結構損傷多尺度模擬與分析

《結構損傷多尺度模擬與分析》是2017年12月東南大學出版社出版的圖書，作者是李兆霞。

基本介紹

• 中文名：結構損傷多尺度模擬與分析
• 作者：李兆霞
• 出版社：東南大學出版社 
• 出版時間：2017年12月
• 定價：78 元
• 開本：16 開
• ISBN：9787564175139

內容簡介

本書介紹了作者帶領的研究團隊十多年來在大型土木結構損傷多尺度模擬與分析領域的主要研究成果及其在結構抗震分析、橋樑疲勞損傷預後分析中的套用。本書主要內容包括：微細、巨觀尺度上材料與結構的損傷特徵觀測與分析，不同尺度上材料與結構損傷的合理表征及其量化方法，結構損傷多尺度分析的基本方程與計算方法，結構損傷多尺度分析的實施流程及其驗證，損傷跨尺度演化致混凝土構件局部失效的模擬與分析，混凝土結構損傷演化致失效過程的多尺度跨層次自適應模擬與分析，以及大跨橋樑鋼箱梁結構疲勞損傷演化過程的多尺度跨層次模擬。本書同時介紹了這些理論與方法在鋼筋混凝土框架結構損傷失效分析與重大橋樑工程結構疲勞損傷演化過程模擬中的套用。

