结构力学 2PDF电子书下载

结构计算机分析篇 5

第1章 虚位移原理、势能原理及其应用 5

1-1 弹性力学的基本方程及其矩阵表示 5

1-1-1 平衡(运动)微分方程 6

1-1-2 小变形的几何方程(位移-应变关系) 7

1-1-3 边界条件(边界处平衡和协调条件) 8

1-1-4 线弹性体的物理方程(本构关系) 9

1-1-5 物理量的矩阵表示 10

1-1-6 弹性力学基本方程的矩阵表示 11

1-2 外力总虚功的计算 11

1-2-1 内部微元体上外力总虚功 11

1-2-2 边界微元体上外力总虚功 13

1-2-3 虚位移时变形体的外力总虚功 13

1-3 变形体虚位移原理表述和证明 14

1-3-1 变形体虚功原理回顾 14

1-3-2 变形体虚位移原理的表述 14

1-3-3 变形体虚位移原理必要性证明 14

1-3-4 变形体虚位移原理充分性证明 15

1-3-5 几点说明 16

1-4 势能原理 17

1-4-1 预备知识 17

1-4-2 最小势能原理 17

1-4-3 几点说明 18

1-5 势能原理与位移法 18

1-5-1 由势能原理导出位移法方程 18

1-5-2 能量法求解举例 20

1-6 里兹法 20

1-6-1 用虚位移原理求解 21

1-6-2 用势能原理求解 23

1-7 结论与讨论 24

1-7-1 本章结论 24

1-7-2 几点讨论 25

习题 25

第2章 杆系结构单元分析 27

2-1 引言 27

2-1-1 杆系结构虚位移原理虚功方程 27

2-1-2 杆系结构总势能表达式 29

2-1-3 几点说明 30

2-2 平面杆系结构单元分析 31

2-2-1 拉(压)杆单元 31

2-2-2 扭转杆单元 34

2-2-3 弯曲杆单元 35

2-2-4 考虑轴向变形的弯曲单元--平面自由式单元 38

2-2-5 有约束的单元 40

2-2-6 考虑剪切时的自由式单元 41

2-2-7 有刚域单元 42

2-3 空间杆系结构单元分析 45

2-3-1 交叉梁单元 45

2-3-2 空间桁架单元 46

2-3-3 空间刚架单元 47

2-4 杆系结构单元刚度矩阵子程序 48

2-4-1 一些公共的自定义部分 48

2-4-2 单元刚度矩阵(局部坐标系)子程序的源程序 49

2-5 结论与讨论 52

2-5-1 本章结论 52

2-5-2 几点讨论 53

习题 54

第3章 杆系结构的整体分析 56

3-1 结构整体刚度方程 57

3-1-1 用势能原理进行结构整体分析 57

3-1-2 直接刚度法集装规则的推证 59

3-2 整体分析的物理实质 61

3-3 边界条件处理的补充--斜支座问题 62

3-3-1 对单元进行处理，用先处理法集成整体刚度矩阵 63

3-3-2 对整体刚度矩阵进行处理 64

3-4 杆系结构静力分析程序简要说明 65

3-5 结论与讨论 66

3-5-1 本章结论 66

3-5-2 几点讨论 67

习题 67

第4章 分支点稳定及极限荷载有限元分析简介 69

4-1 平面刚架分支点稳定有限元分析 69

4-1-1 压杆单元的刚度方程 69

4-1-2 刚架分支点稳定计算 71

4-1-3 一种特征值问题解法--幂法 72

4-1-4 分支点稳定算例 73

4-2 刚架极限荷载分析 74

4-2-1 增量变刚度法 74

4-2-2 单元刚度矩阵的修正 74

4-2-3 增量变刚度法确定刚架极限荷载的计算过程及算例 76

4-3 结论与讨论 81

习题 81

第5章 平面问题有限元分析 83

5-1 引言 83

5-1-1 结构离散化 83

5-1-2 平面问题的总势能表达式 84

5-2 常应变三角形单元 85

5-2-1 单元结点位移和结点力 85

5-2-2 用面积坐标建立单元位移场 86

5-2-3 基于势能原理的单元分析 89

5-2-4 计算实例 93

5-2-5 收敛准则 93

5-3 矩形双线性单元 94

5-3-1 用正则坐标建立单元位移场 95

5-3-2 应变和应力矩阵 96

5-3-3 单元刚度矩阵和单元等效荷载列阵 97

5-3-4 计算结构整理 97

5-3-5 计算实例 98

5-4 平面问题计算程序PSTE的简要说明 99

5-5 平面等参数单元 100

5-5-1 基本概念 100

5-5-2 几种常用单元描述和位移模式 104

5-5-3 等参元单元特性分析 107

5-5-4 数值积分 110

5-5-5 作等参元分析时的注意事项 112

5-5-6 计算实例 113

5-5-7 二维(和三维)弹性分析计算程序简要说明 114

5-6 结论与讨论 114

5-6-1 本章结论 114

5-6-2 几点讨论 115

习题 115

结构动力分析篇 122

第6章 结构动力学概述 122

6-1 动荷载及其分类 122

6-1-1 动荷载的定义 122

6-1-2 动荷载的分类 123

6-2 结构动力学的任务和研究内容 124

6-2-1 结构动力学与结构静力学的对比 124

6-2-2 结构动力学的任务 125

6-2-3 结构动力学的研究内容 125

6-3 结构动力分析中体系的自由度 125

6-3-1 动力分析中体系的自由度 126

6-3-2 体系自由度的简化 126

6-3-3 体系自由度的确定 128

