描述
包 装: 平装胶订国际标准书号ISBN: 9787030644640
编辑推荐
工程材料,强度理论,工程材料,数值分析
内容简介
《强度理论与数值极限分析》系统阐述了工程材料强度理论与数值极限分析方法及其在土木工程中的应用，并初次提出了破坏条件。《强度理论与数值极限分析》内容包括各种工程材料的试验与应力应变关系、力学基础知识、屈服条件、破坏条件、极限分析方法，以及数值极限分析方法在边坡与基坑工程、地基工程、隧洞工程与结构工程中的应用。
目 录
目录
第1章 概论 1
1.1 材料强度理论和极限分析方法的概念与发展过程 1
1.2 钢材的强度试验与应力-应变关系 3
1.2.1 钢材拉伸试验及其应力-应变关系 3
1.2.2 静水压力(各向均匀受压)试验结果 4
1.3 混凝土的抗剪强度试验与应力-应变关系 4
1.3.1 混凝土抗剪强度试验 4
1.3.2 混凝土单轴受压的应力-应变曲线 10
1.4 岩石的强度试验与应力-应变关系 11
1.4.1 岩石抗剪强度试验 11
1.4.2 岩石承压试验的应力-应变曲线 12
1.5 土的压缩试验与三轴剪切试验 13
1.5.1 土的压缩试验 13
1.5.2 土的三轴剪切试验 14
1.6 工程塑性材料的基本力学特性 16
1.6.1 金属材料的基本材料特征与力学特点 16
1.6.2 岩土类材料的基本材料特征与力学特点 16
1.6.3 广义塑性力学与传统塑性力学 17
第2章 力学基础知识 19
2.1 一点的应力状态 19
2.2 应力张量分解及其不变量 21
2.3 八面体应力、广义剪应力与纯剪应力 23
2.4 应力空间与π平面上的应力分量 25
2.5 传统三维莫尔应力圆与岩土三维莫尔应力圆 28
2.5.1 传统三维莫尔应力圆 28
2.5.2 岩土三维莫尔应力圆 28
2.6 洛德参数与洛德角 30
2.7 一点的应变状态 34
2.8 应变空间与应变π平面上的应变分量 36
2.9 各种剪应变间的关系 38
2.10 弹塑性力学基本方程 39
2.10.1 运动方程与平衡方程 39
2.10.2 几何方程与连续方程 40
2.10.3 本构方程(物理方程) 41
2.10.4 边界条件和初始条件 41
2.11 岩土材料的弹性剪切应变能 42
第3章 屈服条件 44
3.1 屈服条件与屈服面 44
3.1.1 屈服条件的概念及其性质 44
3.1.2 屈服条件应遵循的力学原则及其检验标准 47
3.2 基于传统三维莫尔应力圆的三维能量屈服条件——岩土常规三轴三维能量屈服条件 48
3.2.1 岩土材料应变比能计算 48
3.2.2 岩土材料平面(单剪)能量与三维能量屈服条件 49
3.2.3 岩土材料常规三轴屈服条件的几种表达式 53
3.3 经典屈服条件 55
3.3.1 莫尔-库仑屈服条件 55
3.3.2 德鲁克-普拉格屈服条件与三维德鲁克-普拉格屈服条件 57
3.3.3 金属材料的屈服条件(屈瑞斯卡与米赛斯屈服条件) 60
3.4 基于岩土三维莫尔应力圆的三维能量屈服条件——压硬岩土常规三轴与真三轴三维能量屈服条件 65
3.4.1 压硬岩土常规三轴三维能量屈服条件 65
3.4.2 压硬岩土真三轴三维能量屈服条件 65
3.5 工程材料屈服条件体系 70
3.5.1 屈服条件体系的表述与推导 70
3.5.2 工程算例 70
3.6 国内外采用的一些其他屈服条件 76
3.6.1 拉德-邓肯(Lade-Duncan)屈服条件、松冈元-中井(Matsuoka-Nakai)和郑颖人-陈瑜瑶屈服条件 76
3.6.2 基于双剪应力条件的统一强度理论与统一屈服条件 78
3.6.3 基于空间滑动面强度准则的广义非线性强度条件 79
3.6.4 霍克-勃朗(Hoek-Brown)条件 81
3.7 辛克维兹-潘德屈服条件(二次式屈服条件) 82
3.7.1 辛克维兹-潘德屈服条件 82
3.7.2 包含二次式在内的工程材料统一屈服条件 86
3.8 屈服系数的计算 89
3.8.1 屈服系数概念 89
3.8.2 强度折减法求解强度储备屈服系数 89
3.8.3 荷载增量法求解超载屈服系数 90
3.9 应变表述的屈服条件 92
第4章 破坏条件 98