目錄

第一章緒論

第二章微細、巨觀尺度上材料與結構的損傷特徵觀測與分析

2.1金屬結構焊接區的微細觀缺陷及其演化特性

2.1.1焊接結構內部缺陷探測

2.1.2兩類主要初始缺陷

2.1.3細觀裂紋演化特性

2.1.4細觀孔洞演化特性

2.2焊接區域損傷演化的分形特徵

2.2.1分形的概念

2.2.2焊接損傷區域裂紋擴展的分形特徵

2.2.3細觀孔洞演化過程中的分形維數

2.3多尺度同步觀測與分析獲得的鋼結構疲勞損傷跨尺度演化特徵

2.3.1觀測方法

2.3.2疲勞裂紋萌生機制分析

2.3.3疲勞裂紋擴展規律

2.3.4疲勞裂紋萌生過程中的損傷多尺度特徵分析

2.3.5宏細觀損傷與結構回響的關聯性分析

2.3.6易損部位損傷導致的結構回響非線性效應

2.4混凝土類脆性材料細巨觀損傷特徵及其演化特性

2.4.1混凝土在材料層次上的微細巨觀損傷特徵及演化特性

2.4.2構件和結構層次上的混凝土損傷特徵及演化特性

第三章不同尺度上材料與結構損傷的合理表征及其量化方法

3.1焊接損傷區的分形損傷跨尺度表征

3.1.1含細觀裂紋的焊接區域中分形損傷跨尺度表征

3.1.2含細觀孔洞的焊接區域中分形損傷跨尺度表征

3.2金屬疲勞損傷多尺度表征及其跨尺度演化規律

3.2.1微裂紋成核與擴展行為

3.2.2疲勞損傷變數的定義

3.2.3描述疲勞微裂紋成核與擴展行為的多尺度損傷演化方程

3.2.4模型參數反演與模型驗證

3.3脆性材料中分散式微裂紋的損傷表征方法

3.3.1含大量分布裂紋的無限大脆性固體的細觀力學模型

3.3.2微裂紋對混凝土材料巨觀性能的影響

3.4由微裂紋跨尺度擴展主導的混凝土損傷演化過程數值模型

3.4.1模擬準則與建模流程

3.4.2裂紋擴展準則

3.4.3裂紋擴展過程中的各種擴展形態的模擬

3.4.4數值模擬案例

3.5構件與結構中的耗能型損傷的表征與量化方法

3.5.1構件與結構耗能型損傷表征的思路及原理

3.5.2構件與結構耗能型損傷量化方法

3.5.3常用的工程結構損傷指標

3.5.4典型鋼筋混凝土框架結構的損傷量化分析

3.6鋼架結構局部與整體損傷的表征與量化方法

3.6.1易損局部的特徵及其定義

3.6.2結構損傷演化過程分析中的各層次代表性體元及其尺度特徵

3.6.3構件層次上的損傷表征與量化方法

3.6.4結構層次上的損傷表征與量化方法

3.6.5各類典型鋼架結構的損傷量化方法

3.6.6節點處的損傷對結構損傷的影響

3.6.7框架結構中構件層次損傷與結構層次損傷之間的關聯性

3.6.8結構損傷模擬與量化分析案例：門式鋼框架結構

第四章結構損傷多尺度分析的基本方程與計算方法

4.1結構損傷多尺度分析的基本方程

4.1.1串列嵌套多尺度方法的基本方程

4.1.2一致多尺度方法的基本方程

4.2串列嵌套式多尺度計算方法

4.2.1物理平均化方法

4.2.2數學漸進均勻化方法

4.2.3兩種方法的聯繫與區別

4.3一致多尺度計算方法及跨尺度界面單元銜接

4.3.1跨尺度界面位移協調方法

4.3.2跨尺度界面應力連續方法

4.3.3約束方程由局部坐標繫到整體坐標系的轉換

4.4考慮局部損傷演化的結構抗震性能多尺度分析方法

4.4.1地震荷載下鋼材損傷演化率與損傷本構關係

4.4.2鋼結構地震損傷多尺度分析方法及其實施流程

4.4.3細觀損傷演化對連線構件抗震性能的影響

4.4.4由損傷演化導致的鋼桁架結構失效進程的分析

第五章結構損傷多尺度分析的實施流程及其驗證

5.1基於ABAQUS軟體二次開發的結構損傷分析算法

5.1.1UMAT及其調用方法

5.1.2UMAT子程式的實施流程

5.1.3彈塑性狀態和損傷狀態的決定

5.1.4耦合材料損傷的應力更新算法

5.1.5一致切線模量的定義和求解

5.1.6實施過程中的主要問題和注意事項

5.1.7ABAQUS核心語言Python及基本功能

5.2嵌套多尺度方法的算法流程及其有效性驗證

5.2.1基於均勻化方法的嵌套多尺度分析的算法流程

5.2.2嵌套多尺度方法的算法與程式驗證

5.3一致多尺度方法的算法流程及其驗證

5.3.1結構損傷一致多尺度計算的流程

5.3.2一致多尺度方法的有效性驗證

第六章損傷跨尺度演化致混凝土構件局部失效的模擬與分析

6.1混凝土梁損傷演化致失效的多尺度分析方法

6.1.1混凝土梁損傷跨尺度演化分析模型

6.1.2四點彎曲梁損傷算例分析

6.2損傷跨尺度演化導致的混凝土梁強度的尺寸效應

6.2.1三點彎曲梁損傷多尺度模型

6.2.2計算結果與分析

6.2.3混凝土梁尺寸效應的發生機理分析

6.3鋼筋混凝土粘結界面損傷多尺度模擬

6.3.1鋼筋混凝土拉拔構件細觀損傷分析模型

6.3.2鋼筋混凝土粘結界面損傷多尺度模擬

6.3.3鋼筋混凝土粘結界面損傷多尺度分析

6.4鋼筋混凝土構件損傷演化致失效過程的自適應模擬與計算方法

6.4.1基於材料細觀構造圖像的混凝土細觀模型建立方法

6.4.2混凝土材料細觀損傷演化過程模擬的基本方程

6.4.3混凝土構件損傷跨尺度演化過程的自適應模擬與分析的策略

6.4.4混凝土損傷演化跨尺度自適應分析的有限元基本方程

6.5混凝土構件損傷演化致失效的自適應模擬與分析案例

6.5.1鋼筋混凝土拉拔損傷演化過程的細觀數值模擬

6.5.2混凝土柱在模擬地震荷載下的損傷演化致失效分析

第七章混凝土損傷演化致結構失效過程的多尺度跨層次自適應模擬與分析

7.1混凝土結構損傷演化過程的多尺度跨層次自適應模擬策略

7.2損傷演化多尺度跨層次分析的區域自適應有限元理論

7.2.1損傷多尺度跨層次演化過程自適應分析的區域變分原理

7.2.2損傷多尺度跨層次演化過程自適應分析的有限元方程組

7.3混凝土框架結構損傷演化致失效的多尺度跨層次自適應分析

第八章大跨橋樑鋼箱梁結構疲勞損傷演化過程的多尺度跨層次模擬

8.1高、低周疲勞互動作用下的疲勞損傷多尺度模擬與分析方法

8.1.1高、低周疲勞互動作用下的疲勞損傷演化方程

8.1.2多尺度疲勞損傷模型的參數反演與模型驗證

8.2考慮鋼材內部微觀缺陷的高低周疲勞損傷多尺度模擬與分析方法

8.2.1考慮鋼材微觀構造的疲勞損傷多尺度模擬與分析方法

8.2.2基於鋼材微觀構造圖像的高低周疲勞損傷多尺度模擬與分析方法

8.2.3疲勞短、長裂紋共同擴展導致的疲勞損傷演化過程分析案例

8.3大跨橋樑鋼箱梁結構疲勞損傷累積過程分析方法

8.4昂船洲大橋鋼箱梁結構疲勞損傷多尺度跨層次演化過程模擬

參考文獻