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郑颖人 等 著

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• 有限元
• 极限分析
• 边坡工程
• 土力学
• 岩土工程
• 数值计算
• 稳定性分析
• 工程地质
• 灾害防治
• 计算方法

出版社： 人民交通出版社

ISBN：9787114092053

版次：1

商品编码：10859358

包装：精装

开本：16开

出版时间：2011-09-01

页数：305

正文语种：中文

编辑推荐

有限元极限分析法，又称数值极限分析法，是近年发展起来的一门崭新的工程力学分析方法，在岩土工程领域的应用得到迅速发展。十余年来，本书作者及其同事对该方法及其在边（滑）坡、地基、基坑与隧道方面的应用进行了研究。《有限元极限分析法及其在边坡中的应用》阐明了有限元极限分析法的原理与实质及其与传统极限分析方法的区别，并介绍了其在边坡工程中的实际应用。

内容简介

《有限元极限分析法及其在边坡中的应用》从力学理论与边坡工程治理角度详细阐述了有限元极限分析方法的原理与基本理论、土质与岩质边坡稳定分析、涉水边（滑）坡稳定分析、抗滑桩设计、加筋土边坡、地震边坡与滑坡预报等内容。
《有限元极限分析法及其在边坡中的应用》适用于岩土工程勘察、设计和施工人员，亦可供大专院校相关专业师生使用。

目录

第1章 绪论
1.1 边坡与滑坡的含义及其区别
1.2 边（滑）坡稳定性分析理论基础与方法简介
1.2.1 边（滑）坡稳定性分析理论基础
1.2.2 边（滑）坡稳定性分析中传统极限分析方法简介
1.2.3 数值极限分析法（有限元极限分析法）
1.3 边（滑）坡稳定安全系数的定义
1.3.1 强度储备安全系数
1.3.2 超载储备安全系数
1.3.3 下滑力超载储备安全系数
1.4 滑坡推力计算中的下滑力增大安全系数和强度折减安全系数及其关系
参考文献

第2章 有限元极限分析法原理
2.1 概述
2.1.1 有限元极限分析法的基本思想
2.1.2 有限元极限分析法的优势
2.1.3 应用有限元极限分析法需要满足的条件
2.1.4 理想弹塑性增量本构模型
2.1.5 弹塑性增量应力一应变本构模型有限元计算过程
2.1.6 非线性有限元方程组的求解
2.1.7 收敛准则
2.1.8 有限元模型极限状态的判据
2.2 屈服准则的研究与选用及其计算精度的要求
2.2.1 屈服准则的研究与选用
2.2.2 不同D-P准则条件下安全系数的转换
2.2.3 采用不同流动法则时的影响
2.2.4 有限元模型计算范围与网格划分以及计算参数对计算精度的影响
2.3 土坡稳定的双强度折减法分析
2.3.1 双折减系数法的提出
2.3.2 双强度折减法中双折减系数的确定
2.3.3 不同土性边坡的双安全系数分析算例
参考文献

第3章 有限元强度折减法在土坡中的应用
3.1 均质土坡稳定性分析
3.1.1 ANSYS程序简介
3.1.2 用ANSYS创建有限元模型
3.1.3 应用边界条件、荷载
3.1.4 非线性问题有限元求解
3.1.5 收敛准则设置
3.1.6 求解器设置
3.1.7 边坡强度折减安全系数求解
3.1.8 塑性区和等效塑性应变分布的绘制
3.1.9 边坡破坏过程中滑面上节点的应力一应变曲线绘制
3.1.10 边坡临界滑动面的确定
3.2 多剪出口型复杂土质滑坡稳定性分析
3.2.1 有限元强度折减搜索滑（边）坡多滑动面方法
3.2.2 算例
3.3 挡土墙土压力数值模拟
3.3.1 概述
3.3.2 模型一：墙体不动时的静止土压力模拟
3.3.3 模型二：土体有一定侧向变形时的土压力模拟
3.3.4 模型三：土体有足够侧向变形时的主动土压力模拟
3.3.5 小结
参考文献