4.1 概述 98
4.2 破坏函数与破坏曲面 100
4.2.1 破坏函数与破坏面的概念 100
4.2.2 金属材料的破坏条件 102
4.2.3 岩土类材料的破坏条件 103
4.3 极限应变计算 106
4.3.1 弹性极限应变的解析计算 106
4.3.2 弹塑性极限应变计算 107
4.3.3 混凝土与钢材极限应变计算 108
4.4 岩土类材料极限拉应变计算 113
4.5 应变表述的屈服系数和破坏系数 115
4.5.1 屈服系数 115
4.5.2 破坏系数 118
第5章 极限分析方法 122
5.1 极限分析方法的发展 122
5.1.1 传统极限分析法 122
5.1.2 基于整体破坏的数值极限分析方法 122
5.1.3 基于点破坏的数值极限分析方法 123
5.2 传统极限分析方法简介 124
5.2.1 传统极限分析的基本假设 124
5.2.2 传统极限分析法的整体破坏条件 125
5.2.3 传统极限分析计算方法 126
5.3 基于整体破坏的数值极限分析法——有限元强度折减法与荷载增量法 126
5.3.1 概述 126
5.3.2 基于整体破坏的有限元极限分析法 127
5.4 基于点破坏条件的数值极限分析法——极限应变法 133
5.4.1 极限应变法原理 133
5.4.2 极限应变法的基本理论 134
第6章 数值极限方法在边坡与基坑工程的应用 136
6.1 有限元强度折减法与极限应变法在二维土坡中的应用 136
6.1.1 D-P准则安全系数计算分析 136
6.1.2 边坡临界滑动面的确定 137
6.1.3 边坡的极限高度 138
6.1.4 朗肯主动土压力 142
6.2 在岩质边坡中的应用 145
6.2.1 结构面的有限元模拟 146
6.2.2 岩质边坡算例 147
6.3 在三维边坡中的应用 154
6.3.1 在三维土坡中的应用 154
6.3.2 在三维岩坡中的应用 156
6.4 边(滑)坡抗滑桩的计算与设计 158
6.4.1 抗滑桩推力计算分析 158
6.4.2 有限元强度折减法的锚拉抗滑桩设计 161
6.4.3 有限元强度折减法的埋入式抗滑桩设计 165
6.5 有限元极限分析法在基坑工程中的应用 172
6.5.1 有限元强度折减法进行渗流条件下基坑稳定性分析 172
6.5.2 有限元强度折减法进行非完整潜水井降水条件下基坑稳定性分析 175
第7章 数值极限分析法在地基工程中的应用 177
7.1 3种极限分析方法求解土体无重条形地基承载力 177
7.1.1 无重条形地基Prandtl解 177
7.1.2 有限元荷载增量法求解 177
7.1.3 极限应变法求解 178
7.1.4 不同内摩擦角时3种方法计算结果对比 179
7.2 极限应变法求解土体条形地基承载力系数 179
7.2.1 Nc求解 180
7.2.2 Nq求解 181
7.2.3 求解 181
7.2.4 应用承载力系数求条形地基极限荷载 183
7.3 Prandtl法、极限应变法和荷载增量法的条形地基破坏面位置比较 184
7.4 荷载增量法求解含软弱结构面的岩石地基极限承载力 185
7.4.1 软弱结构面倾角的影响 185
7.4.2 节理强度的影响 186
7.4.3 节理位置的影响 186
7.5 荷载增量法与极限应变法对地基现场载荷试验的数值模拟 187
7.5.1 荷载增量法求地基承载力特征值 187
7.5.2 极限应变法求地基承载力特征值 189
7.6 强度折减法求解碎石桩复合地基极限承载力 190
7.6.1 有限元模型及其计算参数 191
7.6.2 有限元荷载增量法计算碎石桩复合地基结果分析 191
7.7 强度折减法与荷载增量法求解竖向承压桩基础的极限荷载 193
7.7.1 工程桩工况与有限元建模 193
7.7.2 强度折减法判定桩基础极限荷载 194
7.7.3 荷载增量法判定桩基础极限荷载 196
7.7.4 荷载增量法与强度折减法各种判据的计算结果 198
7.8 竖向承压桩基础的破坏特征和承载机理研究 198
7.8.1 概述 198
7.8.2 桩基础室内模型试验 199
7.8.3 工程桩桩基础现场试验 202
