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編輯推薦:
数值仿真技术凭借其强大的非线性分析能力和可视化优势,逐渐成为建筑结构防灾减灾研究的重要工具。本书基于作者团队十余年科研实践与工程咨询经验,紧密围绕“理论-方法-实践”三位一体的教学理念,以工程需求为导向,采用“基础理论铺垫 典型案例解析 关键技术拓展”的渐进式架构,完整地呈现从模型构建、参数设置到结果解析的全流程分析方法。为增强教学实用性,书中所有案例均源自作者团队实际科研项目,配套提供完整的CAE模型文件与Python脚本资源,确保读者可通过step-by-step方式实现分析过程的可重复性验证。
內容簡介:
本书基于作者团队十余年科研实践与工程咨询经验,紧密围绕“理论-方法-实践”三位一体的教学理念,系统梳理了建筑结构典型灾害场景的数值模拟技术体系,采用“基础理论铺垫 典型案例解析 关键技术拓展”的渐进式架构,完整地呈现了从模型构建、参数设置到结果解析的全流程分析方法。本书主要内容包括ABAQUS基本使用方法、静力作用下钢筋混凝土梁实例分析方法、混凝土框架梁柱子结构连续倒塌实例分析方法、高温作用下钢筋混凝土梁温度场实例分析方法、高温作用下钢框架梁实例分析方法、楼板在冲击力作用下的实例分析方法、钢框架结构抗震分析、基于Python的参数化分析与插件开发。
本书可作为高等院校土木类专业高年级本科生、研究生相关课程的教材或参考书,也可作为科研人员及工程设计人员,特别是建筑结构抗灾性能研究与安全评估人员的参考书。
關於作者:
钱凯,博士,教授,博士生导师,桂林理工大学土木工程学院院长。国家优秀青年基金获得者,广西“八桂学者”,曾担任美国土木工程学会新加坡分会理事、新加坡工程师专家协会副主席;现担任中国地震学会基础设施防震减灾青年委员会副主任委员,美国土木工程学会多灾害防护及结构抗连续倒塌委员会委员等;30多种本领域SCI期刊及《建筑结构学报》等国内EI期刊审稿人。研究方向:结构抗连续倒塌、高性能混凝土材料、装配式建筑、结构抗冲击、结构抗火。在本领域SCI期刊发表论文80余篇,论文总引用超过2000次(Google Scholar),严格他引超过1000次(Web of Science),2篇论文入选ESI高被引,入选全球前2%科学家榜单。
目錄 :
前言
第1章ABAQUS软件简介
1.1公司简介
1.2发展历程与技术革新
1.3近年版本更新亮点
1.4主要应用领域与功能特点
第2章ABAQUS基本使用方法
2.1ABAQUS分析步骤
2.2ABAQUS/CAE简介
2.3ABAQUS基本模块简介
2.3.1Part(部件)模块
2.3.2Property(属性)模块
2.3.3Assembly(装配)模块
2.3.4Step(分析步)模块
2.3.5Interaction(相互作用)模块
2.3.6Load(载荷)模块
2.3.7Mesh(网格)模块
2.3.8Job(分析作业)模块
2.3.9Sketch(绘图)模块
2.3.10Visualization(可视化)模块
2.4网格划分方法
2.4.1ABAQUS单元特性
2.4.2网格种子
2.4.3单元形状
2.4.4网格划分技术
2.4.5划分网格的算法
2.4.6划分网格失败时的解决办法
2.4.7检查网格质量
2.5选择三维实体单元的类型
2.5.1混合使用不同类型的单元
2.5.2选择三维实体单元类型的基本原则
2.6选择壳单元的类型
2.7选择梁单元的类型
第3章静力作用下钢筋混凝土梁实例分析方法
3.1基本工况
3.2模型建立
