
Static & dynamic analysis of structures:a physical approach with emphasis on earthquake engineering
副标题:无
作 者:(美)爱德华·L·威尔逊(Edward L. Wilson)著;北京金土木软件技术有限公司,中国建筑标准设计研究院译
分类号:
ISBN:9787112079018
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简介
本书的主要目的是归纳总结最新版的SAP和ETABS程序中使用到的有限元
和数值方法理论进展。
程序使用的许多单元和数值方法是全新的,
在目前的结构分析教科书里面还尚未提及。除此之外,本书还归纳总结了力
学基本方程。
本书提出了一个新的具有法向转动自由度的三维四边形壳(SHELL)单元
,它对薄板/壳和厚板/壳都是精确的。因此,壳单元可以方便地与经典的
框架(FRAME)单元相连接,三维实体(SOLID)单元可以用来模拟流体与固体。
动力分析作为静力分析的逻辑扩展来阐述附加惯性力和阻尼力以满足任
意点的平衡状态。在动力分析中应用荷载相关的Ritz(LDR)向量可以产生比
现有动力特征向量更精确的结果。
使用LDR向量可以将传统的振型叠加法扩展到应用快速非线性分析(FNA)
方法的非线性动力分析中。这种新的非线性动力分析方法,使得具有有限数
量非线性单元的结构,能够以与同一结构线性动力分析几乎相同的计算时间
来进行分析。
对所有从事现代结构工程领域的研究学者和专业人员来说,本书是一本
“必读”的专业书籍。
目录
目录
译者的话
中文版序
原著第四版序
致谢
个人评述
第1章 材料属性
1.1 引言
1.2 各向异性材料
1.3 计算机程序中材料属性的使用
1.4 正交各向异性材料
1.5 各向同性材料
1.6 平面应变各向同性材料
1.7 平面应力各向同性材料
1.8 类流体材料的属性
1.9 剪切波和压缩波波速
1.10 轴对称材料属性
1.11 力—变形关系
1.12 小结
第2章 平衡与协调性
2.1 引言
2.2 基本平衡方程
2.3 应力合成—力与弯矩
2.4 协调性要求
2.5 应变位移方程
2.6 转角的定义
2.7 材料界面的方程
2.8 有限元系统中的界面方程
2.9 静定结构
2.10 位移变换矩阵
2.11 单元刚度矩阵与柔度矩阵
2.12 静定结构的解法
2.13 结构系统的一般解法
2.14 /j、结
第3章 能量和功
3.1 引言
3.2 虚功与实功
3.3 势能和动能
3.4 应变能
3.5 外力功
3.6 能量驻值原理
3.7 力法
3.8 拉格朗日运动方程
3.9 动量守恒
3.10 /j、结
第4章 一维单元
4.1 引言
4.2 轴向单元分析
4.3 二维框架单元
4.4 三维框架单元
4.5 构件端部释放
4.6 /j、结
第5章 等参单元
5.1 引言
5.2 一维简例
5.3 一维积分公式
5.4 中部节点位置的限定
5.5 二维形函数
5.6 二维中的数值积分
5.7 三维形函数
5.8 三角形单元和四面体单元
5.9 /j、结
第6章 非协调单元
6.1 引言
6.2 剪力锁定单元
6.3 添加非协调模式
6.4 单元刚度矩阵的形成
6.5 非协调二维单元
6.6 使用非协调位移的范例
6.7 三维非协调单元
6.8 /J、结
第7章 边界条件与一般性约束
7.1 引言
7.2 位移边界条件
7.3 结构分析中的数值问题
7.4 与约束有关的一般性理论
7.5 刚性隔板约束
7.6 刚性约束
7.? 在梁—壳分析中运用约束
7.8 在剪力墙分析中运用约束
7.9 把约束应用于网格变换
7.10 拉格朗日乘数与罚函数
7.11 小结
第8章 弯曲板单元
8.1 引言
8.2 四边形单元
8.3 应变—位移方程
