軌道車輛結構分析理論是2009-3出版的一部作品，作者是田紅旗
基本介紹
- 書名：軌道車輛結構分析理論
- 作者：田紅旗
- ISBN：9787811057133
- 頁數：372
- 定價：36.00元
- 出版社：中南大學出版社
- 出版時間：2009-3
- 開本：32開
內容介紹,圖書目錄,
內容介紹
《軌道車輛結構分析理論》共八章，包括軌道車輛承受的栽荷及結構分析標準、桿繫結構計算理論基礎、線彈性結構計算理論基礎、彈性靜動力學有限單元法、材料和幾何非線性理論、軌道車輛結構彈性靜動強度分析方法、線性及非線性計算實例。軌道車輛結構強度計算與分析的內容包括靜強度和動強度問題、結構和材料非線性問題。由於目前機械類和交通運輸類的本科專業很少開設結構力學、彈塑性力學、板殼理論等基礎課程，因此，在“載運工具運用工程”專業的研究生培養中需要增加這些內容。正是在上述背景下，作者以多年來為研究生講授的學位課程《彈塑性力學有限單元法》講稿為基礎，結合研究生培養和科研工作的經驗。編著了《軌道車輛結構分析理論》。
圖書目錄
第一章 緒 論……………………………………………… (1)
1.1 軌道車輛結構分析的主要內容……………………… (1)
1.2 有限單元法的基本概念……………………………… (2)
1.3 涉及的力學基礎理論………………………………… (8)
1.4 本書涵蓋的內容…………………………………… (10)
第二章 軌道車輛承受的載荷及結構分析標準……… (12)
2.1 作用於車體上的載荷和組合……………………… (13)
2.1.1 作用於車體上載荷…………………………… (13)
2.1.2 作用於車體上載荷的組合…………………… (24)
2.2 作用於轉向架上的載荷和組合…………………… (25)
2.2.1 作用於轉向架上的載荷……………………… (25)
2.2.2 作用於轉向架上載荷的組合………………… (45)
2.3 軌道車輛結構分析標準…………………………… (45)
第三章 桿繫結構計算理論基礎………………………… (47)
3.1 靜定結構與超靜定結構…………………………… (47)
3.1.1 幾何不變體系………………………………… (47)
3.1.2 靜定結構、超靜定結構………………………… (49)
3.2 結構位移計算……………………………………… (51)
3.2.1 虛功和虛功原理……………………………… (51)
3.2.2 載荷作用下的靜定結構位移計算…………… (54)
3.2.3 彈性結構的互等定理………………………… (57)
3.3 力法………………………………………………… (59)
3.3.1 超靜定結構多餘聯繫解除方法……………… (59)
3.3.2 力法基本原理………………………………… (61)
3.3.3 力法的典型方程及計算步驟………………… (63)
3.3.4 結構對稱性利用……………………………… (65)
3.4 位移法……………………………………………… (68)
3.4.1 等截面直梁的轉角位移方程………………… (69)
3.4.2 等截面直梁支座位移的桿端內力…………… (71)
3.4.3 位移法的基本未知數和基本結構…………… (72)
3.4.4 位移法的典型方程及計算步驟……………… (75)
3.4.5 結構對稱性利用……………………………… (77)
第四章 線彈性體結構計算理論基礎………………… (79)
4.1 線彈性體結構計算概述…………………………… (79)
4.2 彈性力學中的幾個基本概念……………………… (80)
4.2.1 作用於彈性體的外力………………………… (80)
4.2.2 應力與應力狀態……………………………… (82)
4.2.3 位移、形變與形變狀態………………………… (85)
4.3 彈性力學中的幾個基本假設……………………… (86)
4.4 彈性力學空間問題基本方程……………………… (87)
4.4.1 平衡微分方程………………………………… (88)
4.4.2 應力分量邊界值與面力分量的關係………… (89)
4.4.3 主應力和應力不變數………………………… (90)
4.4.4 最大、最小正應力和剪應力…………………… (93)
4.4.5 位移分量、應變分量、幾何方程……………… (95)
4.4.6 主應變和應變不變數………………………… (99)
4.4.7 物理方程……………………………………… (100)
4.5 彈性力學平面問題物理方程……………………… (102)
4.5.1 平面應力問題………………………………… (102)
4.5.2 平面應變問題………………………………… (103)
4.6 彈性力學基本方程的矩陣、張量形式…………… (104)
4.6.1 基本方程的矩陣形式………………………… (104)
