤累积和刚度退化机制。重点介绍了粘塑性（Viscoplasticity）模型，它如何解释钢材在循环加载下的Bauschinger效应和应变率敏感性。对于混凝土，我们详细分析了内聚力断裂（Cohesive Zone Model, CZM）在模拟裂缝萌生和扩展过程中的优势，并探讨了考虑孔隙率演化的强度折减理论。 第二章：纤维增强复合材料与界面力学 针对桥梁和既有结构加固中常见的纤维增强聚合物（FRP）复合材料，本章侧重于其层间剪切和疲劳损伤的建模。引入了基于非局部损伤（Non-local Damage）的框架，用于避免有限元分析中的网格依赖性问题。同时，探讨了粘结界面的滑移与脱粘过程，这对于评估加固结构的整体失效路径至关重要。 第三章：粘滞阻尼器与非线性耗能元件的参数化 本章将视角转向主动和被动控制元件。详细分析了粘滞阻尼器（Viscous Dampers）和屈服型金属阻尼器（Yielding Dampers）的非线性滞回特性。内容包括如何通过实验数据进行参数辨识，构建准确描述阻尼器非对称加载响应的多参数本构方程，并探讨温度对这些元件性能的影响。 --- 第二部分：结构系统的高级动力学分析 在掌握了非线性单元行为后，本部分将这些知识整合，分析整个结构系统的复杂动力学行为。 第四章：非线性系统的时程分析与稳定性判据 本章聚焦于显式和隐式时间积分方法的选择与优化。重点讨论了在大尺度非线性问题中，如何平衡计算效率与精度，例如使用广义-$alpha$ 方法和Newmark-$eta$ 法的修正形式。此外，深入探讨了结构在承载力峰值后的后屈曲行为和分支点稳定性，特别是对于长跨度结构和隔震系统的几何非线性效应。 第五章：随机振动与不确定性量化 真实的地震激励是随机过程，本章将非线性分析与随机振动理论（Stochastic Vibration Theory）相结合。主要内容包括：如何将非线性系统的随机平均化（Stochastic Averaging）技术应用于描述结构寿命内的概率性能。介绍了蒙特卡洛模拟（Monte Carlo Simulation, MCS）在评估复杂非线性系统失效概率时的应用，以及如何利用概率等效线性化方法（Equivalent Linearization）对高维不确定性进行降维处理。 第六章：模态分析的局限性与基于能量的特征分解 对于高度非线性系统，传统特征值分析失效。本章介绍了非线性模态分析（Nonlinear Modal Analysis）的替代方案，例如基于能量的方法，通过分析结构在不同振幅下的能量分布来定义“有效模态”。探讨了模态叠加法的适用边界及其在预测高阶非线性响应时的保守性。 --- 第三部分：性能化设计与地震韧性指标 本书的最终目标是将精确的分析结果转化为可靠、可量化的设计规范。本部分详细阐述了现代抗震设计范式的核心——性能化设计。 第七章：基于性能点的设计（PBD）的实施 本章将焦点从“防止倒塌”转向“限制损伤”和“快速恢复”。详细介绍了性能需求（Performance Objectives）的设定，包括即时使用（Immediate Occupancy, IO）、生命安全（Life Safety, LS）和防止倒塌（Collapse Prevention, CP）三个核心目标。重点阐述了非线性响应谱分析（Nonlinear Response Spectrum Analysis）如何精确地确定结构在特定性能水平下的需求强度。 第八章：先进的隔震与主动控制系统的集成设计 深入探讨了高阻尼橡胶隔震支座（HDRB）和铅芯橡胶隔震支座（LRB）的非线性力学行为。本章提供了一种迭代方法，用于设计能够精确匹配目标性能点的隔震系统，确保在设计地震下，上部结构不发生屈服。此外，还讨论了半主动控制策略（如基于Skyhook或Fuzzy逻辑的阻尼器调整）的动力学建模，并评估其在提升结构耗能效率方面的潜力。 第九章：结构韧性（Resilience）的量化与评估指标 韧性是衡量结构在遭受破坏后恢复到既定功能水平的速度和能力。本章提出了量化结构韧性的具体指标，例如：功能恢复时间（Time to Recovery）、功能损失积分（Integrated Loss Function）和弹性恢复因子（Elastic Recovery Factor）。通过案例分析，展示如何利用第II部分建立的精确非线性模型，配合成本分析，优化设计方案以实现经济效益和灾后快速恢复的最佳平衡。 --- 总结 《高级结构工程中的非线性动力学与地震韧性设计》是一部面向实践的深度参考书，它填补了传统结构动力学教材在处理材料与系统复杂非线性行为之间的鸿沟。本书强调计算方法的严谨性、模型的物理准确性，以及分析结果向实际工程决策的有效转化。它不仅是结构分析领域的进阶读物，更是指导未来抗震设计、确保城市基础设施可持续运行的必备工具。 ---

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