8.4 四边形单元刚度
8.5 满足分片检验
8.6 静力凝聚
8.? 三角形弯曲板单元
8.8 其他弯曲板单元
8.9 数值范例
8.9.1 一个单元的梁
8.9.2 简支方板上的点荷载
8.9.3 简支方板上的均布荷载
8.9.4 三角形弯曲板单元的计算
8.9.5 使用板单元模拟梁中的扭转
8.10 小结
第9章 具有法向转动的膜单元
9.1 引言
9.2 基本假设
9.3 位移近似法
9.4 节点转动介绍
9.5 应变—位移方程
9,6 应力—应变关系
9.7 把相对转动转换为绝对转动
9。8 三角形膜单元
9.9 计算范例
9.10 /j、结
第10章 壳单元
10.1 引言
10.2 简单四边形壳单元
10.3 用平面单元模拟弯曲壳
10.4 三角形壳单元
10.5 使用实体单元进行壳分析
10.6 SCORDELIS—LO筒形拱顶分析
10.7 半球壳算例
10.8 /j、结
第11章 几何刚度和〓效应
11.1 几何刚度定义
11.2 近似屈曲分析
11.3 建筑结构的〓分析
11.4 三维建筑的方程
11.5 〓效应的大小
11.6 在不修改计算机程序情况下的〓分析
11.7 有效长度-K系数
11.8 几何刚度的一般公式
11.9 /j、结
第12章 动力分析
12.1 引言
12.2 动力平衡
12.3 逐步求解法
12.4 振型叠加法
12.5 反应谱分析
12.6 频域内求解
12.? 线性方程的求解
12.8 无阻尼谐波响应
12.9 无阻尼自由振动
12.10 小结
第13章 使用振型叠加法的动力分析
13.1 求解的方程
13.2 变换为模态方程
13.3 仅由初始条件引起的响应
13.4 对任意荷载的通解
13.5 周期性荷载的解
13.6 质量参与系数
13.7 静力荷载参与系数
13.8 动力荷载参与系数
13.9 小结
第U章 刚度与质量正交向量的计算
14.1 引言
14.2 行列式搜索法
14.3 Sturm序列检验
14.4 逆迭代
14.5 Gram-Schmidt正交化
14.6 子空间块迭代
14.7 奇异系统求解
14.8 生成荷载相关的Ritz向量
14.9 LDR算法的物理解释
14.10 使用特征向量与使用Ritz向量求解的比较
14.11 高阶振型截取校正
14.12 垂直方向地震响应
14.13 小结
第15章 使用反应谱地震荷载进行动力分析
15.1 引言
15.2 反应谱的定义
15.3 模态响应的计算
15.4 典型反应谱曲线
15.5 模态组合的CQC法
15.6 模态组合数值示例
15.7 设计反应谱
15.8 反应谱分析中的正交效应
15.8.1 计算反应谱力的基本方程
15.8.2 通用CQC3法
15.8.3 三维反应谱分析的范例
15.8.4 关于正交效应的建议
15.9 反应谱方法的局限性
15.9.1 楼层位移率计算
15.9.2 梁的反应谱应力估算
15.9.3 钢与混凝土梁的设计检查
15.9.4 栓钉剪力的计算
15.10 小结
第16章 土与结构的相互作用
16.1 引言
16.2 场地响应分析
16.3 土—结构相互作用
16.4 多支承输入运动的响应
16.5 重力坝分析和基础分析
16.6 无质量基础近似法
16.7 近似辐射边界条件
16.8 在结构基底使用弹簧
16.9 小结
第17章 为满足建筑规范的地震分析建模
17.1 引言
17.2 三维计算机模型
17.3 三维振型与频率
17.4 三维动力分析
17.4.1 动力设计基底剪力
17.4.2 主方向的定义
17.4.3 方向与垂直效应
17.4.4 地震分析的基本方法
17.4,5 结果调整
17.4.6 动力位移与构件力
17.4.7 扭转效应
17.5 数值示例
17.6 动力分析方法概述
17.7 /j、结
第18章 快速非线性分析
18.1 引言
18.2 具有有限数量非线性单元的结构
