土工计算机分析PDF电子书下载

1．1 计算机发展回顾与展望 1

第1章 绪论 1

1．2 土工计算机分析发展概况 4

1．3 本书内容概述 8

参考文献 10

第2章 有限差分法 11

2．1 概述 11

2．2 差分公式 11

2．2．1 差分公式推导 11

2．2．2 常用差分公式 14

2．3 差分格式 15

2．3．1 截断误差 15

2．3．2 稳定性 16

2．3．3 常用差分格式 16

2．4 解题步骤 17

2．5．1 渗流分析 21

2．5 有限差分法的应用 21

附：用超松弛计算水头程序中的子程序 26

2．5．2 软粘土地基非线性一维固结分析 27

附：用追赶法计算单面排水条件下V值的子程序 30

参考文献 31

第3章 有限单元法 32

3．1 概述 32

3．2 土工分析基本方程 33

3．2．1 总控制方程 33

3．2．2 总应力分析基本方程 39

3．2．3 有效应力分析基本方程 41

3．2．4 关于总应力分析和有效应力分析的讨论 45

3．3 有限单元法概论 49

3．3．1 加权残值法(MWR) 49

3．3．2 伽辽金(Galerkin)法 50

3．3．3 有限单元法(FEM) 50

3．3．4 等参元及其特性 51

3．4．1 三维条件下Biot固结分析有限元方程 64

3．4 Biot固结分析有限元法 64

3．4．2 平面应变Biot固结分析有限元方程 79

3．4．3 轴对称Boit固结分析有限元方程 83

3．4．4 算例 86

参考文献 89

第4章 岩土力学中常用的其他数值方法 92

4．1 概述 92

4．2 离散单元法 93

4．2．1 引言 93

4．2．2 力和位移的关系 94

4．2．3 运动定律 95

4．2．4 阻尼 96

4．2．5 时步的选择 97

4．2．6 计算循环 97

4．2．8 结语 98

4．2．7 变形离散元法 98

4．3 拉格朗日元法 99

4．3．1 引言 99

4．3．2 拉格朗日元法的网格划分 99

4．3．3 一维问题 100

4．3．4 二维问题 101

4．3．5 结语 104

4．4 非连续变形分析法 104

4．4．1 引言 104

4．4．2 块体的位移及变形 104

4．4．3 块体系统的接触判定 105

4．4．4 法向弹簧的应变能 106

4．4．5 切向弹簧的应变能 107

4．4．6 摩擦力的势能 107

4．4．7 与有限元法的比较 108

4．5．1 引言 109

4．5 流形元法 109

4．4．8 方程的求解与迭代 109

4．4．9 结语 109

4．5．2 流形元的有限覆盖 110

4．5．3 流形元法的位移 111

4．5．4 流形元的刚度矩阵 113

4．5．5 结语 114

4．6 半解析元法 114

4．6．1 引言 114

4．6．2 半解析函数 115

4．6．3 简例 115

4．6．4 结语 117

参考文献 117

第5章 动力分析 119

5．1 概述 119

5．1．1 动荷载的类型及特点 119

5．1．2 动力分析方法的发展简况 120

5．2 动力方程 122

5．2．1 Biot动力固结方程的基本假定 122

5．2．2 Biot动力固结方程的推求 122

5．3 边界条件及求解方法 124

5．3．1 边界条件及处理方法 124

5．3．2 动力方程的求解方法 125

5．4 有效应力法 130

5．4．1 有效应力法的概念及其发展 130

5．4．2 本构模型 131

5．4．3 振动孔压模式 133

5．4．4 有效应力的动力分析及其计算步骤 137

5．4．5 饱和土体u-U型动力控制方程及其改进的数值解法 140

5．5 弹塑性动力分析 143

5．5．1 岩土塑性力学性质 143

5．5．2 岩土弹塑性模型理论 143

5．5．3 弹塑性动力反应有限元分析 147

5．6 非饱和土体动力分析法 148

5．6．1 动力控制方程 149

5．6．2 动力控制方程的有限元离散 150

5．6．3 耦合有限元离散方程的数值解法 151

5．7 土体震陷分析方法 154

5．7．1 简化分析方法 154

5．7．2 模量软化法 155

5．7．3 等效节点力法 156

参考文献 157

第6章 结构、基础与地基共同作用分析 159

6．1 概述 159

6．2 共同作用分析中的本构模型 159

6．2．1 地基模型 160

6．2．2 界面模型 168

6．3．1 有限单元法 182

6．3 共同作用分析方法 182

6．3．2 子结构法 184

6．3．3 有限元与无限元耦合方法 186

6．3．4 有限元与边界元耦合方法 187

6．3．5 加权残数法 187

参考文献 191

第7章 滑移线场数值解 193

7．1 滑移线场基本理论 193

7．1．1 概述 193

7．1．2 滑移线的基本概念 193

7．1．3 平面应变问题应力场的滑移线解答 193

7．1．4 特殊情况下的滑移线解 197

7．1．5 滑移线的基本性质 197

7．1．6 塑性区边界条件 201

7．2 滑移线场数值解法 203

7．2．1 两种基本计算方法 203

7．2．2 三种基本边值问题 205

7．3 程序介绍 207

7．3．1 程序说明 207

7．3．2 条形基础极限承载力滑移线解源程序 208

参考文献 211

7．4 程序应用 214

参考文献 214

第8章 边坡稳定分析 215

8．1 概述 215

8．2 边坡稳定分析的通用条分法 216

8．2．1 极限平衡法的基本原理 216

8．2．2 静力平衡方程 218