第4章 有限元强度折减法在岩坡中的应用
4.1 岩坡有限元模型的建立及其安全系数的求解
4.2 用无厚度接触单元分析折线形滑动面岩坡稳定性
4.3 具有两组贯通结构面的岩坡算例
4.4 具有非贯通结构面的岩坡稳定性分析
4.5 岩土质二元边坡稳定性分析
4.6 岩质边坡倾倒稳定性分析
4.7 有限元强度折减法在三维边坡稳定性分析中的应用
4.8 有限元强度折减法在岩质基坑边坡中的应用
4.8.1 相邻既有建筑物的基础变形标准
4.8.2 无结构面的岩质基坑边坡计算
4.8.3 有限元位移计算结果与位移监测数据的对比
4.8.4 不同水平位移时边坡岩石侧压力计算
4.9 有限元强度折减法在岩质边坡锚杆拉力计算中的应用
4.9.1 工程概况
4.9.2 锚杆拉力计算
4.9.3 计算结果比较
4.10 有限元法在格构锚索中的应用
4.10.1 工程概况
4.10.2 有限元模型的建立
4.10.3 计算采用的物理力学参数
4.10.4 各工况条件的模拟
4.10.5 数值模拟结果及分析
参考文献

第5章 库水作用下的边（滑）坡稳定性分析
5.1 PLAXIS程序和PLAXFLOw模块简介
5.2 库水作用下坡体内浸润面位置的求解
5.2.1 库水作用下坡体内浸润面位置的数值解
5.2.2 库水作用下坡体内浸润面位置的经验概化解及其和数值解的对比分析
5.3 库水作用下边（滑）坡的稳定性分析
5.3.1 渗流条件下边（滑）坡的稳定性分析
5.3.2 库水水位变化过程中岸坡的稳定性分析
5.3.3 浸润面位置经验概化解引起的误差
5.4 有限元强度折减法在水平排水孔治理工程中的应用
5.4.1 水平排水孔法概述
5.4.2 含水平排水孔的渗流场的有限元分析及治理工程的稳定性分析
5.4.3 水平排水孔孔长、孔径对治理效果的影响分析
参考文献

第6章 有限元强度折减法在抗滑桩设计中的应用
6.1 概述
6.2 边（滑）坡推力与桩前抗力的计算方法
6.2.1 传统计算方法
6.2.2 有限元法与有限元强度折减法
6.2.3 有限元法与传统极限分析法计算抗滑桩推力的区别
6.2.4 有限元强度折减法与传统方法计算滑坡推力的比较与分析
6.2.5 有限元法计算滑坡推力与抗力的工程实例
6.3 有限元强度折减法在埋入式抗滑桩设计计算中的应用
6.3.1 抗滑桩合理桩长的确定
6.3.2 埋入式抗滑桩上滑坡推力与桩前抗力的计算与模型验证
6.3.3 抗滑桩桩身内力的计算
6.3.4 埋入式抗滑桩治理工程实例
6.4 双排全长式抗滑桩的推力、抗力与桩距影响
6.4.1 三种典型滑坡双排全长式抗滑桩的推力与抗力
6.4.2 三种典型滑坡双排抗滑桩排距影响的共同特点
6.4.3 三种典型滑坡双排抗滑桩排距影响的不同点
6.5 双排埋人式抗滑桩的推力与抗力
6.5.1 折线型滑坡
6.5.2 顺层直线型滑坡
6.6 多排埋人式抗滑桩在滑坡治理工程中的应用实例
6.6.1 工程概况
6.6.2 稳定性分析
6.6.3 抗滑桩治理方案
6.7 有限元强度折减法在锚拉抗滑桩设计计算中的应用
6.7.1 工程概况
6.7.2 锚拉抗滑桩的分析计算
参考文献