18.3 基本平衡方程
18.4 非线性力的计算
18.5 变换到模态坐标
18.6 非线性模态方程的求解
18.7 框架结构的静力非线性分析
18.8 框架结构的动力非线性分析
18.9 高架水箱的地震分析
18.10 小结
第19章 线性粘滞阻尼
19.1 引言
19.2 实际结构中的能量损耗
19.3 粘滞阻尼的物理解释
19.4 模态阻尼违反动力平衡
19.5 数值范例
19.6 刚度与质量比例阻尼
19.? 正交阻尼矩阵的计算
19.8 非经典阻尼的结构
19.9 非线性能量损耗
19.10 /j、结
第20章 使用数值积分的动力分析
20.1 引言
20.2 Newmark方法族
20.3 Newmark方法的稳定性
20.4 平均加速度法
20.5 Wilson系数〓
20.6 刚度比例阻尼的使用
20.7 Hilber—Hughes-Taylor α方法
20.8 直接积分法的选择
20.9 非线性分析
20.10 /j、结
第21章 非线性单元
21.1 引言
21.2 一般三维两节点单元
21.3 一般塑性单元
21.4 不同的正向属性与负向属性
21.5 双线性拉—间隙—屈服单元
21.6 非线性间隙—挤压单元
21.7 粘滞阻尼单元
21.8 三维摩擦—间隙单元
21.9 /j、结
第22章 使用位移荷载的地震分析
22.1 引言
22.2 位移输入的平衡方程
22.3 伪—静力位移的使用
22.4 动力平衡方程的求解
22.5 数值范例
22.5.1 范例结构
22.5.2 地震荷载
22.5.3 零阻尼情况时间步长大小的影响
22.5.4 有限阻尼的地震分析
22.5.5 振型截取的影响
22.6 使用荷载相关的Ritz向量
22.? 逐步积分求解
22.8 小结
第23章 流体—结构相互作用
23.1 引言
23.2 流体—结构相互作用
23.3 大坝—基础交界面的有限元模型
23.4 上抬荷载和孔隙水压力荷载
23.5 使用SAP2000计算孔隙水压力
23.6 选择间隙单元刚度值
23.7 流体动力学的基本方程
23.8 压力和速度之间的关系
23.9 两种材料交界面处的平衡方程
23.10 辐射边界条件
23.11 表面晃动模式
23.12 波的垂直传播
23.13 Westergaard论文
23.14 矩形水库的动力分析
23.15 吸收能量的水库边界
23.16 相对与绝对公式
23.17 闸门缩进对压力的影响
23.18 弧形闸门的地震分析
23.19 最后的评注
附录A 向量表示法
A.1 引言
A.2 向量叉积
A.3 定义局部参考系的向量
A.4 向量操作的Fortran子程序
附录B 矩阵表示法
B.1 引言
B.2 矩阵表示法的定义
B.3 矩阵转置和数乘
B.4 数值运算的定义
B.5 矩阵乘法的程序设计
B.6 矩阵乘法的顺序
B.7 小结
附录C 线性方程的求解或求逆
C.1 引言
C.2 数值示例
C.3 高斯消元法
C.4 通用线性方程组的解
C.5 主元素法的替代方法
C.6 矩阵求逆
C.7 矩阵求逆的物理解释
C.8 部分高斯消元法、静力凝聚与子结构分析
C.9 以带状或条状形式存储的方程
C.10 〓分解
C.10.1 矩阵A的三角分解
C.10.2 b矩阵的向前消去
C.10.3 后退代入计算x
C.11 对角抵消和数值精确度
C.12 小结
附录D 特征值问题
D.1 引言
D.2 Jacobi法
D.3 三维主应力的计算
D.4 一般特征值问题的求解
D.5 小结
附录E 材料属性的转换
E.1 引言
E.2 小结
附录F 基于位移的有剪切变形的梁单元
F.1 引言
F.2 基本假设
F.3 有效剪切面积
附录G 数值积分
G.1 引言
G.2 一维高斯积分
G.3 二维数值积分
G.4 八点二维定则
G.5 八点低阶定则
G.6 五点积分定则