4.6.2 基本方程的張量形式………………………… (107)
4.7 微分方程等效積分“弱”形式的虛功原理………… (111)
4.7.1 等效積分的“弱”形式………………………… (112)
4.7.2 虛位移原理…………………………………… (113)
4.7.3 虛應力原理…………………………………… (115)
第五章 彈性靜力學問題有限單元法………………… (119)
5.1 桿繫結構基本單元………………………………… (119)
5.1.1 二力桿單元…………………………………… (120)
5.1.2 等截面直梁單元……………………………… (128)
5.2 桿繫結構靜力分析過程…………………………… (133)
5.2.1 桁架結構靜力分析…………………………… (133)
5.2.2 結構靜力分析過程小結……………………… (143)
5.3 平面問題基本單元………………………………… (146)
5.3.1 常應變三結點三角形平面板單元…………… (147)
5.3.2 雙線性位移模式四結點矩形平面板單元…… (154)
5.3.3 等參曲邊平面板單元———曲邊四邊形平面板單元
………………………………………………… (159)
5.4 單元位移模式及有限單元法解的收斂…………… (165)
5.5 空間問題基本單元………………………………… (169)
5.5.1 常應變四面體單元…………………………… (169)
5.5.2 軸對稱問題的三角形截面環單元…………… (172)
5.6 承受法向載荷的二維形狀單元…………………… (177)
5.6.1 四結點矩形彎曲板單元……………………… (178)
5.6.2 平面殼體單元………………………………… (183)
5.7 等參單元數值積分法……………………………… (185)
5.7.1 數值積分概述………………………………… (185)
5.7.2 一維高斯積分………………………………… (186)
5.7.3 二維、三維高斯積分………………………… (189)
5.8 大型線性方程組的解法…………………………… (190)
5.8.1 矩陣三角分解法的基本原理………………… (190)
5.8.2 平方根法(Cholesky分解法)………………… (191)
5.8.3 改進的平方根法(L·D·LT分解法) ………… (192)
5.9 軌道車輛結構靜強度計算………………………… (194)
5.9.1 建立結構計算力學模型……………………… (194)
5.9.2 選定用於結構計算的載荷及其組合方式…… (197)
5.9.3 互聯單元的偏心連線———主從結點及虛擬彈性
臂單元………………………………………… (199)
5.9.4 關於應力計算結果的處理…………………… (209)
第六章 彈性動力學問題有限單元法………………… (211)
6.1 彈性動力學有關問題……………………………… (211)
6.1.1 動力學問題分類……………………………… (211)
6.1.2 動力荷載……………………………………… (212)
6.1.3 結構計算過程………………………………… (213)
6.2 質量矩陣…………………………………………… (214)
6.3 固有振動頻率和主振型…………………………… (217)
6.3.1 結構的固有振動頻率和主振型……………… (217)
6.3.2 正則振型的幅值及其對質量、剛度矩陣的正
交性…………………………………………… (219)
6.4 模態分析與動力求解的振型疊加法……………… (222)
6.4.1 模態分析……………………………………… (223)
6.4.2 求解單自由度系統振動方程………………… (230)
6.4.3 振型疊加法進行動力求解的全過程………… (236)
6.5 大型特徵值問題的解法…………………………… (238)
6.5.1 逆疊代法……………………………………… (238)
6.5.2 子空間疊代法………………………………… (243)
6.5.3 Ritz向量、Lanczos向量直接疊加法………… (244)
6.6 動力求解的直接積分法…………………………… (250)
6.6.1 中心差分法…………………………………… (251)
6.6.2 Newmark方法………………………………… (256)
6.6.3 Wilson-θ法基本原理……………………… (259)
6.7 軌道車輛結構動強度分析………………………… (260)
第七章 材料非線性理論………………………………… (263)
7.1 材料塑性變形與非線性問題……………………… (263)
7.2 塑性力學基礎知識………………………………… (264)
7.2.1 材料塑性變形的規律及特點………………… (264)
7.2.2 應力、應變狀態……………………………… (272)