第7章 有限元极限分析法在加筋土挡墙中的应用
7.1 加筋土挡墙设计方法概述
7.2 传统加筋土挡墙设计方法
7.2.1 传统加筋土挡墙破坏模式
7.2.2 传统加筋土挡墙的设计计算方法及其存在的问题
7.3 PLAXIS程序中加筋土的有限元数值计算
7.3.1 土工格栅与土体之间相互作用的本构模型
7.3.2 材料参数的选择及其影响
7.4 土工格栅加筋土挡墙稳定性影响因素敏感性分析
7.4.1 加筋土挡墙稳定性影响因素分析
7.4.2 稳定性影响因素的敏感性分析
7.5 土工格栅加筋土挡墙破坏模式及有限元极限设计计算方法
7.5.1 加筋土挡墙破坏模式
7.5.2 加筋土挡墙有限元极限设计计算方法
7.5.3 加筋土挡墙有限元极限设计计算方法的工程应用
7.5.4 高陡土工格栅加筋土挡墙的工程实例
参考文献

第8章 强度折减动力分析法在地震边坡工程中的应用
8.1 概述
8.2 强度折减动力分析法简介
8.2.1 强度折减动力分析法原理
8.2.2 边坡动力破坏条件探讨
8.2.3 强度折减动力分析法的优越性
8.3 地震边坡破坏机制及其破裂面的分析
8.3.1 岩质边坡动力破坏机制分析
8.3.2 土质边坡动力破坏机制分析
8.3.3 地震边坡破坏机制振动台试验验证
8.3.4 小结
8.4 地震边坡动力稳定性分析
8.4.1 地震边坡稳定性评价方法分类
8.4.2 基于拉一剪破裂面的动力时程分析法
8.4.3 完全动力分析法
8.4.4 土质边坡地震动稳定性分析
8.5 强度折减动力分析法在锚杆支护边坡抗震设计中的应用
8.5.1 岩质边坡锚杆支护抗震动力分析
8.5.2 锚杆支护边坡在地震作用下的抗震机制分析
8.5.3 锚杆支护边坡抗震设计新方法
8.5.4 锚杆支护边坡动力稳定敏感性分析
8.5.5 锚杆支护边坡振动台试验研究
8.5.6 小结
8.6 强度折减动力分析法在抗滑桩支护边坡动力稳定性分析中的应用
8.6.1 抗滑桩抗震设计简介
8.6.2 算例应用
8.6.3 抗滑桩支护边坡振动台试验分析
8.6.4 小结
参考文献

第9章 多手段、动态、全过程滑坡预警预报研究
9.1 概述
9.1.1 现有滑坡预报方法评述
9.1.2 滑坡预警预报的对象和作用
9.2 滑坡预报全过程及阶段划分
9.2.1 中长期预报
9.2.2 短期预报
9.2.3 临滑预报
9.3 滑坡变形破坏全过程及其阶段划分
9.3.1 宏观变形破坏全过程及其阶段划分
9.3.2 监测位移变形全过程及阶段划分
9.3.3 计算分析全过程及其阶段划分
9.4 多手段、动态、全过程滑坡预警预报
9.4.1 概述
9.4.2 监测位移分析
9.4.3 滑坡的数值分析
9.5 滑坡稳定性评价指标体系
9.6 工程实例分析
9.6.1 滑坡影响因素分析和计算参数确定
9.6.2 不同安全系数对应的计算位移一时问曲线
9.6.3 确定滑坡实时的稳定安全系数
9.6.4 滑坡稳定状态的综合评价
9.7 临滑预报与滑动时间预报
9.7.1 临滑预报现状
9.7.2 基于改进的斋藤模型和遗传算法的临滑预报研究
9.7.3 基于连续改进切线角的临滑阶段与滑动时间预报
9.8 三级预警预报体系的实施
9.9 本章小结
参考文献