7.8.4 桩基础破坏特征 203
7.8.5 桩基础有限元极限分析 210
7.8.6 桩基础极限承载力与承载机理分析 211
7.8.7 研究结论 212
第8章 数值极限分析在隧洞工程中的应用 214
8.1 有限元强度折减法计算均质隧洞稳定安全系数 214
8.2 极限应变法在圆形隧洞稳定性分析中的应用 216
8.2.1 隧洞围岩破裂面的演化过程 216
8.2.2 圆形隧洞滑移线理论 216
8.2.3 基于极限应变法的圆形隧洞数值极限分析 217
8.3 有限元强度折减法研究矩形和拱形隧洞的破坏机理 220
8.3.1 矩形隧洞破坏机理 220
8.3.2 拱形隧洞破坏机理 222
8.4 深、浅埋隧洞的破坏与稳定性分析 223
8.4.1 深埋隧洞破坏与稳定性分析 223
8.4.2 浅埋隧洞破坏与稳定性分析 226
8.5 有限元强度折减法进行有衬砌隧洞的稳定性分析 227
8.5.1 计算模型 227
8.5.2 应力释放的计算方法 229
8.5.3 毛洞稳定性分析 229
8.5.4 初衬后隧洞稳定性分析 230
8.5.5 二衬后隧洞稳定性分析 231
8.5.6 二次衬砌安全系数计算 234
8.5.7 黄土隧洞设计计算的ANSYS软件命令流 235
第9章 有限元极限分析在结构工程中的应用 244
9.1 极限应变法在钢梁中的应用 244
9.1.1 概述 244
9.1.2 Q235钢梁的试验与计算 245
9.1.3 45#中碳钢梁的试验与计算 252
9.2 极限应变法在钢筋混凝土梁中的应用 257
9.2.1 材料强度试验 257
9.2.2 混凝土及钢筋极限应变计算 259
9.2.3 钢筋混凝土简支梁试验设计 261
9.2.4 钢筋混凝土简支梁数值模拟 262
9.2.5 钢筋混凝土简支梁试验 263
9.2.6 模型试验与极限应变法计算的主控项目结果对比 266
9.3 极限应变法在沉管隧道中的应用研究 266
9.3.1 引言 266
9.3.2 沉管结构试验设计 266
9.3.3 求解材料极限应变 268
9.3.4 沉管结构数值模拟 271
9.3.5 沉管结构静载试验 278
9.3.6 模型试验与极限应变法计算的主控项目结果对比 287
参考文献 288
专业名词 296
第1章 概论 1
1.1 材料强度理论和极限分析方法的概念与发展过程 1
1.2 钢材的强度试验与应力-应变关系 3
1.2.1 钢材拉伸试验及其应力-应变关系 3
1.2.2 静水压力(各向均匀受压)试验结果 4
1.3 混凝土的抗剪强度试验与应力-应变关系 4
1.3.1 混凝土抗剪强度试验 4
1.3.2 混凝土单轴受压的应力-应变曲线 10
1.4 岩石的强度试验与应力-应变关系 11
1.4.1 岩石抗剪强度试验 11
1.4.2 岩石承压试验的应力-应变曲线 12
1.5 土的压缩试验与三轴剪切试验 13
1.5.1 土的压缩试验 13
1.5.2 土的三轴剪切试验 14
1.6 工程塑性材料的基本力学特性 16
1.6.1 金属材料的基本材料特征与力学特点 16
1.6.2 岩土类材料的基本材料特征与力学特点 16
1.6.3 广义塑性力学与传统塑性力学 17
第2章 力学基础知识 19
2.1 一点的应力状态 19
2.2 应力张量分解及其不变量 21
2.3 八面体应力、广义剪应力与纯剪应力 23
2.4 应力空间与π平面上的应力分量 25
2.5 传统三维莫尔应力圆与岩土三维莫尔应力圆 28
2.5.1 传统三维莫尔应力圆 28
2.5.2 岩土三维莫尔应力圆 28
2.6 洛德参数与洛德角 30
2.7 一点的应变状态 34
2.8 应变空间与应变π平面上的应变分量 36
2.9 各种剪应变间的关系 38
2.10 弹塑性力学基本方程 39
2.10.1 运动方程与平衡方程 39
2.10.2 几何方程与连续方程 40
2.10.3 本构方程(物理方程) 41
2.10.4 边界条件和初始条件 41
2.11 岩土材料的弹性剪切应变能 42
第3章 屈服条件 44
3.1 屈服条件与屈服面 44
3.1.1 屈服条件的概念及其性质 44
3.1.2 屈服条件应遵循的力学原则及其检验标准 47
