建筑物理环境模拟与分析简介

内容简介

本书以具体实例为主，结合相关的建筑物理原理，详细介绍了Autodesk Ecotect Analysis的基本建模方法及各种分析的基本功能。全书分为遮阳、采光、热工、反射、太阳辐射、遮挡与投影、室内声学七章，将设计师需要分析的内容基本涵盖其中。每个章节先将需要分析案例的基本情况和环境要求介绍给大家，再结合相关的建筑物理原理，将案例分析一遍，最后将操作步骤详细演示出来。使学习者对这一类问题有较完整的了解，并结合案例对软件具体的使用方法也有详细了解。

本书介绍了作者带领的研究团队十多年来在大型土木结构损伤多尺度模拟与分析领域的主要研究成果及其在结构抗震分析、桥梁疲劳损伤预后分析中的应用。本书主要内容包括：微细、宏观尺度上材料与结构的损伤特征观测与分析，不同尺度上材料与结构损伤的合理表征及其量化方法，结构损伤多尺度分析的基本方程与计算方法，结构损伤多尺度分析的实施流程及其验证，损伤跨尺度演化致混凝土构件局部失效的模拟与分析，混凝土结构损伤演化致失效过程的多尺度跨层次自适应模拟与分析，以及大跨桥梁钢箱梁结构疲劳损伤演化过程的多尺度跨层次模拟。本书同时介绍了这些理论与方法在钢筋混凝土框架结构损伤失效分析与重大桥梁工程结构疲劳损伤演化过程模拟中的应用。

《玻璃材料破坏过程的数值模拟与分析》利用断裂力学的研究方法，借助于统计学和现有的数值计算方法，以实验结果为基础来建立数值模型，进行了玻璃材料双向应力状态下断裂失效过程的数值模拟。研究目的即是要搞清玻璃材料在双向应力下的断裂和裂纹扩展究竟受不受平行于裂纹的应力影响。如受到平行于裂纹的应力影响，应变能释放率G、应力强度因子K、J积分和裂纹张开位移δ四个断裂参数在单轴应力下的等效关系在双轴应力下是否还成立"_blank" href="/item/脆性材料/5329116" data-lemmaid="5329116">脆性材料在双轴应力状态下的裂纹扩展由什么参数决定"sup--normal" data-sup="1" data-ctrmap=":1,"> [1]

全书共分6章，　内容包括对玻璃材料在双向应力和单向应力下裂纹驱动力参数的关系和差异进行了数值模拟及理论研究，得出在双向载荷下，传统的K-G-J-δ等效关系不再成立的结论。证明了其中的两个参数G和δ与双向应力有关，　而另外两个参数K和J与双向应力无关；裂纹张开位移δ更适宜作为处于双向应力状态下材料断裂的评价标准。完成了玻璃材料在单向及双向平面应力状态下的阻力特性研究，并与相关的实验结果取得了较好的一致，表明了数值计算的可靠性。直接观察和演示了玻璃材料的失效全过程及裂纹的启裂、失稳扩展全过程，解决了玻璃材料在双向应力下的断裂和裂纹扩展究竟受不受平行于裂纹的应力影响，及如何影响等问题；进一步研究了在双向应力比λ不同时，玻璃材料断裂力学参数应力强度因子Kic及裂纹张开位移δ的变化规律，进一步证明了双向应力对玻璃断裂及裂纹扩展的影响，也进一步验证了玻璃类脆性材料在双轴应力下的断裂是由裂纹张开位移δ决定的；对单向拉伸下含不同倾斜角度裂纹玻璃材料失效情况进行了数值模拟，重点研究了含不同裂纹角倾斜直通裂纹的玻璃材料试样在单向拉伸下的复合应力效应。证明了在这种情况下裂纹尖端存在的三种类型应力：KI、KII及平行应力对裂纹扩展有不同的作用；研究了玻璃材料的慢裂纹扩展和扩展速度所受双向应力的影响，并讨论这种影响的机理和作用。通过声发射特性的数值模拟得到玻璃类脆性材料在单向及双向应力状态下的亚临界裂纹扩展长度一荷载步曲线，得出平行干裂纹的拉应力对裂纹扩展有一定程度的阻碍作用，而平行于裂纹的压应力对裂纹有驱动效果的结论。在上述研究的基础上，运用研究结果验证了玻璃材料在双轴应力下应用应变断裂准则的可行性。2100433B