7.2.3 應變速率、應變增量、應力增量…………… (276)
7.3 塑性力學基本方程………………………………… (278)
7.3.1 複雜應力狀態下彈性區與塑性區分界面的確定
………………………………………………… (279)
7.3.2 杜拉克(Drucker)強化公設………………… (288)
7.3.3 增量理論、增量型(彈)塑性本構關係……… (291)
7.3.4 全量理論、全量型彈塑性本構關係………… (298)
7.4 非線性代數方程組的數值解法…………………… (305)
7.4.1 直接疊代法…………………………………… (305)
7.4.2 牛頓法和修正的牛頓法……………………… (307)
7.4.3 增量法………………………………………… (309)
7.5 材料非線性問題有限單元法……………………… (313)
7.5.1 材料非線性彈性問題有限單元法…………… (314)
7.5.2 材料彈塑性問題有限單元法………………… (315)
7.5.3 載荷增量步長的自動選擇…………………… (323)
7.6 軌道車輛結構分析的材料非線性計算…………… (325)
第八章 幾何非線性理論………………………………… (327)
8.1 幾何非線性問題的應變、應力度量……………… (327)
8.1.1 幾何方程與應變度量………………………… (327)
8.1.2 應力度量……………………………………… (331)
8.2 幾何非線性問題的平衡方程與虛位移原理……… (337)
8.2.1 力的平衡方程………………………………… (337)
8.2.2 虛位移原理…………………………………… (339)
8.2.3 虛位移方程線性化…………………………… (343)
8.3 幾何非線性問題的本構關係……………………… (345)
8.3.1 大位移、大轉動、小應變問題的本構關係
………………………………………………… (345)
8.3.2 大位移、大轉動、大應變問題的本構關係
………………………………………………… (347)
8.4 幾何非線性問題有限單元法……………………… (352)
8.4.1 建立有限元求解方程………………………… (352)
8.4.2 方程解法……………………………………… (355)
8.5 結構穩定性和屈曲問題…………………………… (359)
8.5.1 結構失穩的臨界載荷………………………… (359)
8.5.2 線性穩定性分析……………………………… (362)
8.5.3 非線性穩定性分析…………………………… (363)
8.6 軌道車輛結構穩定性分析實例…………………… (365)
8.6.1 建立計算力學模型…………………………… (365)
8.6.2 結構靜力分析………………………………… (367)
8.6.3 線性穩定性分析……………………………… (367)
8.6.4 非線性穩定性分析…………………………… (368)
參考文獻……………………………………………………… (372)
1.2 有限單元法的基本概念……………………………… (2)
1.3 涉及的力學基礎理論………………………………… (8)
1.4 本書涵蓋的內容…………………………………… (10)
第二章 軌道車輛承受的載荷及結構分析標準……… (12)
2.1 作用於車體上的載荷和組合……………………… (13)
2.1.1 作用於車體上載荷…………………………… (13)
2.1.2 作用於車體上載荷的組合…………………… (24)
2.2 作用於轉向架上的載荷和組合…………………… (25)
2.2.1 作用於轉向架上的載荷……………………… (25)
2.2.2 作用於轉向架上載荷的組合………………… (45)
2.3 軌道車輛結構分析標準…………………………… (45)
第三章 桿繫結構計算理論基礎………………………… (47)
3.1 靜定結構與超靜定結構…………………………… (47)
3.1.1 幾何不變體系………………………………… (47)
3.1.2 靜定結構、超靜定結構………………………… (49)
3.2 結構位移計算……………………………………… (51)
3.2.1 虛功和虛功原理……………………………… (51)
3.2.2 載荷作用下的靜定結構位移計算…………… (54)
3.2.3 彈性結構的互等定理………………………… (57)
3.3 力法………………………………………………… (59)
3.3.1 超靜定結構多餘聯繫解除方法……………… (59)
3.3.2 力法基本原理………………………………… (61)
3.3.3 力法的典型方程及計算步驟………………… (63)
3.3.4 結構對稱性利用……………………………… (65)
3.4 位移法……………………………………………… (68)
