Matrix Structural Analysis, MATSTAN 2 Version 2.0 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley

作者:William McGuire

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2004-3-12

价格:$ 77.12

装帧:CD-ROM

isbn号码:9780471447351

丛书系列:

图书标签:

• 矩阵结构分析
• 结构力学
• 有限元
• MATSTAN
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• 力学

结构分析的现代视角：从理论到实践的全面构建 图书名称： 结构分析的现代视角：从理论到实践的全面构建 图书内容简介： 本书旨在为结构工程领域的学生、研究人员和执业工程师提供一个全面、深入且具有高度实用性的结构分析知识体系。本书的核心目标是超越传统的、仅依赖解析解的教学模式，将结构分析的理论基础与现代计算工具的实际应用紧密结合，培养读者利用先进方法解决复杂工程问题的能力。全书结构严谨，内容涵盖了从基础的静力学原理到高级的非线性动力学分析，旨在构建一个完整且连贯的知识图谱。 第一部分：结构分析的基石与数学工具的重塑 本部分着重于回顾和强化结构分析所需的基础理论，并引入现代计算方法赖以成立的数学框架。 第一章：结构分析的原理与范围界定 本章首先阐明结构工程分析在土木和机械工程中的核心地位。详细讨论了理想化模型（如杆件、梁、桁架、框架）的选择标准、假设条件及其对分析结果精度的影响。重点剖析了结构的稳定性、刚度和承载力这三个基本概念，并引入了结构系统的自由度概念，为后续的矩阵方法打下基础。同时，本章强调了“适度简化”在工程实践中的重要性。 第二章：弹性力学基础与本构关系 本章深入探讨了二维和三维弹性力学的基本方程，包括平衡方程、几何兼容性方程以及本构关系（胡克定律）。特别关注了线弹性材料在应力-应变关系上的数学描述，以及如何将这些偏微分方程转化为可以求解的积分形式（如虚功原理和最小势能原理）。本节内容详细阐述了柯西应力张量和格林-拉格朗日应变张量的具体应用。 第三章：数值方法导论与矩阵代数强化 结构分析的现代化建立在强大的数值方法之上。本章系统回顾了矩阵代数的核心概念，包括矩阵的乘法、求逆、特征值分解和奇异值分解。随后，引入了数值积分技术，如高斯-勒让德求积法，以及求解大型线性方程组的迭代方法（如雅可比法和高斯-赛德尔法），并比较了直接法（如Cholesky分解）的适用性。这部分内容是理解有限元方法（FEM）的数学基础。 第二部分：经典分析方法的深入与矩阵方法的构建 本部分将焦点从纯理论转移到工程实践中最核心的“力法”（Flexibility Method）和“位移法”（Stiffness Method）的矩阵化实现。 第四章：结构分析的虚功原理与能量法 详细阐述了虚功原理（Principle of Virtual Work）和最小势能原理在结构分析中的普适性。通过这些能量方法，推导了梁、桁架和框架结构的单元刚度与柔度关系。本章特别强调了如何利用这些原理建立变分公式，为后续的有限元理论做铺垫。 第五章：柔度法（力法）的矩阵化过程 本章完整地阐述了经典柔度法（Force Method/Compatibility Method）的系统化流程。首先，定义超静定结构的冗余度（静不定次数）。随后，详述了如何建立基本结构（Simple Structure）的柔度矩阵（Flexibility Matrix），并利用兼容性方程来确定超静定力。本章通过大量的实例（如超静定梁和框架）展示了如何构建和求解最终的力方程 $[F]{X} = {R}$。 第六章：刚度法（位移法）的矩阵化构建 刚度法（Stiffness Method/Displacement Method）是现代有限元分析的直接前身。本章系统地推导了结构单元的刚度矩阵（Stiffness Matrix）的形成过程，涵盖了平面对称结构（如梁单元）和空间结构单元。重点讲解了如何通过位移兼容性条件和平衡方程来组装全局结构刚度矩阵 $[K]$，并讨论了边界条件（约束）在组装过程中的实施方法。最终，推导出控制方程 $[K]{D} = {P}$，并详细讲解了求解自由节点位移 ${D}$ 的步骤。 第三部分：有限元方法（FEM）的全面展开与工程应用 这是全书的核心部分，将结构分析从离散化的杆系结构推进到连续体单元，并引入高级的非线性分析。 第七章：有限元方法的理论基础与单元形成 本章系统阐述了有限元方法（FEM）的理论框架。从能量原理出发，推导了任一形式结构（杆、梁、板、壳）单元的刚度矩阵 $[k]$ 的通用公式，强调了形函数（Shape Functions/Interpolation Functions）的选择对精度和稳定性的决定性影响。本章对比分析了高阶单元和低阶单元的性能差异。 第八章：二维与三维结构单元的实现 详细介绍了平面桁架单元、平面应力/应变单元（三角形和四边形单元）的刚度矩阵推导。对于梁单元，重点讨论了如何纳入剪切变形（Timoshenko梁理论）的影响。对于三维问题，介绍了四面体和六面体单元的基本概念，并讨论了网格划分对计算结果的敏感性。 第九章：高级分析技术：稳定性与动力学 结构分析的范围扩展至非静力载荷情况。本章首先讨论了结构失稳问题，推导了几何刚度矩阵（Geometric Stiffness Matrix），并应用特征值分析来确定临界屈曲载荷。随后，深入动力学分析，推导了结构的质量矩阵 $[M]$ 和阻尼矩阵 $[C]$。详细介绍了自由振动分析（求解特征值问题）和模态分析的方法，为掌握结构响应奠定基础。 第十章：非线性分析的引入与实施 本章着重于现实世界中材料和几何的非线性特性。讨论了材料非线性（如塑性、蠕变）的本构模型（如弹塑性模型），以及几何非线性（大变形、接触问题）的数学描述。重点介绍了求解非线性平衡方程的迭代方法，如牛顿-拉夫逊法，以及弧长法在跟踪屈曲路径中的应用。 第四部分：工程实践、后处理与验证 本书的最后部分强调了分析结果的可靠性和实际应用。 第十一章：结果的后处理、应力恢复与误差评估 分析的最终目的是获取可靠的结果。本章讨论了如何从节点位移反推出单元应变和应力。特别强调了在单元边界上应力不连续性的处理方法（如奇点消除技术）。此外，详细介绍了残差法和能量守恒法在评估有限元模型误差中的应用。 第十二章：工程实例分析与模型验证 通过一系列复杂的工程案例（如连续梁桥、高层框架结构或复杂压力容器），展示如何选择合适的单元类型、边界条件和分析类型（静力、模态、非线性）。本章强调了验证与校准的重要性，包括与简化模型解的对比、实验数据的比对，以及如何根据实际工程经验对计算模型进行敏感性分析和修正。 本书的编写风格注重逻辑的严密性和推导的完整性，避免使用过于口语化的表达，力求为读者提供一个深度和广度兼备的结构分析学习资源。