第一章绪论

第二章微细、宏观尺度上材料与结构的损伤特征观测与分析

2.1金属结构焊接区的微细观缺陷及其演化特性

2.1.1焊接结构内部缺陷探测

2.1.2两类主要初始缺陷

2.1.3细观裂纹演化特性

2.1.4细观孔洞演化特性

2.2焊接区域损伤演化的分形特征

2.2.1分形的概念

2.2.2焊接损伤区域裂纹扩展的分形特征

2.2.3细观孔洞演化过程中的分形维数

2.3多尺度同步观测与分析获得的钢结构疲劳损伤跨尺度演化特征

2.3.1观测方法

2.3.2疲劳裂纹萌生机制分析

2.3.3疲劳裂纹扩展规律

2.3.4疲劳裂纹萌生过程中的损伤多尺度特征分析

2.3.5宏细观损伤与结构响应的关联性分析

2.3.6易损部位损伤导致的结构响应非线性效应

2.4混凝土类脆性材料细宏观损伤特征及其演化特性

2.4.1混凝土在材料层次上的微细宏观损伤特征及演化特性

2.4.2构件和结构层次上的混凝土损伤特征及演化特性

第三章不同尺度上材料与结构损伤的合理表征及其量化方法

3.1焊接损伤区的分形损伤跨尺度表征

3.1.1含细观裂纹的焊接区域中分形损伤跨尺度表征

3.1.2含细观孔洞的焊接区域中分形损伤跨尺度表征

3.2金属疲劳损伤多尺度表征及其跨尺度演化规律

3.2.1微裂纹成核与扩展行为

3.2.2疲劳损伤变量的定义

3.2.3描述疲劳微裂纹成核与扩展行为的多尺度损伤演化方程

3.2.4模型参数反演与模型验证

3.3脆性材料中分布式微裂纹的损伤表征方法

3.3.1含大量分布裂纹的无限大脆性固体的细观力学模型

3.3.2微裂纹对混凝土材料宏观性能的影响

3.4由微裂纹跨尺度扩展主导的混凝土损伤演化过程数值模型

3.4.1模拟准则与建模流程

3.4.2裂纹扩展准则

3.4.3裂纹扩展过程中的各种扩展形态的模拟

3.4.4数值模拟案例

3.5构件与结构中的耗能型损伤的表征与量化方法

3.5.1构件与结构耗能型损伤表征的思路及原理

3.5.2构件与结构耗能型损伤量化方法

3.5.3常用的工程结构损伤指标

3.5.4典型钢筋混凝土框架结构的损伤量化分析

3.6钢架结构局部与整体损伤的表征与量化方法

3.6.1易损局部的特征及其定义

3.6.2结构损伤演化过程分析中的各层次代表性体元及其尺度特征

3.6.3构件层次上的损伤表征与量化方法

3.6.4结构层次上的损伤表征与量化方法

3.6.5各类典型钢架结构的损伤量化方法

3.6.6节点处的损伤对结构损伤的影响

3.6.7框架结构中构件层次损伤与结构层次损伤之间的关联性

3.6.8结构损伤模拟与量化分析案例：门式钢框架结构

第四章结构损伤多尺度分析的基本方程与计算方法

4.1结构损伤多尺度分析的基本方程

4.1.1串行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串行嵌套式多尺度计算方法

4.2.1物理平均化方法

4.2.2数学渐进均匀化方法

4.2.3两种方法的联系与区别

4.3一致多尺度计算方法及跨尺度界面单元衔接

4.3.1跨尺度界面位移协调方法

4.3.2跨尺度界面应力连续方法

4.3.3约束方程由局部坐标系到整体坐标系的转换

4.4考虑局部损伤演化的结构抗震性能多尺度分析方法

4.4.1地震荷载下钢材损伤演化率与损伤本构关系

