智能结构分析的新理论新方法

智能结构分析的新理论新方法  
出版时间：2014年版 
内容简介 
　　本书主要介绍智能结构分析的新理论新方法，重点介绍作者研究的新成果。全书共二十六章，内容包括：基本概念，压电智能非线性本构关系，压电热动力变分原理，智能结构理论，压电智能结构线性及非线性分析的新理论新方法，非线性分析的新算法，压电材料参数识别分析的新方法，电磁热弹塑性体系变分原理，形状记忆合金及形状记忆聚合物智能变分原理，形状记忆智能结构分析的新理论新方法，智能结构的动力稳定性、动力承载能力及体系可靠度分析的新理论新方法，大型复杂智能结构分析的新理论新方法及其工程应用。本书是作者的一部科研成果专著，内容丰富、新颖、富有创造性，不仅有理论意义，而且有应用价值。本书可供航空航天工程、土木工程、水利工程、防灾减灾抗灾工程、国防工程、航海工程及工程力学等专业的科技人员，高校师生、研究生学习及参考。 
目录 
第一章 基本概念 
1.1 压电智能材料 
1.2 形状记忆合金 
1.2.1 形状记忆效应 
1.2.2 马氏体相变 
1.2.3 超弹性效应 
1.2.4 SMA 
1.3 磁致形状记忆合金 
1.4 电（磁）流变体智能材料 
1.4.1 电流变体 
1.4.2 磁流变体 
1.4.3 ERF/MRF的特性 
1.4.4 ERF/MRF研究及应用 
1.5 铁电微观模型 
1.6 压电陶瓷非线性成因 
1.6.1 压电陶瓷位移的微观机理 
1.6.2 非线性成因 
1.6.3 非线性及迟滞的影响因素 
1.7 应用前景 
1.7.1 智能结构在航空航天工程中的应用 
1.7.2 智能结构在土木工程中的应用 
1.7.3 智能结构在机器人中的应用 
1.8 展望 
参考文献 
第二章 压电非线性智能本构关系 
2.1 智能结构仿生学模型 
2.2 智能线弹性?压电本构关系 
2.3 弹塑性?压电本构关系 
2.3.1 弹塑性?压电本构关系 
2.3.2 热弹塑性?压电本构关系 
2.4 非线性?压电本构关系 
2.5 压电宏观本构关系与微观模型的关系 
2.5.1 本构关系 
2.5.2 电畴翻转对宏观物理量的影响 
2.5.3 电畴翻转驱动力与体积分数的关系 
2.5.4 压电非线性本构行为的计算方法 
参考文献 
第三章 压电热动力智能变分原理 
3.1 加权残数法 
3.2 压电热弹性动力问题 
3.2.1 动力方程——应力与体力关系 
3.2.2 电场控制方程 
3.2.3 几何方程——应变与位移关系 
3.2.4 热场控制方程 
3.2.5 本构方程 
3.2.6 边界条件 
3.2.7 初始条件 
3.3 压电热弹性瞬时变分原理 
3.3.1 瞬时势能原理 
3.3.2 瞬时余能原理 
3.4 压电热弹性瞬时广义变分原理 
3.4.1 第一种压电热弹性九类变量瞬时广义变分原理 
3.4.2 第二种压电热弹性九类变量瞬时广义变分原理 
3.4.3 等价原理 
3.4.4 压电热弹性体的势能密度及余能度 
3.4.5 第三种压电热弹性广义变分原理 
3.5 压电热弹性瞬时广义虚功原理 
3.6 压电智能结构几何非线性瞬时变分原理 
3.6.1 基本方程 
3.6.2 热压电智能结构几何非线性瞬时变分原理 
3.6.3 热压电智能结构几何非线性瞬时广义变分原理 
3.6.4 压电弹性体的势能密度及余能密度 
3.7 压电智能结构双重非线性瞬时变分原理 
3.7.1 基本方程 
3.7.2 压电智能双重非线性瞬时变分原理 
3.7.3 压电智能结构双重非线性瞬时广义变分原理 
3.7.4 压电弹塑性体的势能密度及余能密度 
参考文献 
第四章 压电智能梁动力问题 
4.1 智能梁理论 