8．2．3 静力平衡方程的解 218

8．2．4 数值计算方法 219

8．2．5 例题 220

8．2．6 土压力计算 222

8．3．2 瑞典法 223

8．3．1 概述 223

8．3 边坡稳定分析的简化方法 223

8．3．3 毕肖普的简化法 224

8．3．4 改良瑞典法 225

8．3．5 滑楔法 225

8．4 各种方法和简化处理对计算精度的影响 226

8．4．1 概述 226

8．4．2 关于数值分析问题 226

8．4．3 关于各种分析方法精度的讨论 227

8．5 确定最小安全系数的最优化方法 230

8．6 边坡稳定分析程序 231

参考文献 232

第9章 极限分析数值方法 234

9．1 前言 234

9．2 极限分析方法的理论基础 234

9．2．1 土体稳定问题的一般提法 234

9．2．2 土体稳定的上限解和下限解 235

9．3 极限分析有限元法 236

9．3．1 下限解有限元法 236

9．3．2 上限解有限元法 242

9．4 斜条分法上限解 248

9．4．1 概述 248

9．4．2 求解速度场的基本方程式 249

9．4．3 计算加载系数或安全系数 250

9．4．4 确定临界滑动模式的最优化方法 251

9．4．5 例题 252

9．5 极限分析在地基承载力问题中的应用 252

9．5．1 概述 252

9．5．2 经典问题的验证 253

9．5．3 对经验修正项的验证 254

9．6 结语 257

参考文献 257

第10章 随机有限元法及其应用 259

10．1 引言 259

10．2 随机有限元法的基本公式 260

10．2．1 摄动基础的随机有限元公式 260

10．2．2 Neumann级数基础的随机有限元公式 261

10．2．3 改善的一阶摄动随机有限元法 262

10．3 随机有限元法的基本应用 263

10．3．1 随机有限元法的单元应力分析 264

10．3．2 特征值问题的随机有限元法 265

10．3．3 结构可靠性分析的一阶二次矩方法 267

10．4 非摄动随机有限元法 269

10．4．1 梁弯曲的新型单元刚度矩阵的推导 269

10．4．2 位移约束的引入 271

10．4．3 位移向量的均值和协方差 272

10．5 算例 273

参考文献 280

11．1．1 反分析方法研究的发展 282

11．1 概述 282

第11章 反分析方法 282

11．1．2 反分析方法研究的意义 283

11．2 参数反演 284

11．2．1 逆反分析 285

11．2．2 正反分析 286

11．2．3 模糊反分析 290

11．2．4 随机反分析 292

11．2．5 GA-ANN反分析 294

11．2．6 模拟退火反分析 299

11．3 模型识别 301

11．3．1 引言 301

11．3．2 参数判别准则 302

11．3．3 模型判别准则 303

11．3．4 粘弹性模型的识别 304

11．4．2 工程应用——三峡船闸高边坡稳定分析 306

11．4．1 反分析程序SUNBACK．F介绍 306

11．4 反分析程序SUNBACK．F介绍及工程应用 306

第12章 知识工程和专家系统在岩土工程中的应用 313

12．1 知识工程与专家系统概述 313

12．1．1 知识与智能 313

12．1．2 人工智能、知识工程与专家系统 313

12．2 专家系统的组成及构造工具 315

12．2．1 专家系统及其组成 315

12．2．2 专家系统的构造工具 316

12．3 工程勘察与地基基础评价计算机专家系统 322

12．3．1 专业特点对专家系统的特殊需求 322

12．3．2 “岩土工程勘察与地基评价计算机专家系统(EIFEES)”的开发工作 325

12．3．3 系统的软件设计 326

12．3．4 “岩土工程勘察与地基评价计算机专家系统(EIFEES)”的基本功能与特点 336

12．4 地理信息系统(GIS)在专家系统中的应用 338

12．4．1 工程勘察专家系统对地理信息系统的需求 338

12．4．3 “工程勘察专家系统”中GIS的结构及查询 339

12．4．2 CITYSTAR地理信息系统的结构及功能 339

参考文献 343

第13章 AutoCAD在土工中应用 344

13．1 概述 344

13．2 AutoCAD与高级语言的接口 344

13．2．1 AutoLISP语言 344

13．2．2 使用VB直接控制AutoCAD绘图 352

13．3 AutoCAD与数据库的接口 358

13．4 AutoCAD在有限元分析前处理和后处理中的应用 362

13．4．1 AutoCAD在有限元分析前处理中的应用 362

13．4．2 AutoCAD在有限元分析后处理中的应用 367

13．5 AutoCAD在土工勘察中的应用 373

参考文献 378

第14章 计算机仿真技术在岩土工程中应用 379

14．1 概述 379

14．1．1 系统模型和仿真 379

14．1．2 数字计算机仿真 380

14．1．3 数字仿真的应用及发展方向 381

14．2 仿真系统的整体设计 382

14．3 仿真三维图形变换 383

14．3．1 坐标系 383

14．3．2 三维图形变换 384

14．4 仿真系统图形文件与图形库的建立与调用 387

14．4．1 图形文件的建立与调用 387

14．4．2 仿真图形库的建立与调用 388

14．5 工程地质数据库研究 388

14．5．1 岩土工程特性参数 388

14．5．2 地质数据库的建立 390

14．6 仿真系统数据库的建立 390

14．7 其他仿真技术 392

14．8 进一步应用展望 393

参考文献 394