前言/序言

《现代结构分析方法概览》 本书旨在为读者提供一个关于现代结构分析方法全面而深入的概述，聚焦于那些在土木工程、机械工程以及航空航天工程等领域具有广泛应用价值的先进技术。内容涵盖了从经典理论的梳理到前沿方法的发展，力求为工程师、研究人员和高级工程学生提供一个坚实的理论基础和实践指导。 第一部分：结构分析的基本原理与发展历程 本部分首先回顾了结构力学的基本概念，包括应力、应变、弹性模量、泊松比等材料力学基本参数，以及它们在描述材料行为中的核心作用。随后，我们将深入探讨梁、板、壳等经典工程构件的受力分析方法，例如经典的挠度方程、弯矩方程以及剪力方程的推导过程及其在简单结构中的应用。这一部分将帮助读者建立起对传统分析方法严谨的理解，并为后续更复杂的分析技术奠定基础。 接着，本部分将追溯结构分析方法的发展脉络。从早期的解析解法，如圣维南原理、卡斯蒂尔纳克公式，到数值方法的兴起，我们将勾勒出结构分析技术如何随着计算能力的提升而不断演进。特别地，我们将简要介绍网格法（Finite Difference Method, FDM）和边界元法（Boundary Element Method, BEM）等早期数值方法的思想和局限性，为理解有限元法的出现和发展提供历史背景。这一回顾有助于理解现代结构分析方法为何会朝着数值化、精细化的方向发展。 第二部分：核心数值分析技术 在这一部分，我们将重点阐述当前结构分析领域最为主流和强大的数值技术。 2.1 有限差分法（Finite Difference Method, FDM） 我们将详细介绍有限差分法的基本原理。FDM通过将连续域离散化为一系列离散的节点，并用差分近似代替微分方程中的导数，从而将偏微分方程转化为一组代数方程组。本部分将深入讲解如何构建差分格式（例如中心差分、向前差分、向后差分），如何处理不同类型的边界条件（例如 Dirichlet 边界条件、Neumann 边界条件），以及其在求解泊松方程、拉普拉斯方程等经典问题中的具体应用。尽管 FDM 在某些问题上具有优势，但其在处理复杂几何形状和非均匀网格方面的局限性也将被清晰地指出。 2.2 边界元法（Boundary Element Method, BEM） 边界元法作为一种与有限元法和有限差分法并驾齐驱的数值方法，在解决某些工程问题时展现出独特的优势。BEM的核心思想是将待求解区域的域积分转化为边界上的积分，从而显著减少待离散的变量数量，尤其适用于无限域或半无限域问题。本部分将深入探讨 BEM 的基本原理，包括使用格林函数（Green's function）的思路，如何将域内的偏微分方程转化为边界积分方程，以及如何建立边界离散化模型和求解方程组。我们将分析 BEM 在声学、弹性力学（特别是二维和三维问题）、裂纹扩展等问题中的典型应用案例，并与其他数值方法进行比较，突出其在减少计算量和处理远场效应方面的特点。 2.3 有限元法（Finite Element Method, FEM） 有限元法将是本部分的重点，也是现代工程分析的基石。我们将从其基本思想出发，详细阐述 FEM 的离散化过程：将复杂的连续求解域划分为若干个小的、简单的几何单元（如三角形、四边形、六面体等），然后在每个单元内用简单的插值函数（形函数）来逼近真实的解。 单元选择与形函数： 本部分将介绍不同维度（一维、二维、三维）和不同类型（等参单元、高阶单元）的有限元单元，以及如何选择合适的形函数来描述单元内的位移、温度或其他物理量的分布。形函数的选择对于 FEM 的精度至关重要，我们将探讨线性形函数、二次形函数等的构造和性质。 刚度矩阵与载荷向量的建立： FEM 的核心在于建立结构的整体刚度矩阵和载荷向量。我们将详细讲解如何通过虚功原理、最小势能原理或伽辽金法等变分原理，推导出单个单元的单元刚度矩阵和单元载荷向量，并在此基础上介绍如何通过节点位移的连续性将各单元的刚度矩阵和载荷向量组装成整体的方程组 $ [K] {u} = {f} $。 