G.7 三维积分定则
G.8 选择性积分
G.9 小结
附录H 计算机系统的速度
H.1 引言
H.2 数值运算的定义
H.3 不同计算机系统的速度
H.4 个人计算机系统的速度
H.5 内存分页操作系统
H.6 小结
附录I 最小二乘法
I.1 简例
I.2 一般公式
I.3 有限单元内的应力计算
附录J —致地震加速度与位移记录
J.1 引言
J.2 地面加速度记录
J.3 从位移记录计算加速度记录
J.4 一致的加速度记录的生成
J.5 小结
参考文献
表索引
图索引
中英文词汇对照
A\
译者的话
中文版序
原著第四版序
致谢
个人评述
第1章 材料属性
1.1 引言
1.2 各向异性材料
1.3 计算机程序中材料属性的使用
1.4 正交各向异性材料
1.5 各向同性材料
1.6 平面应变各向同性材料
1.7 平面应力各向同性材料
1.8 类流体材料的属性
1.9 剪切波和压缩波波速
1.10 轴对称材料属性
1.11 力—变形关系
1.12 小结
第2章 平衡与协调性
2.1 引言
2.2 基本平衡方程
2.3 应力合成—力与弯矩
2.4 协调性要求
2.5 应变位移方程
2.6 转角的定义
2.7 材料界面的方程
2.8 有限元系统中的界面方程
2.9 静定结构
2.10 位移变换矩阵
2.11 单元刚度矩阵与柔度矩阵
2.12 静定结构的解法
2.13 结构系统的一般解法
2.14 /j、结
第3章 能量和功
3.1 引言
3.2 虚功与实功
3.3 势能和动能
3.4 应变能
3.5 外力功
3.6 能量驻值原理
3.7 力法
3.8 拉格朗日运动方程
3.9 动量守恒
3.10 /j、结
第4章 一维单元
4.1 引言
4.2 轴向单元分析
4.3 二维框架单元
4.4 三维框架单元
4.5 构件端部释放
4.6 /j、结
第5章 等参单元
5.1 引言
5.2 一维简例
5.3 一维积分公式
5.4 中部节点位置的限定
5.5 二维形函数
5.6 二维中的数值积分
5.7 三维形函数
5.8 三角形单元和四面体单元
5.9 /j、结
第6章 非协调单元
6.1 引言
6.2 剪力锁定单元
6.3 添加非协调模式
6.4 单元刚度矩阵的形成
6.5 非协调二维单元
6.6 使用非协调位移的范例
6.7 三维非协调单元
6.8 /J、结
第7章 边界条件与一般性约束
7.1 引言
7.2 位移边界条件
7.3 结构分析中的数值问题
7.4 与约束有关的一般性理论
7.5 刚性隔板约束
7.6 刚性约束
7.? 在梁—壳分析中运用约束
7.8 在剪力墙分析中运用约束
7.9 把约束应用于网格变换
7.10 拉格朗日乘数与罚函数
7.11 小结
第8章 弯曲板单元
8.1 引言
8.2 四边形单元
8.3 应变—位移方程
8.4 四边形单元刚度
8.5 满足分片检验
8.6 静力凝聚
8.? 三角形弯曲板单元
8.8 其他弯曲板单元
8.9 数值范例
8.9.1 一个单元的梁
8.9.2 简支方板上的点荷载
8.9.3 简支方板上的均布荷载
8.9.4 三角形弯曲板单元的计算
8.9.5 使用板单元模拟梁中的扭转
8.10 小结
第9章 具有法向转动的膜单元
9.1 引言
9.2 基本假设
9.3 位移近似法
9.4 节点转动介绍
9.5 应变—位移方程
9,6 应力—应变关系
9.7 把相对转动转换为绝对转动
9。8 三角形膜单元
9.9 计算范例
9.10 /j、结
第10章 壳单元
10.1 引言
10.2 简单四边形壳单元
10.3 用平面单元模拟弯曲壳
10.4 三角形壳单元
10.5 使用实体单元进行壳分析
10.6 SCORDELIS—LO筒形拱顶分析
10.7 半球壳算例
10.8 /j、结
第11章 几何刚度和〓效应
11.1 几何刚度定义
11.2 近似屈曲分析
11.3 建筑结构的〓分析
11.4 三维建筑的方程