4.4.2钢结构地震损伤多尺度分析方法及其实施流程

4.4.3细观损伤演化对连接构件抗震性能的影响

4.4.4由损伤演化导致的钢桁架结构失效进程的分析

第五章结构损伤多尺度分析的实施流程及其验证

5.1基于ABAQUS软件二次开发的结构损伤分析算法

5.1.1UMAT及其调用方法

5.1.2UMAT子程序的实施流程

5.1.3弹塑性状态和损伤状态的决定

5.1.4耦合材料损伤的应力更新算法

5.1.5一致切线模量的定义和求解

5.1.6实施过程中的主要问题和注意事项

5.1.7ABAQUS内核语言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验证

5.2.1基于均匀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与程序验证

5.3一致多尺度方法的算法流程及其验证

5.3.1结构损伤一致多尺度计算的流程

5.3.2一致多尺度方法的有效性验证

第六章损伤跨尺度演化致混凝土构件局部失效的模拟与分析

6.1混凝土梁损伤演化致失效的多尺度分析方法

6.1.1混凝土梁损伤跨尺度演化分析模型

6.1.2四点弯曲梁损伤算例分析

6.2损伤跨尺度演化导致的混凝土梁强度的尺寸效应

6.2.1三点弯曲梁损伤多尺度模型

6.2.2计算结果与分析

6.2.3混凝土梁尺寸效应的发生机理分析

6.3钢筋混凝土粘结界面损伤多尺度模拟

6.3.1钢筋混凝土拉拔构件细观损伤分析模型

6.3.2钢筋混凝土粘结界面损伤多尺度模拟

6.3.3钢筋混凝土粘结界面损伤多尺度分析

6.4钢筋混凝土构件损伤演化致失效过程的自适应模拟与计算方法

6.4.1基于材料细观构造图像的混凝土细观模型建立方法

6.4.2混凝土材料细观损伤演化过程模拟的基本方程

6.4.3混凝土构件损伤跨尺度演化过程的自适应模拟与分析的策略

6.4.4混凝土损伤演化跨尺度自适应分析的有限元基本方程

6.5混凝土构件损伤演化致失效的自适应模拟与分析案例

6.5.1钢筋混凝土拉拔损伤演化过程的细观数值模拟

6.5.2混凝土柱在模拟地震荷载下的损伤演化致失效分析

第七章混凝土损伤演化致结构失效过程的多尺度跨层次自适应模拟与分析

7.1混凝土结构损伤演化过程的多尺度跨层次自适应模拟策略

7.2损伤演化多尺度跨层次分析的区域自适应有限元理论

7.2.1损伤多尺度跨层次演化过程自适应分析的区域变分原理

7.2.2损伤多尺度跨层次演化过程自适应分析的有限元方程组

7.3混凝土框架结构损伤演化致失效的多尺度跨层次自适应分析

第八章大跨桥梁钢箱梁结构疲劳损伤演化过程的多尺度跨层次模拟

8.1高、低周疲劳交互作用下的疲劳损伤多尺度模拟与分析方法

8.1.1高、低周疲劳交互作用下的疲劳损伤演化方程

8.1.2多尺度疲劳损伤模型的参数反演与模型验证

8.2考虑钢材内部微观缺陷的高低周疲劳损伤多尺度模拟与分析方法

8.2.1考虑钢材微观构造的疲劳损伤多尺度模拟与分析方法

8.2.2基于钢材微观构造图像的高低周疲劳损伤多尺度模拟与分析方法

8.2.3疲劳短、长裂纹共同扩展导致的疲劳损伤演化过程分析案例

8.3大跨桥梁钢箱梁结构疲劳损伤累积过程分析方法

8.4昂船洲大桥钢箱梁结构疲劳损伤多尺度跨层次演化过程模拟

参考文献 2100433B