3.2.1启动ABAQUS/CAE
3.2.2创建部件
3.2.3创建材料和截面属性
3.2.4定义装配件
3.2.5设置分析步
3.2.6定义约束
3.2.7定义荷载和边界条件
3.2.8划分网格
3.3提交分析作业
3.4后处理
第4章混凝土框架梁柱子结构连续倒塌实例分析方法
4.1基本工况
4.1.1混凝土梁几何尺寸
4.1.2材料属性
4.1.3边界条件
4.2几何模型与网格划分
4.2.1构件Part实例
4.2.2材料属性创建
4.2.3子结构组装
4.2.4构件网格划分
4.3分析步与约束设置
4.3.1分析步设置
4.3.2约束设置
4.4荷载与边界条件
4.4.1加载幅值创建
4.4.2边柱轴压创建
4.4.3失效柱荷载创建
4.4.4子结构边界条件设置
4.5提交作业与分析
4.5.1创建作业
4.5.2提交分析
4.6后处理
4.6.1混凝土应变云图分析
4.6.2钢筋应力云图分析
4.6.3中柱竖向抗力-位移曲线获取
第5章高温作用下钢筋混凝土梁温度场实例分析方法
5.1基本工况
5.1.1问题简介
5.1.2求解规划
5.2模型建立
5.2.1创建部件
5.2.2创建材料和截面属性
5.2.3定义装配件
5.2.4设置分析步
5.2.5定义相互作用
5.2.6定义荷载和边界条件
5.2.7划分网格
5.3提交作业和后处理
5.3.1提交计算作业
5.3.2后处理
第6章高温作用下钢框架梁实例分析方法
6.1钢梁几何尺寸
6.1.1创建部件
6.1.2绘制二维图形
6.2材料属性
6.2.1创建材料
6.2.2创建截面属性
6.2.3给构件赋予截面属性
6.3定义装配件
6.4设置分析步
6.5定义约束
6.5.1受火面的定义
6.5.2非受火面的定义
6.5.3绝热面的定义
6.6定义荷载和边界条件
6.7划分网格
6.8提交分析作业
6.8.1创建分析作业
6.8.2提交分析
6.9后处理
6.9.1显示热流量云图
6.9.2显示温度云图
6.9.3制作切片
6.9.4显示X-Y图
6.10将温度场导入静力模型模拟耐火试验
第7章楼板在冲击力作用下的实例分析方法
7.1基本工况
7.1.1试件简介
7.1.2求解规划
7.2模型建立
7.2.1创建部件
7.2.2创建材料和截面属性
7.2.3定义装配件
7.2.4设置分析步
7.2.5定义相互作用
7.2.6定义荷载和边界条件
7.2.7划分网格
7.3提交作业和后处理
7.3.1提交计算作业
7.3.2后处理
第8章钢框架结构抗震分析
8.1基本工况
8.2几何模型与网格划分
8.2.1构件Part实例
8.2.2材料属性创建
8.2.3子结构组装
8.2.4构件网格划分
8.3分析步设置
8.4荷载与边界条件
8.4.1加载幅值创建
8.4.2重力创建
8.4.3地震荷载创建
8.4.4钢框架边界条件设置
8.5提交作业与分析
8.5.1创建作业
8.5.2提交分析
8.6后处理
8.7钢框架的振型分析
8.7.1分析步更改
8.7.2load更改
8.8输出振型
第9章基于Python的参数化分析与插件开发
9.1配置Python开发环境
9.2Python基础
9.2.1基本数据类型
9.2.2运算符
9.2.3流程控制
9.2.4函数
9.3编写Python脚本完成参数化分析
9.3.1基本工况
9.3.2导入模块
9.3.3创建部件
9.3.4创建材料和截面属性
9.3.5定义装配件
9.3.6设置分析步
9.3.7定义相互作用
9.3.8定义荷载和边界条件
9.3.9划分网格
9.3.10提交分析作业
9.3.11后处理