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当我看到《Matrix Structural Analysis, MATSTAN 2 Version 2.0》这本书时，我的脑海中立刻浮现出无数工程计算的画面。作为一名有着多年实践经验的结构工程师，我深知高效、准确的结构分析对于工程项目的成功至关重要。我希望这本书能够成为我手中的利器，帮助我更快速、更准确地完成复杂的结构分析任务。我尤其关注的是“MATSTAN 2 Version 2.0”这个部分，它不仅仅是一个版本号，更是对该分析工具的升级和完善的承诺。我希望书中能够提供详尽的软件操作指南，从模型的建立、荷载的施加，到网格的划分、边界条件的设置，再到计算结果的解读和优化，都能有清晰明了的指导。我期待书中能够包含各种实际工程案例，例如高层建筑、桥梁、地下工程等，并详细展示如何运用MATSTAN 2来分析这些结构的受力变形、强度稳定性以及动力特性。如果书中还能涉及一些更高级的分析技术，如损伤力学、断裂力学在结构分析中的应用，或者如何利用软件进行结构健康监测和评估，那将大大拓展我的工作视野和能力。

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作为一个对结构分析领域充满好奇的学生，我一直希望能找到一本既有深度又不失易懂的教材。当我看到《Matrix Structural Analysis, MATSTAN 2 Version 2.0》这本书时，我的第一反应是它可能非常专业，但书名中的“MATSTAN 2”让我联想到它可能不仅仅是理论，还包含了一些实际操作的指导。我希望这本书能够从最基础的力学原理开始，逐步引入矩阵在结构分析中的应用，比如如何将结构离散化，如何建立节点位移和节点力的关系，以及如何通过矩阵运算求解未知量。我对这本书的期望是，它能够帮助我理解矩阵结构分析的逻辑，而不仅仅是记住公式。我特别希望它能够用清晰的图示和详实的步骤来解释每一个概念，让抽象的数学原理变得直观。如果书中能够提供一些编程示例，或者指导如何利用MATSTAN 2这个软件来完成模型建立、荷载施加、结果分析等一系列流程，那将对我学习和实践会有极大的帮助。我还在想，这本书会不会包含一些不同材料、不同边界条件下的结构响应分析，比如弹性、塑性材料，或者固定、铰接、自由等不同支撑情况的分析。如果它能覆盖到这些内容，并且提供相应的计算实例，那它对我来说就是一本非常完美的入门和进阶教材。

