计算机在土木工程中的应用第2版

江见鲸,男,1938年11月生,清华大学教授,博士生导师。1963年清华大学土木系本科毕业,1983年在瑞典查尔莫斯大学获博士学位。1988-1994年任清华大学土木系主任。现任中国土木工程学会常务理事兼教育工作委员会常务副主任,全国高校土木工程专业教学指导委员会及评估委员会副主任。编写了《建筑工程事故分析与处理》、《钢筋混凝土非线性有限元分析》、《土建工程常用微机程序汇编》和《混凝土结构工程学》等著作,发表论文百余篇。2100433B

本书讲解了计算机在土木工程专业结构设计与计算、测量学、土力学、水力学、施工技术及工程管理等各分支学科中的具体应用。每章均有原理说明、方法简介和编程方法,并提供了独立运行的程序,以及给出了计算例题。为方便应用,本书还提供了配套的程序光盘。本书最后一章中还介绍了人工智能、计算机仿真、地理信息系统等新的发展简况。

本书可作为普通高等学校土木工程专业的教材,也可供高等专科学校、高等职业技术学院教学使用,还可供土建工程技术人员自学。

《计算机在土木工程中的应用》从最简单的结构静力分析程序人手，逐步深入提高。从程序的常规使用到灵活应用，在程序的应用中体现力学概念，并通过程序开发示例展示计算机程序在土木工程上的应用。《计算机在土木工程中的应用》首先介绍了包括平面桁架结构、平面框架结构、平面排架结构等的静力分析程序的使用方法以及编制原理，以及其在连续梁、拱结构、壁式框架、组合结构、平面交叉梁系等结构上的应用，然后介绍如何利用程序设计语言（Visual Basic、Visual C 、Excel等）编制处理实际工程问题的应用程序，包括钢筋混凝土配筋、裂缝计算、地震作用计算、挡土墙设计、单桩承载力计算、混凝土配合比计算、土石方工程计算等，最后介绍常用的土木工程商业软件。为突出应用，《计算机在土木工程中的应用》有相当数量的算例及课后习题。配套光盘含所有源程序。

《计算机在土木工程中的应用》可作为高等院校土建类专业相关课程的教材，也可供相关工程技术人员参考。

《计算机在土木工程中的应用》可作为高等院校土建类专业相关课程的教材，也可供相关工程技术人员参考。 2100433B

《材料科学工程专业本科系列教材·计算机在材料工程中的应用》采用较多的实例介绍了计算机在材料科学与工程中的应用以及相关软件的使用。主要内容有材料科学与工程中的数据处理方法、数值模拟基础及典型物理场的模拟方法，计算机辅助计算与设计，人工神经网络在材料科学与工程中的应用，材料数据库与专家系统，材料成型过程的计算机模拟等。