3.4.1 等截面直梁的轉角位移方程………………… (69)
3.4.2 等截面直梁支座位移的桿端內力…………… (71)
3.4.3 位移法的基本未知數和基本結構…………… (72)
3.4.4 位移法的典型方程及計算步驟……………… (75)
3.4.5 結構對稱性利用……………………………… (77)
第四章 線彈性體結構計算理論基礎………………… (79)
4.1 線彈性體結構計算概述…………………………… (79)
4.2 彈性力學中的幾個基本概念……………………… (80)
4.2.1 作用於彈性體的外力………………………… (80)
4.2.2 應力與應力狀態……………………………… (82)
4.2.3 位移、形變與形變狀態………………………… (85)
4.3 彈性力學中的幾個基本假設……………………… (86)
4.4 彈性力學空間問題基本方程……………………… (87)
4.4.1 平衡微分方程………………………………… (88)
4.4.2 應力分量邊界值與面力分量的關係………… (89)
4.4.3 主應力和應力不變數………………………… (90)
4.4.4 最大、最小正應力和剪應力…………………… (93)
4.4.5 位移分量、應變分量、幾何方程……………… (95)
4.4.6 主應變和應變不變數………………………… (99)
4.4.7 物理方程……………………………………… (100)
4.5 彈性力學平面問題物理方程……………………… (102)
4.5.1 平面應力問題………………………………… (102)
4.5.2 平面應變問題………………………………… (103)
4.6 彈性力學基本方程的矩陣、張量形式…………… (104)
4.6.1 基本方程的矩陣形式………………………… (104)
4.6.2 基本方程的張量形式………………………… (107)
4.7 微分方程等效積分“弱”形式的虛功原理………… (111)
4.7.1 等效積分的“弱”形式………………………… (112)
4.7.2 虛位移原理…………………………………… (113)
4.7.3 虛應力原理…………………………………… (115)
第五章 彈性靜力學問題有限單元法………………… (119)
5.1 桿繫結構基本單元………………………………… (119)
5.1.1 二力桿單元…………………………………… (120)
5.1.2 等截面直梁單元……………………………… (128)
5.2 桿繫結構靜力分析過程…………………………… (133)
5.2.1 桁架結構靜力分析…………………………… (133)
5.2.2 結構靜力分析過程小結……………………… (143)
5.3 平面問題基本單元………………………………… (146)
5.3.1 常應變三結點三角形平面板單元…………… (147)
5.3.2 雙線性位移模式四結點矩形平面板單元…… (154)
5.3.3 等參曲邊平面板單元———曲邊四邊形平面板單元
………………………………………………… (159)
5.4 單元位移模式及有限單元法解的收斂…………… (165)
5.5 空間問題基本單元………………………………… (169)
5.5.1 常應變四面體單元…………………………… (169)
5.5.2 軸對稱問題的三角形截面環單元…………… (172)
5.6 承受法向載荷的二維形狀單元…………………… (177)
5.6.1 四結點矩形彎曲板單元……………………… (178)
5.6.2 平面殼體單元………………………………… (183)
5.7 等參單元數值積分法……………………………… (185)
5.7.1 數值積分概述………………………………… (185)
5.7.2 一維高斯積分………………………………… (186)
5.7.3 二維、三維高斯積分………………………… (189)
5.8 大型線性方程組的解法…………………………… (190)
5.8.1 矩陣三角分解法的基本原理………………… (190)
5.8.2 平方根法(Cholesky分解法)………………… (191)
5.8.3 改進的平方根法(L·D·LT分解法) ………… (192)
5.9 軌道車輛結構靜強度計算………………………… (194)
5.9.1 建立結構計算力學模型……………………… (194)
5.9.2 選定用於結構計算的載荷及其組合方式…… (197)
5.9.3 互聯單元的偏心連線———主從結點及虛擬彈性
臂單元………………………………………… (199)
5.9.4 關於應力計算結果的處理…………………… (209)
第六章 彈性動力學問題有限單元法………………… (211)
6.1 彈性動力學有關問題……………………………… (211)
6.1.1 動力學問題分類……………………………… (211)
6.1.2 動力荷載……………………………………… (212)