4.1.1 位移模式 
4.1.2 几何方程 
4.1.3 智能本构关系 
4.1.4 智能变分原理 
4.2 智能样条有限点法 
4.2.1 样条离散化 
4.2.2 建立智能样条离散化泛函 
4.2.3 建立智能样条离散化动力方程 
4.3 智能样条子域法 
4.3.1 划分子域 
4.3.2 建立智能样条子域 
4.3.3 建立智能梁样条离散化动力方程 
4.4 智能梁振动主动控制 
4.4.1 基本原理 
4.4.2 智能结构振动主动控制算法 
4.4.3 智能结构分析的新方法 
4.5 计算例题 
4.6 附录： 样条函数 
4.6.1 样条函数 
4.6.2 智能梁 
参考文献 
第五章 智能样条有限点法 
5.1 智能板壳理论 
5.1.1 位移模式 
5.1.2 几何方程 
5.1.3 智能扁壳本构关系 
5.1.4 智能变分原理 
5.2 智能样条有限点法 
5.2.1 单样条有限点法 
5.2.2 双样条有限点法 
5.2.3 双向单样条有限点法 
5.3 计算例题 
5.4 附录 
5.4.1 位移模式 
5.4.2 几何方程 
5.4.3 样条形函数 
5.4.4 应变转换矩阵 
5.4.5 积分公式 
参考文献 
第六章 智能样条无网格法 
6.1 基本原理 
6.1.1 径向样条基函数 
6.1.2 样条无网格法 
6.2 智能弹性体问题 
6.3 智能板壳问题 
6.4 计算例题 
参考文献 
第七章 智能QR法 
7.1 基本原理 
7.2 智能板壳分析的QR法 
7.3 智能板壳振动控制 
7.4 计算例题 
7.5 附录 
7.5.1 智能梁单元 
7.5.2 智能板单元 
7.5.3 智能板壳单元 
参考文献 
第八章 压电智能结构几何非线性动力问题 
8.1 智能非线性动力变分原理 
8.1.1 基本方程 
8.1.2 智能结构几何非线性瞬时势能原理 
8.1.3 智能结构几何非线性瞬时广义变分原理 
8.2 智能梁几何非线性问题 
8.2.1 基本理论 
8.2.2 非线性样条有限点法 
8.2.3 小结 
8.3 智能板壳几何非线性问题 
8.3.1 基本理论 
8.3.2 非线性样条有限点法 
8.3.3 小结 
8.4 智能圆板问题 
8.5 计算例题 
参考文献 
第九章 压电智能结构材料非线性动力问题 
9.1 压电智能梁材料非线性动力问题 
9.1.1 本构关系 
9.1.2 几何方程 
9.1.3 变分原理 
9.1.4 样条有限点法 
9.2 压电智能板壳材料非线性动力问题 
9.2.1 压电非线性本构关系 
9.2.2 几何方程 
9.2.3 变分原理 
9.2.4 智能样条无网格法 
9.3 压电陶瓷非线性断裂问题 
9.3.1 智能QR法 
9.3.2 断裂问题 
9.4 计算例题 
参考文献 
第十章 智能压电结构双重非线性动力问题 
10.1 基本理论 
10.2 建模的新方法 
10.3 新算法 
参考文献 
第十一章 智能结构动力反应分析的新算法 
11.1 结构线弹性动力反应分析的新算法 
11.1.1 基本方程 
11.1.2 建立递推格式 
11.1.3 建立无条件稳定算法（5SWRM?1） 
11.1.4 建立条件稳定算法 
11.2 结构非线性动力分析的新算法 
11.2.1 非线性动力方程 
11.2.2 第三种样条递推算法 
11.2.3 几种新算法 
11.3 状态方程的算法 
11.3.1 精细算法 
11.3.2 样条加权残数法（一） 
11.3.3 样条加权残数法（二） 
11.4 样条无条件稳定算法 
11.5 计算例题 
参考文献 
第十二章 智能结构静力非线性分析的新算法 
