第一部分 基础篇 3
第1章 绪论 3
1.1 有限元的发展与Abaqus软件 3
1.2 道路工程中的典型问题 6
1.3 本书内容安排 7
第2章 有限单元法的基本原理 8
2.1 有限单元法求解的基本步骤 8
2.1.1 位移函数 8
2.1.2 单元应变和初应变 10
2.1.3 单元应力 11
2.1.4 等效结点力与单元刚度矩阵 13
2.1.5 结点荷载 17
2.1.6 结点平衡方程与整体刚度矩阵 18
2.2 常见单元的单元刚度矩阵和结点荷载 22
2.2.1 矩形单元 22
2.2.2 四面体单元 24
2.3 能量原理 28
2.3.1 虚位移原理 28
2.3.2 最小势能原理 29
2.3.3 最小余能原理 30
2.4 有限元解的收敛性 32
2.5 形函数及其应用 32
2.5.1 形函数的定义 32
2.5.2 典型的一维、二维和三维形函数 33
2.5.3 坐标变换 35
2.6 本章小结 38
第3章 Abaqus软件基础 39
3.1 Abaqus产品的组成（Products） 39
3.2 Abaqus/CAE的组成（Components） 40
3.3 Abaqus/CAE中的分析模块（Modules） 44
3.4 Abaqus/CAE的常用工具（Tools） 48
3.4.1 Abaqus/CAE中的常用工具 49
3.4.2 实例：路面结构的受力分析 51
3.5 Abaqus分析模型的组成 64
3.5.1 Abaqus分析的过程 64
3.5.2 Abaqus分析模型的组成 64
3.6 Abaqus的常用命令（Commands） 66
3.7 Abaqus的常用文件（Files） 70
3.7.1 常用文件 70
3.7.2 其他文件 72
3.8 Abaqus的帮助文档（Documentations） 74
3.9 本章小结 75
第4章 常用材料的本构模型及UMAT 77
4.1 道路工程中常用材料的本构模型 77
4.2 典型的弹性模型和塑性模型 78
4.2.1 线弹性模型 78
4.2.2 Mohr-Coulomb塑性模型 79
4.2.3 线性Drucker-Prager模型 81
4.3 道路工程常见材料模型及UMAT 83
4.3.1 道路工程中常见材料模型 83
4.3.2 用户子程序User Subroutines和应用程序（Utilities） 87
4.3.3 修正Burgers模型用户子程序UMAT的编写 91
4.3.4 Duncan-Chang模型用户子程序UMAT的编写 97
4.3.5 UMAT用户子程序的用法 97
4.4 小结 99
第5章 单元及网格划分技术 100
5.1 有限单元 100
5.1.1 单元的表征 101
5.1.2 实体单元 104
5.1.3 壳单元 105
5.1.4 梁单元 107
5.1.5 桁架单元 108
5.2 刚性体 109
5.2.1 刚性体使用的时机 109
5.2.2 刚性体部件 110
5.2.3 刚性单元 110
5.3 实体单元的使用 111
5.3.1 单元的数学描述和积分 111
5.3.2 实体单元的选择 118
5.4 网格划分技术 118
5.4.1 结构网格划分 118
5.4.2 自由网格划分 120
5.4.3 扫掠网格划分 121
5.4.4 网格划分算法 123
5.4.5 不能进行网格划分的几种情形 124
5.5 本章小结 125
第6章 inp文件用法 126
6.1 inp文件格式 126
6.1.1 关键词行（Keyword line） 126
6.1.2 数据行（Data line） 127
6.1.3 注释行（Comment line） 128
6.2 编写完整inp文件实例：桥式吊架 128
6.2.1 编写inp文件 128
6.2.2 检查运行inp文件 135
6.3 编写部分inp文件实例：软土地基上路面结构的沉降问题 136
6.3.1 Abaqus/CAE生成部分模型数据 138
6.3.2 编写部分inp文件 143
6.3.3 运行和后处理 148
6.4 本章小结 149
第二部分 应用篇 153
第7章 沥青路面结构中的裂缝和动态响应问题 153
7.1 相关理论和计算方法 153
7.1.1 断裂力学理论和计算方法 153
7.1.2 动态分析理论和计算方法 159
7.1.3 移动均布荷载在有限元模型中的实现 166
7.2 实例：路面结构裂缝和动态响应问题 166
7.2.1 静态分析一：直接写inp文件 167
7.2.2 静态分析二：Abaqus/CAE建模 177
7.2.3 动态分析一：平面Abaqus/CAE建模 181
7.2.4 动态分析二：三维Abaqus/CAE建模 186
7.3 本章小结 197
第8章 沥青路面结构车辙问题及摊铺温度场分析 199
8.1 相关理论和计算方法 199
8.2 实例：沥青路面结构车辙计算 203
8.2.1 温度场的分析 205
8.2.2 路面车辙的计算 215
8.3 实例：沥青路面上面层摊铺温度场分析 224
8.4 本章小结 230
第9章 软土地基上路面结构和桥台地基的沉降问题 231
9.1 相关理论和计算方法 231
9.1.1 沉降计算理论和比奥固结方程 231
9.1.2 三维固结向平面应变固结的等效转换 233
9.1.3 附加应力计算中位移载荷的施加 236
9.2 实例：软土地基上路面结构的沉降分析 237
9.2.1 水平向增强体（土工格栅）的应用 237
9.2.2 竖向增强体（桩）的应用 241
9.2.3 软土地基路面结构的附加应力分析 245
9.3 实例：软土地基上桥台结构的沉降分析 249
9.4 本章小结 264
第10章 路堤边坡稳定性问题 265
10.1 相关理论和计算方法 265
10.2 实例：边坡稳定性分析 268
10.3 本章小结 273
第11章 水泥混凝土路面上的接缝传荷问题 274
11.1 实例：水泥混凝土路面的接缝传荷模拟 274
11.1.1 无传力杆的混凝土路面受力 275
11.1.2 有传力杆的混凝土路面受力 287
11.2 本章小结 295
第12章 水泥混凝土路面上的轮胎振动噪声问题 296
12.1 相关理论和计算方法 296
12.2 轮胎振动噪声计算实例 299
12.3 本章小结 319
参考文献 320