非连续变形分析方法程序与工程应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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页数:266

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出版时间:2009-12

价格:29.00元

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isbn号码:9787508470986

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• DDA
• 非连续变形
• 增量法
• 有限差分法
• 数值分析
• 结构力学
• 岩土工程
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• 地质灾害
• 数值模拟

《结构动力学导论：基础理论与数值模拟》 书籍简介 本书旨在为土木、机械、航空航天等工程领域的科研人员、工程师及高年级本科生提供一套全面、深入且具有实践指导意义的结构动力学基础理论与数值模拟方法体系。本书立足于经典力学与材料力学的基础，系统地阐述了单自由度和多自由度系统的振动特性，并逐步过渡到连续体（梁、杆、板壳）的动力学分析，最终涵盖了现代工程分析中至关重要的非线性动力学、随机振动以及有限元方法在动力学问题求解中的应用。 第一部分：结构动力学基础 本部分聚焦于结构动力学分析的基本数学框架与物理概念。 第一章：导论与基本概念 本章首先界定了结构动力学的研究范畴，区分了静态分析与动力学分析的本质差异。重点阐述了自由度和约束的概念，引入了系统的质量、刚度、阻尼三个基本动力学参数的物理意义和数学描述。讨论了结构的本征频率、固有振型在动力学响应中的核心作用。 第二章：单自由度系统（SDOF）的自由振动与强迫振动 详细推导了粘滞阻尼下 SDOF 系统的自由振动方程，深入分析了欠阻尼、临界阻尼和过阻尼三种情况下的响应特性。随后，系统分析了外部激励（如简谐激励、脉冲激励、瞬态激励）作用下的强迫振动响应，推导并解释了频率响应函数、共振现象及其对结构安全性的影响。引入了转移矩阵法和相平面法作为定性分析的辅助工具。 第三章：多自由度系统（MDOF）的离散化与求解 MDOF 系统的分析是结构动力学的核心。本章从拉格朗日方程出发，系统推导了离散系统的运动微分方程，重点讲解了质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵的构造。深入探讨了模态分析（Modal Analysis）的原理，包括特征值问题的求解（如子空间迭代法），获得了系统的固有频率和振型。继而，通过模态叠加法，将 MDOF 系统的复杂响应分解为若干独立的 SDOF 响应之和，这是进行模态分析和响应谱分析的基础。 第四章：连续体动力学导论 将离散化的思想推广到连续系统。详细推导了一维杆、梁的欧拉-伯努利梁方程和爱尔兰-泰木申科梁方程的动力学形式。通过分离变量法求解了无阻尼自由边界条件下的梁的振动方程，明确了连续系统具有无穷多自由度，其固有频率和振型具有正交性。简要介绍了板和壳结构的动力学方程的复杂性。 第二部分：高级动力学分析技术 本部分侧重于处理工程中常见的复杂激励、材料行为和分析方法。 第五章：结构阻尼的深入研究 超越经典的粘滞阻尼模型，本章探讨了更符合实际工程情况的阻尼形式，如库仑阻尼（摩擦阻尼）和材料阻尼（基于内部能量耗散）。详细介绍了 Rayleigh 阻尼模型及其在模态分析中的应用局限性。引入了复刚度法在处理粘弹性材料动力响应中的应用。 第六章：随机振动分析 针对地震、风荷载等具有随机特性的激励，本章介绍了随机过程的基本概念，如平稳性、遍历性、功率谱密度（PSD）。推导了在白噪声激励下，结构响应的均方值（RMS）计算方法。重点讲解了地震工程中常用的地震动输入模型，如地震反应谱法和基于 PSD 的随机时程分析。 第七章：线性系统的瞬态响应分析 本章主要关注系统对冲击、爆炸等非周期性载荷的响应。系统回顾了卷积积分（Duhamel 积分）在求解特定激励下响应中的应用。同时，介绍了时间步进法，特别是中心差分法和 Newmark-β 法在数值积分中的稳定性和精度控制。 第三部分：数值方法与工程实践 本部分将理论知识与现代计算工具相结合，是连接理论与工程应用的关键。 第八章：有限元方法在动力学中的应用 本书强调，现代结构动力学分析严重依赖有限元方法（FEM）。本章从能量泛函出发，推导了有限元框架下的瞬态动力学方程 $[M]{ddot{u}} + [C]{dot{u}} + [K]{u} = {F(t)}$ 的建立过程，重点讨论了质量矩阵（集中质量法与一致质量法）和刚度矩阵的集成。 第九章：模态分析与模态叠加法的精确性 深入探讨模态分析在大型结构分析中的实际操作。详细讨论了模态截断误差（Modal Truncation Error）的产生原因和估计方法，特别是对高频段模态贡献的评估。介绍了波数法和应力应变恢复技术。 第十章：非线性动力学基础（与本书主题的区分） 虽然本书核心在于线性系统，但本章提供了非线性动力学分析的入门。重点讨论了几何非线性和材料非线性对动力响应的影响。简要介绍了求解非线性动力学问题的 Newton-Raphson 方法和修正牛顿法，强调了在处理大变形和塑性问题时，时间积分的步长控制至关重要。 第十一章：结构振动控制与优化 本书以工程应用作结。介绍了被动控制（如隔震、减震器）、主动控制（如主动质量阻尼器 AMD）的基本原理和动力学建模方法。阐述了如何利用动力学分析结果指导结构的优化设计，以满足特定的振动和疲劳标准。 总结与展望 本书的结构设计旨在引导读者从最基本的振动概念出发，逐步掌握多自由度系统的精确分析，理解连续体动力学的挑战，并最终熟练运用有限元方法解决复杂的工程动力学问题。书中包含大量的例题和仿真分析步骤的说明，旨在培养读者将理论知识转化为实际工程解决方案的能力。本书内容侧重于系统动力学理论的构建、解析解的推导以及线性系统数值分析的可靠性，而非复杂材料模型、接触问题或高级非线性（如冲击、破坏）的专门研究。