12.1 结构非线性刚度方程 
12.1.1 第一种格式 
12.1.2 第二种格式/第三种格式 
12.2 样条递推法 
12.2.1 第一种样条递推算法 
12.2.2 第二种样条递推法 
12.2.3 第三种样条递推法 
12.3 样条增量迭代法 
12.3.1 第一种增量迭代法 
12.3.2 第二种增量迭代法 
12.3.3 第三种增量迭代法 
12.4 材料非线性分析的新算法 
12.4.1 样条初应力递推法 
12.4.2 样条初应力增量迭代法 
12.4.3 样条变刚度增量迭代法 
12.5 双重非线性分析的新算法 
参考文献 
第十三章 压电材料参数识别分析的新方法 
13.1 概述 
13.2 参数识别模型 
13.3 非线性最小二乘问题的算法 
13.3.1 牛顿法 
13.3.2 高斯?牛顿法 
13.3.3 单位步长Levenberg?Marquardt方法 
13.3.4 利用信赖域技巧的Levenberg?Marquardt方法 
13.4 灵敏度计算 
13.4.1 求导数法 
13.4.2 差分法 
13.5 误差分析 
13.6 材料参数识别分析的算例 
13.6.1 均质板?E、μ?的识别 
13.6.2 压电双晶板?e???31?的识别 
13.6.3 压电层合板?D??11?、D??12?、E?的识别 
13.7 材料参数识别分析的新方法 
13.7.1 建立结构分析的新模型 
13.7.2 建立材料参数识别的新算法 
13.8 本章小结 
参考文献 
第十四章 电磁热体系非线性问题 
14.1 电磁热弹性动力问题 
14.2 电磁热弹性瞬时变分原理 
14.2.1 瞬时势能原理 
14.2.2 瞬时余能原理 
14.3 电磁热弹性瞬时广义变分原理 
14.3.1 第一种电磁热弹性瞬时广义变分原理 
14.3.2 第二种电磁热弹性瞬时广义变分原理 
14.3.3 等价原理 
14.4 电磁热弹性瞬时广义虚功原理 
14.5 电磁热弹性几何非线性瞬时变分原理 
14.5.1 基本方程 
14.5.2 电磁热弹性几何非线性瞬时势能原理 
14.5.3 电磁热弹性几何非线性瞬时广义变分原理 
14.6 电磁热双重非线性瞬时广义变分原理 
14.6.1 基本方程 
14.6.2 电磁热双重非线性变分原理 
14.6.3 电磁热双重非线性瞬时广义变分原理 
14.6.4 电磁热弹塑性体的势能密度及余能密度 
14.7 电磁热体系分析的新方法 
参考文献 
第十五章 形状记忆合金宏观本构关系 
15.1 基于热力学的本构关系 
15.2 带有塑性理论特点的本构关系 
15.3 SMA热弹塑性本构关系 
15.3.1 热弹塑性本构关系 
15.3.2 弹塑性应变理论 
15.3.3 弹塑性矩阵 
15.4 热弹塑性?相变智能本构关系 
15.4.1 材料性质与?T及ξ?无关 
15.4.2 材料性质与?T及ξ?有关 
15.5 热弹黏塑性?相变本构关系 
15.5.1 弹黏塑性应变理论 
15.5.2 热弹黏塑性?相变本构关系 
15.6 SMA非线性智能本构关系 
15.6.1 一维本构关系 
15.6.2 三维本构关系 
15.6.3 考虑塑性应变影响的SMA本构关系 
15.7 附录：SMA相变行为 
参考文献 
第十六章 形状记忆聚合物宏观本构关系 
16.1 基本概念 
16.1.1 SMP形状记忆效应 
16.1.2 SMP形状记忆效应的基本原理 
16.1.3 SMP形状记忆效应的机械黏弹性模型 
16.2 SMP宏观智能本构关系 
16.2.1 一维本构关系 
16.2.2 三维本构关系 
16.3 SMP材料性能与温度的关系 