边界条件的处理： 详细介绍各种类型的边界条件（位移边界条件、力边界条件、混合边界条件）在 FEM 中的处理方法，包括直接法、罚函数法以及乘子法等。 方程组的求解： 介绍求解大型稀疏线性方程组的常用数值方法，如直接求解法（LU分解、Cholesky分解）和迭代求解法（共轭梯度法、GMRES等），并分析其适用范围和优缺点。 后处理与结果分析： 讲解如何从求解得到的节点位移等结果中计算应力、应变、能量等工程感兴趣的量，以及如何进行结果的可视化和工程解释。 第三部分：高级有限元分析技术与应用 在掌握了 FEM 的基本原理之后，本部分将深入探讨更高级的 FEM 技术，并展示其在不同工程领域的广泛应用。 3.1 高级单元与复杂建模 高阶单元与自适应网格： 探讨如何使用高阶单元（具有更多节点和更高阶插值函数的单元）来提高计算精度，以及自适应网格细化技术（基于误差估计，自动对网格进行局部细化或粗化）在优化计算效率和精度方面的作用。 非线性分析： 深入研究几何非线性（大变形、大转动）、材料非线性（塑性、损伤、弹塑性）以及接触非线性等引起的结构非线性响应的数值处理方法，例如 Newton-Raphson 方法及其变种。 动态分析： 介绍结构动力学的基本概念，如自由振动、受迫振动、模态分析、瞬态动力学分析等，以及它们在 FEM 中的实现方法，包括直接积分法和模态叠加法。 3.2 特定工程领域的 FEM 应用 本部分将重点展示 FEM 在解决特定工程问题中的强大能力。 岩土工程中的应用： 深入探讨 FEM 在边坡稳定分析、基坑开挖、隧道支护、地震动力响应以及地下水渗流等岩土工程问题中的应用。我们将讨论如何构建岩土材料的本构模型（如 Mohr-Coulomb 模型、 Drucker-Prager 模型），如何处理土体的变形和破坏，以及如何评估边坡的安全性。 机械工程中的应用： 讲解 FEM 在应力分析、疲劳寿命预测、振动与噪声分析、热应力分析以及流固耦合等机械工程问题中的应用。 结构工程中的应用： 讨论 FEM 在桥梁、高层建筑、大跨度结构、桥梁隔震减震、以及结构损伤检测与评估等方面的应用。 3.3 现代计算技术与 FEM 结合 高性能计算（HPC）在 FEM 中的应用： 探讨如何利用并行计算、分布式计算等 HPC 技术来加速大型 FEM 模型的求解过程，以应对日益增长的模型复杂度和计算需求。 机器学习与 FEM 的融合： 简要介绍机器学习技术如何辅助 FEM 分析，例如用于材料参数辨识、损伤预测、或者加速求解过程。 第四部分：方法比较与未来展望 在本书的最后部分，我们将对前面介绍的各种数值分析方法进行一个系统的比较，分析它们各自的优缺点、适用范围以及在解决不同类型工程问题时的选择依据。我们将强调如何根据具体问题的特点（如几何形状、材料性质、载荷类型、精度要求等）来选择最合适的分析方法。 最后，我们将对现代结构分析方法的发展趋势进行展望，包括更高精度的单元、更高效的求解算法、多物理场耦合分析的深化，以及人工智能技术在工程分析中的进一步渗透，为读者指明未来的研究方向和技术发展的前景。 本书力求在理论深度和实践应用之间取得平衡，通过丰富的算例和讨论，帮助读者理解和掌握这些先进的结构分析技术，从而更好地解决复杂的工程挑战。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图文配合达到了教科书级别的严谨和清晰。我特别欣赏作者在引入复杂数学公式时，总会辅以清晰的物理图示或流程图加以解释。这极大地降低了复杂算法的学习门槛。例如，书中对奇异点处理的章节，通过引入特定区域的局部加密策略，生动地展示了如何优化求解效率和精度。它不仅仅是一本技术手册，更像是一套精心设计的教学体系。从基础的单元形函数推导，到高级的非线性迭代策略，每一个知识点都被放置在了最恰当的位置，形成了严密的逻辑链条。对于那些需要用严谨的报告来支撑工程决策的人来说，这本书提供了充足的理论背书和清晰的逻辑框架，让人在面对质疑时能够底气十足。