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**第五段评价：** 我是一名在能源领域工作的工程师，经常需要处理地下工程，比如油气开采、地热开发等。这些工程往往涉及到复杂的岩石力学行为，包括裂缝的产生和扩展，以及多相流体的渗透。传统的连续介质力学模型在描述这些现象时存在显著的局限性，而这本书所介绍的非连续变形分析方法，恰恰能够有效地解决这些难题。书中的理论部分，虽然包含一些高深的数学和物理概念，但作者通过大量的图解和实例，使得理解过程相对顺畅。我特别关注书中关于颗粒流体耦合以及多物理场耦合的章节，这些内容直接关系到我目前正在进行的一项地下水封洞设计项目。书中提供的数值模拟方法和软件实现思路，为我提供了一个极具价值的参考框架。通过学习这本书，我不仅能够更深入地理解岩石在复杂应力条件下的变形机制，更重要的是，能够运用这些先进的分析工具，为项目的安全可靠运行提供更强的技术保障。

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**第四段评价：** 这本书的写作风格非常独特，作者并没有采用过于枯燥的理论堆砌，而是通过一系列引人入胜的工程案例，巧妙地引入非连续变形分析的核心思想。我是一名对数值模拟充满热情的软件开发者，一直在寻求能够处理复杂物理过程的通用框架。这本书中的方法论，尤其是对离散单元法（DEM）和有限元法（FEM）在处理非连续性问题上的结合与拓展，让我耳目一新。书中对于算法的详细阐述，以及对程序实现的指导性建议，为我后续开发相关的仿真软件提供了重要的技术支持。我尤其欣赏书中对模型建立、网格划分、边界条件设置等关键环节的深入探讨，这些细节的打磨对于获得准确可靠的模拟结果至关重要。虽然书中的一些案例分析涉及的特定领域知识我还需要进一步学习，但书中提供的通用方法论和技术路线，无疑为我打开了新的视野，也激发了我进一步探索和创新的热情。

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**第三段评价：** 我是一名刚刚步入学术殿堂的博士生，导师为我推荐了这本书作为我的第一本专业读物。起初，我对“非连续变形分析”这个概念感到有些陌生，但随着阅读的深入，我逐渐被书中构建的清晰逻辑和丰富的案例所吸引。作者以一种非常系统的方式，从宏观的物理现象入手，逐步深入到微观的数值离散和算法实现。书中的图示和示意图精美且富有启发性，帮助我直观地理解了抽象的力学概念。我特别喜欢其中对不同离散化技术的比较分析，这让我能够根据不同的问题选择最合适的数值方法。此外，书中结合了大量实际工程应用，如隧道开挖、边坡稳定性分析等，这让我能够将所学的理论知识与工程实践紧密联系起来，深刻体会到非连续变形分析在解决工程问题中的重要作用。虽然书中涉及的数学知识和编程技巧需要我花大量时间去学习和掌握，但我相信，这本书将是我未来学术研究道路上不可或缺的基石。

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**第二段评价：** 作为一名材料科学的研究生，我对材料在极端载荷下的行为表现充满了浓厚兴趣。传统的连续介质力学在描述断裂、损伤等非连续性现象时显得力不从心，这促使我开始关注那些能够处理这类问题的先进数值方法。在翻阅这本书时，我被其理论的严谨性和方法的实用性所吸引。书中对不同离散方法的介绍，从概念的引入到数学模型的构建，都显得条理清晰，循序 ज्या。特别是关于粒子方法和损伤演化模型的章节，让我对如何模拟材料内部的裂纹萌生、扩展乃至最终断裂有了更深入的理解。书中提及的一些工程应用案例，比如岩石力学、土动力学以及复合材料的断裂分析，更是为我今后的研究方向提供了宝贵的参考。这本书不仅仅是一本教材，更像是一位经验丰富的导师，它循循善诱，引导读者逐步掌握非连续变形分析的精髓。虽然有些数学公式和推导过程需要反复琢磨，但这正是深入理解的必经之路，也体现了作者在知识传授上的用心良苦。

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**第一段评价：** 这本书的封面设计颇具匠心，深邃的蓝色背景衬托着金属质感的标题，仿佛预示着书中内容蕴含的复杂理论与精妙计算。拿到手中，厚重而扎实的纸张触感，以及清晰的排版布局，都让人对即将开启的阅读之旅充满了期待。我是一名从事结构工程设计多年的工程师，在工作中经常会遇到一些传统线性分析方法难以解决的复杂问题，比如材料的塑性屈服、大变形引起的结构失稳等。因此，我一直在寻找一本能够系统讲解非连续变形分析方法的专业书籍。这本书的出现，正好契合了我迫切的需求。虽然我还没有深入阅读，但从目录的编排和章节的标题来看，它涵盖了非连续变形分析的核心概念、基本原理、数值离散技术以及各种典型的工程应用案例，这让我相信它能够为我提供一套解决实际工程难题的有力工具。我尤其关注其中关于数值方法的介绍，希望能够从中学习到如何有效地构建和求解这些复杂的数学模型，从而在设计中更准确地预测结构的响应，提高设计的可靠性和经济性。

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