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这本《Matrix Structural Analysis, MATSTAN 2 Version 2.0》的封面设计就充满了专业感，简洁的标题和版本号，暗示着这是一本专注于特定领域、并且经过迭代优化的工具书。我第一眼看到它，就觉得它可能不是那种可以闲暇时随意翻阅的小说，而是需要认真投入，去学习和实践的工程教材。我是一名结构工程师，在工作中经常会遇到复杂的结构分析问题，而传统的分析方法往往耗时耗力，精度也难免受到限制。所以我一直都在寻找能够提高效率、同时保证精度的软件和理论。这本书的书名直接点出了“矩阵结构分析”，这正是现代结构力学分析的核心方法之一。我尤其关注“MATSTAN 2 Version 2.0”这个部分，它不仅仅是一个版本号，更代表着该软件或方法经历了多次的开发和完善，在功能性和稳定性上应该有相当的保障。我期待这本书能够详细阐述矩阵位移法、刚度法、柔度法等基本理论，并且能够结合MATSTAN 2软件，提供清晰的操作指南和案例分析。尤其希望它能覆盖诸如梁、框架、桁架、连续梁、平面应力/应变等各种典型结构类型，并且能够解决一些非线性、动力学等更复杂的问题。另外，如果书中能包含一些实际工程项目中的应用实例，那就更好了，这样我就可以将书中的理论知识直接与我的工作经验相结合，快速掌握如何利用MATSTAN 2解决实际工程难题。

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我是一名在工程咨询公司工作的结构工程师，平时工作中经常接触到各种复杂的结构设计和分析任务。《Matrix Structural Analysis, MATSTAN 2 Version 2.0》这个书名，让我立刻联想到其在实际工程应用中的价值。我一直致力于利用先进的计算工具来优化设计和提高工作效率，而矩阵结构分析无疑是现代结构工程的基石。我尤其关心的是这本书中关于MATSTAN 2软件的具体内容。我希望能找到详细的软件操作指南，包括模型创建、网格划分、荷载定义、材料属性设置、边界条件施加以及结果后处理等各个环节的详细说明。此外，我非常期待书中能够包含一些高质量的工程案例，例如高层建筑、桥梁、工业厂房等不同类型结构的有限元分析实例，并且能够展示如何利用MATSTAN 2来模拟这些结构的受力性能、变形特性以及动力响应。对我而言，最重要的是能够学到如何在实际工程项目中，结合MATSTAN 2软件，进行准确、高效的结构分析，并能根据分析结果进行优化设计。如果书中还能对一些常见的工程问题，比如结构稳定性、疲劳分析、或者温度应力分析等提供解决方案，那我绝对会毫不犹豫地把它纳入我的工作参考书库。

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这本书的书名《Matrix Structural Analysis, MATSTAN 2 Version 2.0》本身就透露出一种严谨和专业的学术气息。作为一名对结构力学有浓厚兴趣的科研人员，我一直关注着结构分析方法的发展和软件的进步。我对这本书的期待，首先在于它能够系统地阐述矩阵结构分析的理论基础，包括自由度选择、节点位移向量、杆件刚度矩阵的推导、整体刚度矩阵的组装，以及如何求解节点位移和内力。我希望这本书能够深入浅出地解释这些核心概念，并提供严谨的数学推导。其次，我非常关注“MATSTAN 2 Version 2.0”这一部分。我希望它不仅仅是理论的介绍，更能深入地讲解该软件在实际操作中的应用。例如，如何利用MATSTAN 2来建立和求解大型复杂结构的有限元模型，包括单元选择、节点编号、荷载组合、以及如何解读和验证计算结果。我非常期待这本书能够包含一些进阶的内容，例如非线性分析、动力分析、稳定分析等，以及如何利用MATSTAN 2来处理这些复杂情况。如果书中还能提供一些算法的实现细节，或者对软件背后的一些优化策略进行探讨，那将对我进行更深入的研究非常有启发。

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