1概述 1
1.1 背景介绍 1
1.2 计算机的发展历史 2
1.3 软件的发展历史 5
1.4 软件工程概述 11
1.4.1 需求分析 11
1.4.2 软件系统设计 12
1.4.3 软件文档 14
1.4.4 软件开发 15
1.4.5 集成与测试 16
1.4.6 升级与维护 16
1.4.7 软件危机 17
1.5 结构工程计算理论的发展 18
1.6 土木工程应用软件的发展 19
1.7 应用软件简介 21
1.7.1 通用有限元软件 22
1.7.2 工程专业软件 24
1.8 展望 28
2数值分析与有限元 31
2.1 有限元简介 31
2.2 有限元的基本过程 33
2.2.1 基本分析过程 33
2.2.2 基本推导过程 34
2.3 基本单元类型 41
2.3.1 单元特性 41
2.3.2 单元类型 44
2.4 网格划分 50
2.5 单元分析 51
2.6 数值计算过程 53
2.6.1 线性代数方程组的求解 53
2.6.2 线性代数方程组的性态 57
2.6.3 非线性方程组的求解方法 58
2.6.4 迭代收敛准则 61
3工程中的一维单元 62
3.1 概述 62
3.2 平面梁单元 62
3.2.1 单元刚度矩阵 62
3.2.2 刚度矩阵的坐标变换 64
3.3 线性空间梁单元 65
3.3.1 单元刚度矩阵 65
3.3.2 刚度矩阵的显式形式 67
3.3.3 刚度矩阵的坐标变换 69
3.4 非线性空间梁单元 72
3.4.1 几何非线性梁单元 72
3.4.2 材料非线性梁单元 79
3.5 半解析非线性索单元 85
3.5.1 单索的解析表达式 86
3.5.2 半解析索单元的刚度矩阵 89
4工程中的二维单元 92
4.1 概述 92
4.2 矩形平面薄板单元 92
4.2.1 薄板基本原理 92
4.2.2 薄板弯曲的基本方程 93
4.2.3 位移模式 94
4.2.4 刚度矩阵 95
4.2.5 等效节点力 95
4.3 壳体弯曲问题 96
4.4 膜单元 96
4.4.1 单元概述 96
4.4.2 位移函数 97
4.4.3 几何条件和物理条件 99
4.4.4 基本方程及单元刚度矩阵 102
4.4.5 整体坐标系中的有限元方程 103
4.4.6 应力矩阵 103
5工程中的三维单元 105
5.1 概述 105
5.2 单元坐标系 105
5.3 四面体单元的体积坐标 106
5.4 四面体单元变换矩阵 107
5.5 四面体单元的线性插值函数 108
5.6 四面体单元的单刚矩阵 112
6BIM技术与应用 113
6.1 概述 113
6.2 工程数据库与CAD 113
6.3 面向对象与工程数据库 115
6.3.1 面向对象技术简介 115
6.3.2 面向对象数据库 116
6.4 BIM数据简介 118
6.5 BIM软件简介 120
6.6 基于Revit的二次开发 122
6.6.1 开发环境介绍 122
6.6.2 Revit二次开发 123
6.7 小结 124
7多层混凝土结构工程的软件应用 125
7.1 设计概述 125
7.1.1 建筑方案设计 125
7.1.2 结构方案设计 126
7.1.3 结构详细设计 126
7.2 设计准则 127
7.3 结构体系概述 128
7.4 软件工具介绍 129
7.5 单元类型 131
7.5.1 梁单元 131
7.5.2 板壳单元 132
7.6 工程介绍 132
7.6.1 模型基本信息 132
7.6.2 荷载分析 134
7.7 软件操作过程 135
7.7.1 设定操作环境及定义材料和截面 136
7.7.2 利用建模助手建立框架 137
7.7.3 建立框架柱及剪力墙 139
7.7.4 生成层数据 141
7.7.5 定义边界条件 142
7.7.6 输入楼面荷载 142
7.7.7 输入风荷载 145
7.7.8 输入反应谱分析数据 145
7.7.9 定义结构类型 147
7.7.10 定义质量 147
7.7.11 运行分析 148
7.7.12 荷载组合 148
7.7.13 查看结果 148
7.7.14 配筋设计 157
7.8 小结 161
8多层钢结构工程的软件应用 162
8.1 概述 162
8.2 软件应用 162
8.2.1 SAP2000简介 162
8.2.2 建立模型 163
8.2.3 定义荷载 165
8.2.4 运行分析与计算结果 170
8.2.5 设计校核 172
8.3 小结 174
9高层建筑结构的软件应用 175
9.1 概述 175
9.2 结构类型与布置 175
9.3 计算结果分析 176
9.3.1 一般性验算 176
9.3.2 规则性验算 177
9.3.3 整体抗倾覆验算 182
9.3.4 结构整体稳定验算 182
9.3.5 结构抗震验算 183
9.3.6 楼层抗剪承载力验算 184
9.3.7 风振舒适度验算 185
9.3.8 内外力平衡验算 186
9.4 小结 188
10大跨空间结构的软件应用 189
10.1 概述 189
10.2 结构失稳类型 190
10.3 失稳(屈曲)分析方法 193
10.3.1 特征值屈曲分析——buckle分析 193
10.3.2 非线性屈曲分析——Riks分析 195
10.3.3 考虑结构初始缺陷的Riks分析方法 197
10.3.4 ABAQUS中的稳定性分析方法 198
10.4 稳定性分析算例1 199
10.4.1 球面网壳结构简介 199
10.4.2 特征值屈曲分析 199
10.4.3 非线性屈曲分析 201
10.5 稳定性分析算例2 202
10.5.1 球面网壳结构简介 202
10.5.2 特征值屈曲分析 203
10.5.3 非线性屈曲分析 204
10.6 小结 205
11高等结构分析专题 207
11.1 概述 207
11.2 静力弹塑性分析 207
11.2.1 概述 207
11.2.2 软件应用 208
11.2.3 小结 215
11.3 动力弹塑性分析 215
11.3.1 概述 215
11.3.2 软件应用 216
11.3.3 小结 219
12课程教学与思考 221
12.1 概述 221
12.2 课程目标 222
12.3 教学方法与措施 223
12.4 教学大纲探讨 223
12.5 展望 224
参考文献 225