3.2 基于传统三维莫尔应力圆的三维能量屈服条件——岩土常规三轴三维能量屈服条件 48
3.2.1 岩土材料应变比能计算 48
3.2.2 岩土材料平面(单剪)能量与三维能量屈服条件 49
3.2.3 岩土材料常规三轴屈服条件的几种表达式 53
3.3 经典屈服条件 55
3.3.1 莫尔-库仑屈服条件 55
3.3.2 德鲁克-普拉格屈服条件与三维德鲁克-普拉格屈服条件 57
3.3.3 金属材料的屈服条件(屈瑞斯卡与米赛斯屈服条件) 60
3.4 基于岩土三维莫尔应力圆的三维能量屈服条件——压硬岩土常规三轴与真三轴三维能量屈服条件 65
3.4.1 压硬岩土常规三轴三维能量屈服条件 65
3.4.2 压硬岩土真三轴三维能量屈服条件 65
3.5 工程材料屈服条件体系 70
3.5.1 屈服条件体系的表述与推导 70
3.5.2 工程算例 70
3.6 国内外采用的一些其他屈服条件 76
3.6.1 拉德-邓肯(Lade-Duncan)屈服条件、松冈元-中井(Matsuoka-Nakai)和郑颖人-陈瑜瑶屈服条件 76
3.6.2 基于双剪应力条件的统一强度理论与统一屈服条件 78
3.6.3 基于空间滑动面强度准则的广义非线性强度条件 79
3.6.4 霍克-勃朗(Hoek-Brown)条件 81
3.7 辛克维兹-潘德屈服条件(二次式屈服条件) 82
3.7.1 辛克维兹-潘德屈服条件 82
3.7.2 包含二次式在内的工程材料统一屈服条件 86
3.8 屈服系数的计算 89
3.8.1 屈服系数概念 89
3.8.2 强度折减法求解强度储备屈服系数 89
3.8.3 荷载增量法求解超载屈服系数 90
3.9 应变表述的屈服条件 92
第4章 破坏条件 98
4.1 概述 98
4.2 破坏函数与破坏曲面 100
4.2.1 破坏函数与破坏面的概念 100
4.2.2 金属材料的破坏条件 102
4.2.3 岩土类材料的破坏条件 103
4.3 极限应变计算 106
4.3.1 弹性极限应变的解析计算 106
4.3.2 弹塑性极限应变计算 107
4.3.3 混凝土与钢材极限应变计算 108
4.4 岩土类材料极限拉应变计算 113
4.5 应变表述的屈服系数和破坏系数 115
4.5.1 屈服系数 115
4.5.2 破坏系数 118
第5章 极限分析方法 122
5.1 极限分析方法的发展 122
5.1.1 传统极限分析法 122
5.1.2 基于整体破坏的数值极限分析方法 122
5.1.3 基于点破坏的数值极限分析方法 123
5.2 传统极限分析方法简介 124
5.2.1 传统极限分析的基本假设 124
5.2.2 传统极限分析法的整体破坏条件 125
5.2.3 传统极限分析计算方法 126
5.3 基于整体破坏的数值极限分析法——有限元强度折减法与荷载增量法 126
5.3.1 概述 126
5.3.2 基于整体破坏的有限元极限分析法 127
5.4 基于点破坏条件的数值极限分析法——极限应变法 133
5.4.1 极限应变法原理 133
5.4.2 极限应变法的基本理论 134
第6章 数值极限方法在边坡与基坑工程的应用 136
6.1 有限元强度折减法与极限应变法在二维土坡中的应用 136
6.1.1 D-P准则安全系数计算分析 136
6.1.2 边坡临界滑动面的确定 137
6.1.3 边坡的极限高度 138
6.1.4 朗肯主动土压力 142
6.2 在岩质边坡中的应用 145
6.2.1 结构面的有限元模拟 146
6.2.2 岩质边坡算例 147
6.3 在三维边坡中的应用 154
6.3.1 在三维土坡中的应用 154
6.3.2 在三维岩坡中的应用 156
6.4 边(滑)坡抗滑桩的计算与设计 158
6.4.1 抗滑桩推力计算分析 158
6.4.2 有限元强度折减法的锚拉抗滑桩设计 161
6.4.3 有限元强度折减法的埋入式抗滑桩设计 165
6.5 有限元极限分析法在基坑工程中的应用 172
6.5.1 有限元强度折减法进行渗流条件下基坑稳定性分析 172
6.5.2 有限元强度折减法进行非完整潜水井降水条件下基坑稳定性分析 175