评分☆☆☆☆☆

阅读完这本关于先进材料建模的著作后，我立刻感觉到自己的知识体系得到了极大的拓宽，它对计算力学前沿领域的涉猎之广，令人赞叹。书中对本构模型的建立与选择，尤其是对粘塑性、损伤演化等复杂本构关系在有限元框架下的实现途径，进行了详尽且富有洞察力的论述。我注意到作者在描述数值实现时，没有停留在概念层面，而是深入到了离散化、时间积分方案的选择对整体解稳定性和收敛性的影响上。不同于市面上很多过于强调软件操作的指南，这本书的价值在于构建了一个坚实的理论桥梁，将晦涩的偏微分方程转化为了可操作的工程算法。那种将数学的抽象美感与工程的实用性完美结合的叙事风格，使得阅读过程充满了智力上的愉悦，仿佛在进行一场高水平的学术对话。

评分☆☆☆☆☆

我最近参与了一个关于复杂结构响应评估的项目，深感传统方法力不从心。正是翻阅这本书时，我才找到了解决问题的关键思路。书中关于时间步长控制和动态响应分析的部分，特别是对大规模问题的求解效率优化，提供了非常前沿且实用的方法论。作者并未满足于提供标准的求解器接口描述，而是深入挖掘了矩阵求解器的选择对最终计算成本和精度的影响。这种对“性能”的关注，体现了作者将理论研究与工程实际的资源限制紧密结合的思维方式。读完之后，我感觉自己掌握了一套更具前瞻性的工具箱，能够更自信地迎接那些对计算资源和算法精度要求极高的挑战性工程难题。这本书，绝对是工程计算领域内值得反复研读的珍品。

评分☆☆☆☆☆

这本关于结构力学与岩土工程的专著，给我留下了极为深刻的印象。它巧妙地将理论的严谨性与工程实践的复杂性融为一体，特别是它对材料非线性行为的探讨，简直是一次对传统分析方法的颠覆。作者在阐述有限元方法的数学基础时，采用了循序渐进的方式，使得即便是初次接触高阶数值方法的读者也能逐步理解其背后的物理意义。书中对单元选择的讨论，尤其是对刚度矩阵奇异性问题的处理，展示了作者深厚的学术功底和丰富的工程经验。我尤其欣赏其对计算误差的敏感度和控制策略的详细剖析，这远超一般教科书的范畴，更像是一本高级工程师的实战手册。那种深入骨髓的对计算精度不懈追求的精神，让我在阅读时，仿佛能感受到作者在无数次调试代码和验证算例时所付出的心血。它不仅教会了我“如何做”，更让我明白了“为什么这样做”背后的深层逻辑。

评分☆☆☆☆☆

坦白讲，初次翻开这本书时，我有些担心其内容会过于偏向纯理论的推导，导致与实际工程脱节。然而，事实证明我的顾虑是多余的。作者在关键概念引入后，总能迅速地将其与实际的工程问题挂钩，尤其是在探讨边界条件和载荷施加的实际工况模拟时，其细腻程度令人称奇。书中对网格划分质量对计算结果敏感度的分析，提供了极具操作价值的指导方针。它没有回避实际工程中常见的数值不稳定现象，反而将其作为深入探讨问题的切入点。这种“直面问题、解决问题”的务实态度，是这本书最打动我的一点。对于任何希望从“会用有限元”晋升到“精通有限元”的工程师而言，这本书无疑是一座灯塔，指引着我们避开常见的思维陷阱。

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京东后台私自修改订单，客服开错发票不给更改。

评分☆☆☆☆☆

图书内容全面，信息量大

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专业书，偶尔翻翻看。慢慢学习呗。

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纸张质量非常好，绝对正版；

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正版的，就查阅了，可能我买错了

评分☆☆☆☆☆

活动时买的，算下来比较划算

评分☆☆☆☆☆

印刷得很好

评分☆☆☆☆☆

内容方面需要在进一步深化，最好能给出分析实例及说明

评分☆☆☆☆☆

应该是作者多年成果的一个分类归纳，对边坡有限元数值计算就行了比较深入的介绍，也列举了一些工程实例！