6-4 结构的动力特性 128

6-4-1 结构的自振频率 128

6-4-2 结构的振型 129

6-4-3 结构的组尼 129

6-5 建立结构体系运动方程的一般方法 130

6-6 体系运动方程的建立 131

6-6-1 单自由度体系运动方程举例 131

6-6-2 两个自由度体系运动方程举例 135

6-7 多自由度体系运动方程的一般形式 139

6-7-1 运动方程一般形式 139

6-7-2 用刚度法和柔度法建立体系运动方程的具体步骤 140

6-8 结论与讨论 141

6-8-1 本章结论 141

6-8-2 几点讨论 142

习题 143

第7章 单自由度体系的振动分析 147

7-1 单自由度体系自由振动分析的回顾和扩展 147

7-1-1 自由振动的主要内容回顾 147

7-1-2 确定体系阻尼比的一种方法 149

7-2 单自由度体系的受迫振动 150

7-2-1 单自由度体系受迫振动的一般解 150

7-2-2 几种常见荷载作用下的动力响应分析 152

7-3 单自由度非线性体系的响应分析 160

7-3-1 非线性运动的增量方程 160

7-3-2 线加速度法解非线性问题 161

7-3-3 程序计算结果举例 162

7-4 结论与讨论 163

7-4-1 本章结论 163

7-4-2 几点讨论 164

习题 165

第8章 多自由度体系的振动分析 167

8-1 无阻尼多自由度体系的自由振动 167

8-1-1 多自由度体系的振型和频率方程 168

8-1-2 多自由度体系的频率和振型 169

8-1-3 多自由度体系自由振动的通解 172

8-1-4 多自由度体系频率和振型计算举例 173

8-2 多自由度体系振型的正交性 175

8-2-1 正交的概念 175

8-2-2 振型向量的正交性 176

8-2-3 关于振型正交性的物理解释 176

8-2-4 正交性的利用 177

8-2-5 多自由度体系振型正交性应用举例 179

8-3 多自由度体系的受迫振动 180

8-3-1 简谐荷载作用下的无阻尼受迫振动分析 181

8-3-2 无阻尼体系在任意荷载作用下的受迫振动分析 183

8-3-3 无阻尼结构的动内力计算 185

8-3-4 有阻尼受迫振动分析 187

8-3-5 有关阻尼矩阵的补充说明 188

8-4 杆系结构有限元动力分析 189

8-4-1 基本原理 189

8-4-2 杆件单元运动方程及结构运动方程的建立 190

8-5 多自由度体系的逐步积分方程 193

8-5-1 线加速度法 194

8-5-2 Wilson-θ法 194

8-5-3 Newmark-β法 196

8-6 结论与讨论 197

8-6-1 本章结论 197

8-6-2 几点讨论 198

习题 200

第9章 频率和振型的实用计算方法 202

9-1 能量法 202

9-1-1 单自由度体系 202

9-1-2 多自由度体系 203

9-1-3 无限自由度体系 206

9-1-4 瑞利比 208

9-2 迭代法求振型和频率 209

9-2-1 计算第一振型和频率 209

9-2-2 迭代法求高阶振型和频率 211

9-2-3 迭代法算例 212

9-3 瑞利-里兹法 213

9-3-1 瑞利比的特性 213

9-3-2 瑞利-里兹法 214

9-3-3 瑞利-里兹法的步骤 215

9-4 子空间迭代法 216

9-4-1 子空间迭代法基本思路 216

9-4-2 多自由度瑞利-里兹法的矩阵表达式 216

9-4-3 子空间迭代法 218

9-4-4 子空间迭代法算例 220

9-5 本章结论 222

习题 223

第10章 结构地震响应分析及振动控制概述 224

10-1 地震作用与地震作用理论概述 224

10-1-1 地震作用 224

10-1-2 地震作用理论 225

10-2 单自由度体系的地震作用分析 226

10-2-1 地震作用下结构的运动方程 227

10-2-2 地震作用反应谱理论的基本假定 227

10-2-3 单自由度体系的地震作用分析 228

10-3 地震反应谱 229

10-3-1 相对位移、相对速度和绝对加速度反应谱 230

10-3-2 三种反应谱的关系 231

10-3-3 地震反应谱的标准化 232

10-3-4 抗震设计反应谱 234

10-4 多自由度线性体系地震响应分析 235

10-4-1 振型分解法解多自由度体系地震响应 235

10-4-2 线性多自由度体系的地震作用--振型分解反应谱法 237

10-4-3 关于振型组合问题 238

10-5 结构对策的发展和结构振动控制的概念 240

10-5-1 结构对策的发展 240

10-5-2 结构振动控制的概念 241

10-6 结构被动控制概述 242

10-6-1 基底隔震 242

10-6-2 耗能装置 244

10-6-3 利用吸振原理设计的减震装置 246

10-7 结构主动控制概述 249

10-7-1 主动控制系统的构成和分类 249

10-7-2 AMD受控系统运动方程与状态方程 249

10-7-3 主动控制常用控制算法简要说明 250

10-7-4 主动控制试验 251

10-8 几点结论 252

附录A 习题答案 254

附录B 索引 261

主要参考书目 264

作者简介 265