11.5 〓效应的大小
11.6 在不修改计算机程序情况下的〓分析
11.7 有效长度-K系数
11.8 几何刚度的一般公式
11.9 /j、结
第12章 动力分析
12.1 引言
12.2 动力平衡
12.3 逐步求解法
12.4 振型叠加法
12.5 反应谱分析
12.6 频域内求解
12.? 线性方程的求解
12.8 无阻尼谐波响应
12.9 无阻尼自由振动
12.10 小结
第13章 使用振型叠加法的动力分析
13.1 求解的方程
13.2 变换为模态方程
13.3 仅由初始条件引起的响应
13.4 对任意荷载的通解
13.5 周期性荷载的解
13.6 质量参与系数
13.7 静力荷载参与系数
13.8 动力荷载参与系数
13.9 小结
第U章 刚度与质量正交向量的计算
14.1 引言
14.2 行列式搜索法
14.3 Sturm序列检验
14.4 逆迭代
14.5 Gram-Schmidt正交化
14.6 子空间块迭代
14.7 奇异系统求解
14.8 生成荷载相关的Ritz向量
14.9 LDR算法的物理解释
14.10 使用特征向量与使用Ritz向量求解的比较
14.11 高阶振型截取校正
14.12 垂直方向地震响应
14.13 小结
第15章 使用反应谱地震荷载进行动力分析
15.1 引言
15.2 反应谱的定义
15.3 模态响应的计算
15.4 典型反应谱曲线
15.5 模态组合的CQC法
15.6 模态组合数值示例
15.7 设计反应谱
15.8 反应谱分析中的正交效应
15.8.1 计算反应谱力的基本方程
15.8.2 通用CQC3法
15.8.3 三维反应谱分析的范例
15.8.4 关于正交效应的建议
15.9 反应谱方法的局限性
15.9.1 楼层位移率计算
15.9.2 梁的反应谱应力估算
15.9.3 钢与混凝土梁的设计检查
15.9.4 栓钉剪力的计算
15.10 小结
第16章 土与结构的相互作用
16.1 引言
16.2 场地响应分析
16.3 土—结构相互作用
16.4 多支承输入运动的响应
16.5 重力坝分析和基础分析
16.6 无质量基础近似法
16.7 近似辐射边界条件
16.8 在结构基底使用弹簧
16.9 小结
第17章 为满足建筑规范的地震分析建模
17.1 引言
17.2 三维计算机模型
17.3 三维振型与频率
17.4 三维动力分析
17.4.1 动力设计基底剪力
17.4.2 主方向的定义
17.4.3 方向与垂直效应
17.4.4 地震分析的基本方法
17.4,5 结果调整
17.4.6 动力位移与构件力
17.4.7 扭转效应
17.5 数值示例
17.6 动力分析方法概述
17.7 /j、结
第18章 快速非线性分析
18.1 引言
18.2 具有有限数量非线性单元的结构
18.3 基本平衡方程
18.4 非线性力的计算
18.5 变换到模态坐标
18.6 非线性模态方程的求解
18.7 框架结构的静力非线性分析
18.8 框架结构的动力非线性分析
18.9 高架水箱的地震分析
18.10 小结
第19章 线性粘滞阻尼
19.1 引言
19.2 实际结构中的能量损耗
19.3 粘滞阻尼的物理解释
19.4 模态阻尼违反动力平衡
19.5 数值范例
19.6 刚度与质量比例阻尼
19.? 正交阻尼矩阵的计算
19.8 非经典阻尼的结构
19.9 非线性能量损耗
19.10 /j、结
第20章 使用数值积分的动力分析
20.1 引言
20.2 Newmark方法族
20.3 Newmark方法的稳定性
20.4 平均加速度法
20.5 Wilson系数〓
20.6 刚度比例阻尼的使用
20.7 Hilber—Hughes-Taylor α方法
20.8 直接积分法的选择
20.9 非线性分析
20.10 /j、结
第21章 非线性单元
21.1 引言
