结构分析 经典方法与矩阵方法的统一PDF电子书下载

结构分析建模 1

引言 1

结构形式 2

荷载传递路径 8

变形 11

结构理想化 12

框架结构 12

非框架式或连续结构 15

加接和支承条件 15

荷载与荷载的理想化 17

应力和变形 19

正应力 19

挠度曲线和弯矩图实例 22

温度变化时的挠度曲线和弯矩图 22

梁、拱和桁架之间的比较 23

小结 29

习题 29

静定结构 32

引言 32

物体的平衡 33

内力的符号规定和内力图 37

内力的校核 40

移动荷载作用 45

单个荷载 45

均布荷载 46

两个集中荷载作用 47

一组集中力作用 48

最大绝对值效应 49

简支梁和桁架的影响线 51

小结 53

习题 53

超静定结构分析介绍 58

引言 58

超静定性 58

超静定次数的表达式 61

超静定结构分析的一般方法 64

动不定性 65

叠加原理 67

小结 69

习题 70

力法分析 73

引言 73

方法说明 73

基本结构和坐标系统 76

关于环境影响的分析 77

各种不同加载情况的分析 78

力法分析的五个步骤 78

三力矩方程 86

连续梁和框架上的移动荷载 90

小结 94

习题 94

位移法分析 98

引言 98

方法说明 98

自由度和坐标系 101

各种不同加载的分析 105

外界效应的分析 105

位移法的5个步骤 105

坐标处位移的效应 111

小结 113

习题 113

柔度矩阵和刚度矩阵 117

引言 117

柔度矩阵与刚度矩阵的关系 117

力法或位移法的选择 119

空间和平面框架的等截面杆件的刚度矩阵 121

刚度矩阵的缩聚 123

柔度矩阵和刚度矩阵的特性 125

用力法对对称结构进行分析 127

运用位移法对对称结构进行分析 129

非线性温度变化的效应 133

收缩和徐变效应 140

预应力效应 140

小结 143

习题 144

应变能和虚功 148

引言 148

位移的几何形状 148

应变能 150

轴向力产生的应变能 153

弯矩产生的应变能 154

剪力产生的应变能 154

扭矩产生的应变能 155

总应变能 155

余能和余功 156

虚功原理 158

单位荷载定理和单位位移定理 159

虚功变换 160

卡氏定理 162

卡氏第一定理 162

卡氏第二定理 164

小结 165

虚功法确定位移 166

引言 166

利用虚功进行位移计算 166

力法计算位移 168

超静定结构的位移 168

用虚功法求解位移时积分的计算 170

两个函数乘积的定积分 172

杆端力矩引起平面框架的位移 172

桁架挠度 173

等效节点荷载 176

梁和框架的挠度 176

小结 187

习题 187

更多的能量定理 193

引言 193

毕特和马克斯维尔定理 193

毕特定理对于力和位移变换的应用 194

刚度矩阵和柔度矩阵的变换 198

装配结构的刚度矩阵 200

势能 202

小结 203

习题 203

用特殊方法求弹性结构的位移 207

引言 207

梁弯曲时的挠度微分方程 207

力矩—面积定理 208

弹性荷重法 211

有限差分法 219

以傅里叶级数表示挠度 221

以带不定参数的级数表示挠度 222

小结 226

习题 226

力法和位移法的应用：柱比法和力矩分配法 230

引言 230

柱横截面上的正应力 230

柱比法的定义 231

变截面杆件的刚度矩阵 231

端部转角刚度及传递力矩 233

直杆与单跨框架的弯矩 234

力矩分配的过程 238

对于无节点平动的平面框架的力矩分配过程 241

修正的端旋转刚度 243

修正的固端力矩 245

关于有节点平动的平面框架一般力矩分配过程 249

无剪力力矩分配 255

小结 258

习题 259

梁和框架的影响线 263

引言 263

影响线的概念和应用 263

牟勒尔—贝里斯劳（Muller-Breslau）原理 264

求影响线的过程 267

间接加载的修正 268

固端梁的影响线 269

平面框架的影响线 271

小结 274

梁格、拱、桁架的影响线 275

引言 275

梁格的影响线 275

一般叠加方程 281

拱的影响线 281

桁架的影响线 283

小结 286

习题 286

轴向力对抗弯刚度的效应 289

引言 289

轴向力作用下等截面杆的刚度 289

轴向压力的效应 289

轴向拉力的效应 294

轴向力的结合论述 295

轴向力作用下等截面杆的修正杆端转角刚度 296

受轴向力作用的等截面杆的固端力矩 296

均布荷载 297

集中荷载 298

轴向力作用下等截面杆的修正固端力矩 299

框架的弹性稳定性 302

用力矩分配法计算框架的屈曲荷载 306

小结 308

习题 309

剪力墙结构分析 311

引言 311

剪力墙单元的刚度 312

端部带有刚臂的梁的刚度矩阵 313

带有剪力墙的平面框架的分析 311

建筑物按平面结构的简化近似分析 318

带孔的剪力墙 323

三维分析 324

小结 334

习题 334

有限差分法 337

引言 337