16.3.1 弹性模量与温度的关系 
16.3.2 材料强化系数与温度的关系 
16.3.3 黏性系数与温度的关系 
16.3.4 延迟时间与温度的关系 
16.3.5 屈服应力与温度的关系 
参考文献 
第十七章 形状记忆智能结构分析的新方法 
17.1 SMA智能结构材料非线性问题 
17.1.1 SMA本构关系 
17.1.2 结构变形控制 
17.2 SMA智能结构双重非线性问题 
17.2.1 SMA本构关系 
17.2.2 非线性几何方程 
17.2.3 变分方程 
17.2.4 建模方法 
17.2.5 算法 
17.3 计算例题 
17.4 智能高拱坝 
17.4.1 智能混凝土设计 
17.4.2 智能高拱坝分析的新理论新方法 
参考文献 
第十八章 智能结构动力稳定性 
18.1 非线性几何方程 
18.2 非线性本构关系 
18.3 智能结构稳定性 
18.3.1 建模 
18.3.2 算法 
18.4 计算例题 
参考文献 
第十九章 智能控制的新算法 
19.1 压电智能结构振动主动控制原理 
19.2 智能结构振动主动控制的新算法 
19.2.1 新模型 
19.2.2 新算法 
19.3 智能控制?样条加权残数法 
19.3.1 计算原理 
19.3.2 新算法 
19.4 最优智能控制?样条加权残数法 
19.5 模糊控制原理 
19.5.1 模糊控制组成 
19.5.2 受控系统模型 
19.6 结构振动的模糊控制算法 
19.6.1 普通模糊控制算法 
19.6.2 变增益模糊控制算法 
19.6.3 协调模糊控制算法 
19.7 计算例题 
19.8 钢结构非线性地震反应的压电变阻尼智能控制 
19.8.1 结构模型 
19.8.2 3层钢结构非线性地震反应的压电变阻尼智能控制 
19.8.3 20层钢结构非线性地震反应的压电变阻尼智能控制 
参考文献 
第二十章 智能框架静力控制分析的新方法 
20.1 概述 
20.2 建立考虑高阶剪切影响的压电梁单元刚度矩阵 
20.2.1 考虑高阶剪切影响的位移函数 
20.2.2 考虑高阶剪切影响的位移和应变形函数矩阵 
20.2.3 压电梁的电势和场强形函数矩阵 
20.2.4 考虑高阶剪切影响的单元刚度矩阵 
20.3 建立考虑初始几何缺陷及?P?Δ?效应的压电梁柱单元刚度矩阵 
20.4 压电智能平面钢框架结构动力分析的QR法 
20.4.1 压电智能框架结构的样条位移函数及样条电势函数 
20.4.2 QR法变换 
20.4.3 建立压电梁柱单元势能泛函 
20.4.4 利用变分原理建立压电智能框架结构分析的QR法动力方程 
20.4.5 压电智能框架结构QR法静力控制分析 
20.5 压电层合梁一阶剪切理论解析法 
20.5.1 压电层合梁的平衡方程 
20.5.2 压电简支层合梁的求解 
20.6 计算例题 
20.6.1 验证算例 
20.6.2 压电智能框架结构变形控制分析 
20.7 本章小结 
参考文献 
第二十一章 智能框架动力控制分析的新方法 
21.1 概述 
21.2 智能结构振动主动控制原理 
21.3 结构振动主动控制算法 
21.3.1 线性二次型(LQR)经典最优控制 
21.3.2 模态控制 
21.4 压电堆工作原理 
21.5 计算例题 
21.5.1 振动频率和振型分析 
21.5.2 压电堆式驱动器控制框架变形分析 
21.5.3 结构振动控制分析 
21.6 本章小结 
参考文献 
第二十二章 智能高层与超高层建筑结构分析的新方法 
22.1 智能高层结构分析的新方法 
22.2 智能结构双重非线性分析的新方法 
22.3 智能高层结构稳定性分析的新方法 