21.2 一般三维两节点单元
21.3 一般塑性单元
21.4 不同的正向属性与负向属性
21.5 双线性拉—间隙—屈服单元
21.6 非线性间隙—挤压单元
21.7 粘滞阻尼单元
21.8 三维摩擦—间隙单元
21.9 /j、结
第22章 使用位移荷载的地震分析
22.1 引言
22.2 位移输入的平衡方程
22.3 伪—静力位移的使用
22.4 动力平衡方程的求解
22.5 数值范例
22.5.1 范例结构
22.5.2 地震荷载
22.5.3 零阻尼情况时间步长大小的影响
22.5.4 有限阻尼的地震分析
22.5.5 振型截取的影响
22.6 使用荷载相关的Ritz向量
22.? 逐步积分求解
22.8 小结
第23章 流体—结构相互作用
23.1 引言
23.2 流体—结构相互作用
23.3 大坝—基础交界面的有限元模型
23.4 上抬荷载和孔隙水压力荷载
23.5 使用SAP2000计算孔隙水压力
23.6 选择间隙单元刚度值
23.7 流体动力学的基本方程
23.8 压力和速度之间的关系
23.9 两种材料交界面处的平衡方程
23.10 辐射边界条件
23.11 表面晃动模式
23.12 波的垂直传播
23.13 Westergaard论文
23.14 矩形水库的动力分析
23.15 吸收能量的水库边界
23.16 相对与绝对公式
23.17 闸门缩进对压力的影响
23.18 弧形闸门的地震分析
23.19 最后的评注
附录A 向量表示法
A.1 引言
A.2 向量叉积
A.3 定义局部参考系的向量
A.4 向量操作的Fortran子程序
附录B 矩阵表示法
B.1 引言
B.2 矩阵表示法的定义
B.3 矩阵转置和数乘
B.4 数值运算的定义
B.5 矩阵乘法的程序设计
B.6 矩阵乘法的顺序
B.7 小结
附录C 线性方程的求解或求逆
C.1 引言
C.2 数值示例
C.3 高斯消元法
C.4 通用线性方程组的解
C.5 主元素法的替代方法
C.6 矩阵求逆
C.7 矩阵求逆的物理解释
C.8 部分高斯消元法、静力凝聚与子结构分析
C.9 以带状或条状形式存储的方程
C.10 〓分解
C.10.1 矩阵A的三角分解
C.10.2 b矩阵的向前消去
C.10.3 后退代入计算x
C.11 对角抵消和数值精确度
C.12 小结
附录D 特征值问题
D.1 引言
D.2 Jacobi法
D.3 三维主应力的计算
D.4 一般特征值问题的求解
D.5 小结
附录E 材料属性的转换
E.1 引言
E.2 小结
附录F 基于位移的有剪切变形的梁单元
F.1 引言
F.2 基本假设
F.3 有效剪切面积
附录G 数值积分
G.1 引言
G.2 一维高斯积分
G.3 二维数值积分
G.4 八点二维定则
G.5 八点低阶定则
G.6 五点积分定则
G.7 三维积分定则
G.8 选择性积分
G.9 小结
附录H 计算机系统的速度
H.1 引言
H.2 数值运算的定义
H.3 不同计算机系统的速度
H.4 个人计算机系统的速度
H.5 内存分页操作系统
H.6 小结
附录I 最小二乘法
I.1 简例
I.2 一般公式
I.3 有限单元内的应力计算
附录J —致地震加速度与位移记录
J.1 引言
J.2 地面加速度记录
J.3 从位移记录计算加速度记录
J.4 一致的加速度记录的生成
J.5 小结
参考文献
表索引
图索引
中英文词汇对照
A\
Static & dynamic analysis of structures:a physical approach with emphasis on earthquake engineering
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- 类型
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