第7章 数值极限分析法在地基工程中的应用 177
7.1 3种极限分析方法求解土体无重条形地基承载力 177
7.1.1 无重条形地基Prandtl解 177
7.1.2 有限元荷载增量法求解 177
7.1.3 极限应变法求解 178
7.1.4 不同内摩擦角时3种方法计算结果对比 179
7.2 极限应变法求解土体条形地基承载力系数 179
7.2.1 Nc求解 180
7.2.2 Nq求解 181
7.2.3 求解 181
7.2.4 应用承载力系数求条形地基极限荷载 183
7.3 Prandtl法、极限应变法和荷载增量法的条形地基破坏面位置比较 184
7.4 荷载增量法求解含软弱结构面的岩石地基极限承载力 185
7.4.1 软弱结构面倾角的影响 185
7.4.2 节理强度的影响 186
7.4.3 节理位置的影响 186
7.5 荷载增量法与极限应变法对地基现场载荷试验的数值模拟 187
7.5.1 荷载增量法求地基承载力特征值 187
7.5.2 极限应变法求地基承载力特征值 189
7.6 强度折减法求解碎石桩复合地基极限承载力 190
7.6.1 有限元模型及其计算参数 191
7.6.2 有限元荷载增量法计算碎石桩复合地基结果分析 191
7.7 强度折减法与荷载增量法求解竖向承压桩基础的极限荷载 193
7.7.1 工程桩工况与有限元建模 193
7.7.2 强度折减法判定桩基础极限荷载 194
7.7.3 荷载增量法判定桩基础极限荷载 196
7.7.4 荷载增量法与强度折减法各种判据的计算结果 198
7.8 竖向承压桩基础的破坏特征和承载机理研究 198
7.8.1 概述 198
7.8.2 桩基础室内模型试验 199
7.8.3 工程桩桩基础现场试验 202
7.8.4 桩基础破坏特征 203
7.8.5 桩基础有限元极限分析 210
7.8.6 桩基础极限承载力与承载机理分析 211
7.8.7 研究结论 212
第8章 数值极限分析在隧洞工程中的应用 214
8.1 有限元强度折减法计算均质隧洞稳定安全系数 214
8.2 极限应变法在圆形隧洞稳定性分析中的应用 216
8.2.1 隧洞围岩破裂面的演化过程 216
8.2.2 圆形隧洞滑移线理论 216
8.2.3 基于极限应变法的圆形隧洞数值极限分析 217
8.3 有限元强度折减法研究矩形和拱形隧洞的破坏机理 220
8.3.1 矩形隧洞破坏机理 220
8.3.2 拱形隧洞破坏机理 222
8.4 深、浅埋隧洞的破坏与稳定性分析 223
8.4.1 深埋隧洞破坏与稳定性分析 223
8.4.2 浅埋隧洞破坏与稳定性分析 226
8.5 有限元强度折减法进行有衬砌隧洞的稳定性分析 227
8.5.1 计算模型 227
8.5.2 应力释放的计算方法 229
8.5.3 毛洞稳定性分析 229
8.5.4 初衬后隧洞稳定性分析 230
8.5.5 二衬后隧洞稳定性分析 231
8.5.6 二次衬砌安全系数计算 234
8.5.7 黄土隧洞设计计算的ANSYS软件命令流 235
第9章 有限元极限分析在结构工程中的应用 244
9.1 极限应变法在钢梁中的应用 244
9.1.1 概述 244
9.1.2 Q235钢梁的试验与计算 245
9.1.3 45#中碳钢梁的试验与计算 252
9.2 极限应变法在钢筋混凝土梁中的应用 257
9.2.1 材料强度试验 257
9.2.2 混凝土及钢筋极限应变计算 259
9.2.3 钢筋混凝土简支梁试验设计 261
9.2.4 钢筋混凝土简支梁数值模拟 262
9.2.5 钢筋混凝土简支梁试验 263
9.2.6 模型试验与极限应变法计算的主控项目结果对比 266
9.3 极限应变法在沉管隧道中的应用研究 266
9.3.1 引言 266
9.3.2 沉管结构试验设计 266
9.3.3 求解材料极限应变 268
9.3.4 沉管结构数值模拟 271
9.3.5 沉管结构静载试验 278
9.3.6 模型试验与极限应变法计算的主控项目结果对比 287
参考文献 288
专业名词 296
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