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目錄
序
前言
符號表
第1章 概論 1
1.1 鋼結構的性能 1
1.1.1 鋼結構的特點和類型 1
1.1.2 鋼結構的破壞形式 6
1.1.3 鋼材料的主要性能 8
1.1.4 鋼材的分類與選擇 17
1.2 鋼結構的焊接應力與變形 21
1.2.1 焊接應力與變形 21
1.2.2 焊接殘余應力分布 28
1.2.3 殘余應力對結構的影響 37
1.2.4 焊接變形對鋼結構的影響 37
1.2.5 焊接符號及標注說明 38
1.2.6 常見的變形及產(chǎn)生原因 45
1.2.7 橋梁鋼結構對變形的要求 47
1.3 我國建筑與橋梁鋼結構的發(fā)展 49
1.3.1 建筑鋼結構的發(fā)展 50
1.3.2 橋梁鋼結構的發(fā)展 54
1.3.3 當代鋼結構體系的變革和發(fā)展趨勢 59
1.4 鋼箱梁橋垮塌事故回顧.60
1.4.1 維也納多瑙河第四大橋 61
1.4.2 英國威爾士Cleddau大橋 63
1.4.3 墨爾本西門大橋 64
1.4.4 德國科布倫茨萊茵河大橋 67
1.4.5 德國Zeulenroda大橋 68
1.5 結構穩(wěn)定問題的概念與發(fā)展 70
1.5.1 結構穩(wěn)定問題的類型 70
1.5.2 結構穩(wěn)定問題的計算方法 78
1.5.3 鋼結構穩(wěn)定性理論 81
1.5.4 Koiter初始曲后理論 92
1.5.5 幾個與穩(wěn)定有關的概念 99
1.6 航天器結構的動態(tài)熱力耦合響應 103
1.6.1 航天器的空間飛行環(huán)境 105
1.6.2 航天器結構的材料性能與力學分析 106
1.6.3 金屬桁架和殼體結構在空間環(huán)境的極限承載力分析 110
1.6.4 航天器氣動力/熱環(huán)境致結構響應分析概況 111
參考文獻 115
第2章 軸心受壓構件的屈曲理論 122
2.1 概述 122
2.2 軸心受壓構件的彈性屈曲 124
2.2.1 靜力法 124
2.2.2 動力法 126
2.3 端部有約束的軸心受壓構件 128
2.4 軸心受壓構件的計算長度系數(shù) 135
2.5 軸心受壓構件的大撓度彈性理論 139
2.6 軸心受壓構件的非彈性屈曲 142
2.6.1 切線模量理論 143
2.6.2 雙模量理論 144
2.6.3 Shanley理論 147
2.7 初始缺陷對軸心受壓構件的影響 152
2.7.1 初彎曲對軸心受壓構件的影響 152
2.7.2 初偏心對軸心受壓構件的影響 155
2.7.3 殘余應力對軸心受壓構件的影響 157
2.8 軸心受壓構件的穩(wěn)定性能設計 162
2.8.1 實用軸心壓桿的彈塑性穩(wěn)定 162
2.8.2 軸心受壓構件承載力設計 165
參考文獻 180
第3章 彈塑性穩(wěn)定和航天器結構有限元算法分析 182
3.1 概述 182
3.2 能量守恒原理和穩(wěn)定分析方法 183
3.2.1 能量守恒原理 183
3.2.2 勢能駐值原理和最小勢能原理 188
3.2.3 瑞利–里茨法 194
3.2.4 伽遼金法 195
3.3 簡單力學模型的穩(wěn)定分析 199
3.3.1 完善力學模型的穩(wěn)定分析 199
3.3.2 非完善力學模型的穩(wěn)定分析 207
3.3.3 躍越屈曲模型的穩(wěn)定分析 213
3.4 數(shù)值分析方法 215
3.4.1 有限差分法 215
3.4.2 有限積分法 219
3.4.3 有限單元法 226
3.4.4 蒙特卡羅隨機有限元方法 245
3.5 航天器結構有限元數(shù)值分析 249
3.5.1 結構動力學有限元分析基礎 249
3.5.2 熱平衡方程與外熱流計算 251
3.5.3 溫度場的有限元計算理論基礎 254
3.5.4 直接模擬蒙特卡羅方法基礎 256
3.5.5 氣動力熱環(huán)境致金屬桁架結構響應有限元算法 260
3.5.6 軸對稱結構線彈性問題二階雙尺度分析與計算 274
參考文獻 291
第4章 構件的彎扭屈曲 295
4.1 壓彎構件在彎矩作用平面內的穩(wěn)定性 296
4.1.1 概述 296
4.1.2 兩端鉸接橫向荷載作用下彈性壓彎構件的變形和內力 298
4.1.3 兩端固定彈性壓彎構件在橫向荷載作用下的變形和內力 303
4.1.4 端彎矩作用下彈性壓彎構件的變形和內力 307
4.1.5 壓彎構件的轉角位移方程 309
4.1.6 壓彎構件在彎矩作用平面內的極限荷載 313
4.2 剛架穩(wěn)定 317
4.2.1 剛架的失穩(wěn)形式 317
4.2.2 平衡法求解剛架的彈性屈曲載荷.320
4.2.3 位移法求解剛架的彈性屈曲載荷 323
4.2.4 主彎矩對單層單跨剛架穩(wěn)定的影響 326
4.2.5 剛架的彈塑性穩(wěn)定 332
4.2.6 側傾剛架的極限荷載 334
4.3 受壓構件的扭轉屈曲和彎扭屈曲 343
4.3.1 概述 343
4.3.2 開口薄壁構件截面的剪力中心 344
4.3.3 開口薄壁構件的扭轉 348
4.3.4 軸心受壓構件的彈性扭轉屈曲 360
4.3.5 軸心受壓構件的彈塑性扭轉屈曲.365
4.3.6 軸心受壓構件的彈性彎扭屈曲 368
4.3.7 軸心受壓構件的彈塑性彎扭屈曲.374
4.3.8 壓彎構件的彈性彎扭屈曲 377
4.3.9 壓彎構件的彈塑性彎扭屈曲 389
4.4 受彎構件的彎扭屈曲.390
4.4.1 概述 390
4.4.2 純彎構件的彈性彎扭屈曲 392
4.4.3 橫向荷載作用的受彎構件 397
4.4.4 受彎構件的彈塑性彎扭屈曲 402
4.5 構件彎扭屈曲理論在設計中的應用 406
4.5.1 壓彎構件在彎矩作用平面內的穩(wěn)定設計方法 406
4.5.2 剛架的穩(wěn)定設計方法 413
4.5.3 受壓構件的扭轉屈曲和彎扭屈曲設計方法 426
4.5.4 受彎構件彎扭屈曲穩(wěn)定設計方法.437
4.5.5 雙向彎曲壓彎構件和雙向受彎梁的穩(wěn)定設計方法 445
參考文獻 459
附錄1 李雅普諾夫穩(wěn)定性簡介 465
1.1 基本概念 466
1.2 穩(wěn)定性定義 467
1.2.1 穩(wěn)定 467
1.2.2 漸進穩(wěn)定 467
1.2.3 大范圍漸進穩(wěn)定 468
1.2.4 不穩(wěn)定性 468
1.3 李雅普諾夫穩(wěn)定性原理在工程上的應用 469
附錄2 可靠度基本原理 471
2.1 極限狀態(tài)和極限狀態(tài)方程 471
2.2 失效概率和可靠度指標 473
2.3 一次二階矩理論的中心點法 476
2.4 一次二階矩理論的驗算點法 477