第1章 绪论1

1.1 计算机技术的发展1

1.1.1 计算机硬件技术的发展1

1.1.2 计算机软件技术的发展2

1.1.3 计算机网络技术的发展3

1.2 材料科学与工程的基本概念与发展3

1.2.1 材料科学与工程的基本概念3

1.2.2 材料科学与工程的发展4

1.3 计算机技术在材料科学与工程中的应用6

1.3.1 计算机模拟在材料科学与工程中的应用7

1.3.2 材料与工艺过程的优化及自动控制10

1.3.3 材料数据库和材料设计10

1.3.4 计算机辅助设计技术(CAD)在材料科学与工程中的应用11

思考题与上机操作实验题11

第2章 材料科学与工程研究中的数据处理12

2.1 数据处理的基本理论12

2.1.1 曲线拟合与最小二乘法12

2.1.2 一元线性拟合12

2.1.3 多元线性回归15

2.1.4 可转化为一元线性回归的其他一元线性拟合18

2.2 Origin软件在材料科学与工程中的数据处理应用21

2.2.1 0rigin软件参数介绍及基本操作2l

2.2.2 0rigin在材料科学与工程中的应用实例27

2.3 Excel软件在材料科学与工程中的数据处理35

2.3.1 计算功能352.3.2规划求解37

思考题与上机操作实验题38

第3章 材料科学与工程研究中的数学模型及数值计算42

3.1 数学模型的基本知识42

3.1.1 数学模型的分类43

3.1.2 数学建模的过程44

3.1.3 数学模型的特点46

3.1.4 数学模型的建立方法47

3.2 材料科学与工程研究中的数学模型48

3.2.1 理论分析法48

3.2.2 模拟方法49

3.2.3 类比分析法53

3.2.4 数据分析法56

3.2.5 利用计算机软件(Origin软件)建立数学模型56

3.3 材料科学与工程中的数值计算方法61

3.3.1 线性方程组的计算机计算62

3.3.2 有限差分法求解63

3.3.3 有限元法求解70

思考题与上机操作实验题82

第4章 材料科学与工程中典型物理场的数值模拟83

4.1 温度场的数学模型及求解83

4.1.1 温度场的基本知识84

4.1.2 温度场的数学模型86

4.1.3 温度场的有限差分求解91

4.2 应力场的数学模型及求解113

4.2.1 应力场的基本理论与数学模型113

4.2.2 基于ANsYS软件的应力场计算117

4.3 浓度场的通用数学模型与计算120

4.3.1 菲克第一定律120

4.3.2 菲克第二定律12l

4.3.3 运用有限差分法求解渗碳浓度场121

4.3.4 基于MATLAB的渗碳过程计算127

4.4 铸件充型过程流场的通用数学模型130

思考题与上机操作实验题132

第5章 材料科学与工程中的计算机辅助计算与设计技术135

5.1 相图计算135

5.1.1 相图计算的原理及计算方法135

5.1.2 相图数据库与计算软件136

5.1.3 Thermo-Cale软件在相图计算中的应用137

5.2 材料设计理论及实践16l

5.2.1 材料设计概论16l

5.2.2 MaterialStudio软件及其在材料设计中的应用166

思考题与上机操作实验题172

第6章 人工神经网络及Matlab语言在材料科学与工程中的应用173

6.1 人工神经网络的基本知识173

6.1.1 人工神经网络的理论基础173

6.1.2 人工神经元模型和网络结构174

6.1.3 误差反向传播神经网络模型175

6.2 人工神经网络在材料科学与工程中的应用18l

6.2.1 在材料设计和成分优化中的应用181

6.2.2 在材料力学性能预测中的应用181

6.2.3 在相变特性预报中的应用182

6.2.4 人工神经网络用于材料的检测183

6.3 Matlab的基本使用方法184

6.3.1 Matlab的主要功能184

6.3.2 基本操作184

6.3.3 Matlab语言基础186

6.3.4 Matlab程序设计初步187

6.4 Matlab神经网络工具箱及其使用189

6.4.1 概述189

6.4.2 神经网络工具箱通用函数189

6.4.3 BP网络的神经网络工具箱函数190

6.4.4 BP网络的Matlab实现191

6.5 应用举例：基于BP网络的镁合金.AZ6lB晶粒尺寸模型的构建及仿真191

6.5.1 数据收集及整理191

6.5.2 BP网络模型的设计192

6.5.3 数据的预处理一192

6.5.4 人工神经网络工具箱实现194

6.5.5 M文件的方法求解20l

思考题与上机操作实验题205

第7章 材料科学与工程中的数据库与专家系统应用206

7.1 数据库在材料科学与工程中的应用206

7.1.1 数据库的基本知识206

7.1.2 材料数据库的发展208

7.1.3 应用举例——基于Web的镁合金数据库的开发210

7.2 专家系统在材料科学与工程中的应用214

7.2.1 专家系统基本知识214

7.2.2 材料科学与工程中专家系统的发展及应用215

7.2.3 应用举例217

思考题与上机操作实验题221

第8章 材料成形过程的计算机模拟222

8.1 概述222

8.2 塑料注塑成形过程模拟软件MoldFlow223

8.2.1 MoldFlow软件介绍223

8.2.2 MoldFlow软件操作步骤及分析实例226

8.3 体积成形模拟软件I)eform230

8.3.1 Deform模拟分析软件介绍230

8.3.2 Deform软件操作步骤及应用实例232

8.4 铸造成形过程模拟软件ProCAS237

8.4.1 ProCAST简介238

8.4.2 ProCAST的模拟过程242

8.4.3 ProCAST软件应用实例242

思考题与上机操作实验题244

参考文献2452100433B