22.4 智能高层结构振动主动控制 
22.5 计算例题 
22.6 附录 
22.6.1 智能梁单元 
22.6.2 智能板壳单元 
22.6.3 其他单元 
22.6.4 非线性QR法 
参考文献 
第二十三章 智能结构稳定性分析的新方法 
23.1 基本概念 
23.1.1 结构失稳特性 
23.1.2 判断结构稳定性的能量准则 
23.1.3 结构动力稳定性 
23.2 结构非线性静力稳定性问题 
23.2.1 建模 
23.2.2 算法 
23.2.3 迭代收敛准则 
23.3 结构非线性平衡路径跟踪算法 
23.3.1 切线刚度法 
23.3.2 特征刚度法 
23.3.3 位移收敛控制增量迭代法 
23.4 结构非线性静力稳定性简化算法 
23.4.1 基本原理 
23.4.2 计算步骤 
23.4.3 算例 
23.5 结构非线性动力稳定性问题的新模型 
23.6 结构非线性动力稳定性问题的新算法 
23.7 求解结构动力失稳临界荷载的实用方法 
23.7.1 动力时程分析法 
23.7.2 静力变换法 
23.7.3 静力法 
23.7.4 几点注意 
23.8 计算例题 
参考文献 
第二十四章 智能结构承载能力分析的新方法 
24.1 基本概念 
24.1.1 基本理论 
24.1.2 塑性极限理论 
24.1.3 塑性铰模型 
24.2 智能结构塑性极限分析的塑性铰模型—QR法 
24.2.1 一阶塑性铰模型—QR法 
24.2.2 二阶塑性铰模型—QR法 
24.3 精化塑性铰模型—QR法 
24.4 智能结构塑性极限分析的弹性调整—样条无网格法 
24.4.1 一阶弹性调整—样条无网格法/QR法 
24.4.2 二阶弹性调整—样条无网格法/QR法 
24.5 智能结构动力极限承载能力分析的样条无网格法 
24.5.1 建立新建模 
24.5.2 选用新算法 
24.6 一阶动力弹性调整—样条无网格法/QR法 
24.6.1 计算原理 
24.6.2 计算步骤 
24.7 二阶动力弹性调整—样条无网格法/QR法 
24.7.1 计算原理 
24.7.2 计算步骤 
24.8 动力塑性铰模型—样条无网格法 
24.8.1 一阶动力塑性铰模型-样条无网格法 
24.8.2 二阶动力塑性铰模型-样条无网格法 
24.9 静力法 
24.10 计算例题 
参考文献 
第二十五章 智能结构体系可靠性分析的新方法 
25.1 基本概念 
25.1.1 结构的功能要求 
25.1.2 结构功能函数 
25.1.3 结构极限状态 
25.1.4 结构可靠度 
25.1.5 结构可靠指标 
25.1.6 求可靠指标?β?的常用方法 
25.2 结构体系可靠度 
25.3 智能结构体系静力可靠度分析的新方法 
25.4 智能结构体系动力可靠度分析的新方法 
25.5 智能结构动力随机模糊可靠度分析的新方法 
25.5.1 随机模糊功能函数—样条无网格法/QR法 
25.5.2 等效功能函数—样条无网格法/QR法 
25.6 智能结构体系非概率可靠性分析的新方法 
25.6.1 区间变量 
25.6.2 非概率可靠性指标 
25.6.3 塑性极限荷载—样条无网格法/QR法 
25.7 计算例题 
参考文献 
第二十六章 智能大跨度桥结构分析的新方法 
26.1 智能桥梁结构分析的新方法 
26.2 智能结构双重非线性分析的新方法 
26.3 智能大跨度桥梁结构稳定性分析的新方法 
26.4 智能大跨度桥梁结构振动主动控制 
26.5 计算例题 
26.6 附录 
26.6.1 智能梁单元 
26.6.2 智能板壳单元 
26.6.3 其他单元 
26.6.4 非线性QR法 
参考文献