6.1.3 結構計算過程………………………………… (213)
6.2 質量矩陣…………………………………………… (214)
6.3 固有振動頻率和主振型…………………………… (217)
6.3.1 結構的固有振動頻率和主振型……………… (217)
6.3.2 正則振型的幅值及其對質量、剛度矩陣的正
交性…………………………………………… (219)
6.4 模態分析與動力求解的振型疊加法……………… (222)
6.4.1 模態分析……………………………………… (223)
6.4.2 求解單自由度系統振動方程………………… (230)
6.4.3 振型疊加法進行動力求解的全過程………… (236)
6.5 大型特徵值問題的解法…………………………… (238)
6.5.1 逆疊代法……………………………………… (238)
6.5.2 子空間疊代法………………………………… (243)
6.5.3 Ritz向量、Lanczos向量直接疊加法………… (244)
6.6 動力求解的直接積分法…………………………… (250)
6.6.1 中心差分法…………………………………… (251)
6.6.2 Newmark方法………………………………… (256)
6.6.3 Wilson-θ法基本原理……………………… (259)
6.7 軌道車輛結構動強度分析………………………… (260)
第七章 材料非線性理論………………………………… (263)
7.1 材料塑性變形與非線性問題……………………… (263)
7.2 塑性力學基礎知識………………………………… (264)
7.2.1 材料塑性變形的規律及特點………………… (264)
7.2.2 應力、應變狀態……………………………… (272)
7.2.3 應變速率、應變增量、應力增量…………… (276)
7.3 塑性力學基本方程………………………………… (278)
7.3.1 複雜應力狀態下彈性區與塑性區分界面的確定
………………………………………………… (279)
7.3.2 杜拉克(Drucker)強化公設………………… (288)
7.3.3 增量理論、增量型(彈)塑性本構關係……… (291)
7.3.4 全量理論、全量型彈塑性本構關係………… (298)
7.4 非線性代數方程組的數值解法…………………… (305)
7.4.1 直接疊代法…………………………………… (305)
7.4.2 牛頓法和修正的牛頓法……………………… (307)
7.4.3 增量法………………………………………… (309)
7.5 材料非線性問題有限單元法……………………… (313)
7.5.1 材料非線性彈性問題有限單元法…………… (314)
7.5.2 材料彈塑性問題有限單元法………………… (315)
7.5.3 載荷增量步長的自動選擇…………………… (323)
7.6 軌道車輛結構分析的材料非線性計算…………… (325)
第八章 幾何非線性理論………………………………… (327)
8.1 幾何非線性問題的應變、應力度量……………… (327)
8.1.1 幾何方程與應變度量………………………… (327)
8.1.2 應力度量……………………………………… (331)
8.2 幾何非線性問題的平衡方程與虛位移原理……… (337)
8.2.1 力的平衡方程………………………………… (337)
8.2.2 虛位移原理…………………………………… (339)
8.2.3 虛位移方程線性化…………………………… (343)
8.3 幾何非線性問題的本構關係……………………… (345)
8.3.1 大位移、大轉動、小應變問題的本構關係
………………………………………………… (345)
8.3.2 大位移、大轉動、大應變問題的本構關係
………………………………………………… (347)
8.4 幾何非線性問題有限單元法……………………… (352)
8.4.1 建立有限元求解方程………………………… (352)
8.4.2 方程解法……………………………………… (355)
8.5 結構穩定性和屈曲問題…………………………… (359)
8.5.1 結構失穩的臨界載荷………………………… (359)
8.5.2 線性穩定性分析……………………………… (362)
8.5.3 非線性穩定性分析…………………………… (363)
8.6 軌道車輛結構穩定性分析實例…………………… (365)
8.6.1 建立計算力學模型…………………………… (365)
8.6.2 結構靜力分析………………………………… (367)
8.6.3 線性穩定性分析……………………………… (367)
8.6.4 非線性穩定性分析…………………………… (368)
參考文獻……………………………………………………… (372)