有限差分形式的导数表示法 337

静定梁中的弯矩和挠度 340

梁挠度与作用荷载之间的有限差分关系式 341

截面突变的梁 343

边界条件 344

梁的挠度与应力合力或与反力之间的有限差分关系 345

弹性地基上的梁 346

轴对称的圆柱壳 348

偏导数的有限差分表示方法 351

受面内力作用板的控制微分方程 352

受弯板的控制微分方程 353

弯曲平面内部节点的有限差分方程 356

受弯板的边界条件 357

受弯板的分析 360

加劲板 362

等效刚度矩阵 364

等效刚度矩阵与刚度矩阵之间的比较 364

小结 366

习题 366

有限单元法 371

引言 371

位移法五个步骤的应用 372

弹性体基本方程 374

平面应力和平面应变 374

薄板弯曲 375

三维实体 376

位移插值法 376

直杆单元 376

受面内力作用的四边形单元 377

矩形薄板弯曲单元 378

位移法有限元的刚度矩阵和应变矩阵 379

单元荷载向量 380

利用最小总势能对单元矩阵的推导 381

形函数推导 382

收敛条件 385

收敛性的分片试验 386

常应变三角单元 388

节点力的分析 390

小结 391

习题 391

有限单元法的进展 394

引言 394

等参单元 394

等参单元的收敛 397

拉格朗日内插法 397

二维和三维等参单元的形函数 398

矩形平面单元的相容荷载向量 400

三角形平面应力和平面应变单元 401

三角形弯曲板单元 403

数值积分 405

壳体作为平面单元的组合 409

矩形壳体单元 409

虚拟刚度系数 410

旋转体 410

有限条带法和有限棱柱法 412

刚度矩阵 414

相容荷载向量 415

结点连线上位移的变化 416

受弯板的有限条带 416

混合有限元 419

应变场和应力场 420

混合应力公式 420

混合应变公式 423

小结 423

习题 423

连续梁和框架的塑性分析 427

引言 427

极限力矩 427

简支梁的塑性状态 428

固端梁和连续梁的极限强度 430

矩形门架 431

基本机构的组合 434

带有斜杆的框架 436

轴向力对塑性承载力矩的影响 437

剪力对塑性承载力矩的影响 439

小结 439

习题 439

板的屈服线法和条带法 441

引言 441

屈服线理论的基础 441

表示方法 442

沿两个垂直方向相同配筋板的极限力矩 443

能量法 443

正交各向异性板 445

板各部分的平衡 448

平衡法 450

不规则板 453

条带法 455

分带布筋的应用 456

小结 458

习题 459

结构动力学 462

引言 462

坐标和集中的质量 462

相容质量矩阵 464

单自由度系统的无阻尼自由振动 465

单自由度系统的无阻尼强迫振动 467

单自由度系统的黏滞阻尼振动 469

自由、黏滞阻尼振动 469

简谐强迫、黏滞阻尼振动 471

对任意扰动力的反应 471

多自由度系统的无阻尼自由振动 472

固有振型的正交性 474

正则坐标 475

结构对地震的反应 477

小结 479

习题 479

杆系结构的计算机分析 482

引言 482

单元局部坐标系 483

带宽 484

输入数据 485

单元局部坐标轴的方向余弦 488

单元刚度矩阵 489

转换矩阵 489

整体坐标系下的单元刚度矩阵 491

组集刚度矩阵和荷载矢量 492

位移支撑条件和支反力 496

求解带状方程 498

杆端力 500

小结 503

计算机分析的实现 505

引言 505

斜坐标系下的位移边界条件 505

结构的对称性 508

结构对称，荷载对称 508

结构对称，荷载不对称 509

位移约束 510

旋转对称 513

子结构 515

平面框架的塑性分析 516

弯截面单元或者弯曲轴线单元的刚度矩阵 521

小结 523

习题 523

非线性分析 527

介绍 527

几何刚度矩阵 528

几何非线性的简单案例 528

Newton-Raphson法：非线性方程的解法 529

Newton-Raphson法在桁架的应用 532

一次迭代循环中的计算 533

收敛标准 533

平面或空间桁架的构件的切线刚度矩阵 534

非线性折曲 537

平面框架构件的切线刚度矩阵 538

Newton-Raphson法应用于平面框架 540

三角膜单元的切线刚度矩阵 547

非线性材料构成的结构的分析 551

材料非线性分析的迭代法 551

小结 555

习题 555

附录A矩阵代数 558

习题 571

附录B棱柱形体的位移 575

附录C棱柱形杆的固端力 578

附录D棱柱形杆由于端点位移引起的端点力 580

附录E由于支承处单位位移所引起连续梁各支承处的反力和弯矩 581

附录F几何图形的特性 585

附录G扭转常数J 587

附录H积分∫lMMdl的值 589

附录ⅠEI为常数的简支梁承受单位端力矩时的挠度 590

附录J柱比法中一些常用的平面面积的几何特性 591

附录K混凝土构件中的预应力效应 592

附录L结构计算程序介绍 593

习题答案 597

符号说明 624

国际单位制 626