9.3.12参数化分析
9.4ABAQUS插件开发
9.4.1插件概述
9.4.2端板构件插件开发实例
附录
附录A 编写Python脚本完成参数化分析
附录B ABAQUS插件开发
参考文献
內容試閱 :
随着我国城镇化进程的加快和建筑结构复杂性的不断提升,建筑结构在自然灾害与极端荷载作用下的安全性能已成为工程界关注的核心课题。地震、火灾、爆炸、冲击等灾害事件对建筑结构造成的破坏效应具有高度非线性特征,传统解析方法难以精确地模拟结构在灾变过程中的力学响应。在此背景下,基于有限元方法的数值仿真技术凭借其强大的非线性分析能力和可视化优势,逐渐成为建筑结构防灾减灾研究的重要工具。作为国际领先的通用有限元分析软件,ABAQUS以其卓越的非线性求解能力、丰富的材料本构模型库和开放式的二次开发平台,在建筑结构防灾分析领域展现出独特的技术优势。
当前市面上虽已有诸多ABAQUS应用教程,但大多聚焦于通用功能讲解或单一领域分析,针对建筑结构防灾减灾的系统化实例教程尚属空白。本书正是基于作者团队十余年科研实践与工程咨询经验,紧密围绕“理论-方法-实践”三位一体的教学理念,系统梳理建筑结构典型灾害场景的数值模拟技术体系。全书以工程需求为导向,采用“基础理论铺垫 典型案例解析 关键技术拓展”的渐进式架构,通过9章,完整地呈现从模型构建、参数设置到结果解析的全流程分析方法。为增强教学实用性,书中所有案例均源自作者团队实际科研项目,配套提供完整的CAE模型文件与Python脚本资源,确保读者可通过step-by-step方式实现分析过程的可重复性验证。
本书内容编排体现鲜明的层次性特征。第1~2章构建基础认知框架,系统介绍ABAQUS发展历程、技术特性及基本操作流程,重点解析CAE模块功能划分与网格划分关键技术,通过对比三维实体单元、壳单元、梁单元的技术特性,帮助读者建立单元类型选择的基本原则。第3~8章构成核心教学内容,聚焦建筑结构六类典型灾害场景,即静力破坏(第3章)、连续倒塌(第4章)、高温作用(第5~6章)、冲击荷载(第7章)及地震响应(第8章),案例按照基本工况→模型构建及参数设置→求解计算→后处理分析的标准工作流程展开。第9章作为能力提升模块,系统讲解基于Python的参数化分析与插件开发方法,通过端板构件参数化插件开发实例,展现ABAQUS二次开发在提高分析效率、实现流程标准化方面的工程价值。
本书面向土木工程、结构工程领域的高年级本科生、研究生、科研人员及工程设计人员,特别适合从事建筑结构抗灾性能研究与安全评估的技术人员参考使用。为达到最佳学习效果,建议读者具备有限元方法基础理论、ABAQUS基本操作技能及Python编程入门知识。对于初级使用者,可通过前两章的系统学习掌握软件操作框架;中高级用户则可直接切入特定灾害场景章节,快速获取专项分析技术要点。教学实践中,推荐采用“案例倒推法”进行学习:首先通过可视化模块观察结构破坏形态,再逆向解析材料本构选择、接触定义、荷载施加等关键技术设置,此方法有助于深化读者对非线性分析机理的理解。
本书的完成得益于多方面支持。感谢机械工业出版社编辑团队的专业指导,从内容架构到技术表述均提出宝贵建议。书中部分案例素材取自笔者指导的博士、硕士研究生的研究,在此对薛天琦、肖鹏飞、沈锦、黄新慧、胡志俊、封雨彤、杨森、顿超正等同学在模型验证方面的工作致以谢意。
由于建筑结构防灾减灾分析技术的快速演进及编者水平所限,书中难免存在疏漏之处,恳请同行专家与读者朋友批评指正。期望本书能成为读者探索ABAQUS建筑结构分析领域的可靠航标,共同推动我国工程结构防灾减灾技术的创新发展。
钱凯
2025年6月