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1．1 计算机发展回顾与展望1

第1章 绪论1

1．2 土工计算机分析发展概况4

1．3 本书内容概述8

参考文献10

第2章 有限差分法11

2．1 概述11

2．2 差分公式11

2．2．1 差分公式推导11

2．2．2 常用差分公式14

2．3 差分格式15

2．3．1 截断误差15

2．3．2 稳定性16

2．3．3 常用差分格式16

2．4 解题步骤17

2．5．1 渗流分析21

2．5 有限差分法的应用21

附：用超松弛计算水头程序中的子程序26

2．5．2 软粘土地基非线性一维固结分析27

附：用追赶法计算单面排水条件下V值的子程序30

参考文献31

第3章 有限单元法32

3．1 概述32

3．2 土工分析基本方程33

3．2．1 总控制方程33

3．2．2 总应力分析基本方程39

3．2．3 有效应力分析基本方程41

3．2．4 关于总应力分析和有效应力分析的讨论45

3．3 有限单元法概论49

3．3．1 加权残值法(MWR)49

3．3．2 伽辽金(Galerkin)法50

3．3．3 有限单元法(FEM)50

3．3．4 等参元及其特性51

3．4．1 三维条件下Biot固结分析有限元方程64

3．4 Biot固结分析有限元法64

3．4．2 平面应变Biot固结分析有限元方程79

3．4．3 轴对称Boit固结分析有限元方程83

3．4．4 算例86

参考文献89

第4章 岩土力学中常用的其他数值方法92

4．1 概述92

4．2 离散单元法93

4．2．1 引言93

4．2．2 力和位移的关系94

4．2．3 运动定律95

4．2．4 阻尼96

4．2．5 时步的选择97

4．2．6 计算循环97

4．2．8 结语98

4．2．7 变形离散元法98

4．3 拉格朗日元法99

4．3．1 引言99

4．3．2 拉格朗日元法的网格划分99

4．3．3 一维问题100

4．3．4 二维问题101

4．3．5 结语104

4．4 非连续变形分析法104

4．4．1 引言104

4．4．2 块体的位移及变形104

4．4．3 块体系统的接触判定105

4．4．4 法向弹簧的应变能106

4．4．5 切向弹簧的应变能107

4．4．6 摩擦力的势能107

4．4．7 与有限元法的比较108

4．5．1 引言109

4．5 流形元法109

4．4．8 方程的求解与迭代109

4．4．9 结语109

4．5．2 流形元的有限覆盖110

4．5．3 流形元法的位移111

4．5．4 流形元的刚度矩阵113

4．5．5 结语114

4．6 半解析元法114

4．6．1 引言114

4．6．2 半解析函数115

4．6．3 简例115

4．6．4 结语117

参考文献117

第5章 动力分析119

5．1 概述119

5．1．1 动荷载的类型及特点119

5．1．2 动力分析方法的发展简况120

5．2 动力方程122

5．2．1 Biot动力固结方程的基本假定122

5．2．2 Biot动力固结方程的推求122

5．3 边界条件及求解方法124

5．3．1 边界条件及处理方法124

5．3．2 动力方程的求解方法125

5．4 有效应力法130

5．4．1 有效应力法的概念及其发展130

5．4．2 本构模型131

5．4．3 振动孔压模式133

5．4．4 有效应力的动力分析及其计算步骤137

5．4．5 饱和土体u-U型动力控制方程及其改进的数值解法140

5．5 弹塑性动力分析143

5．5．1 岩土塑性力学性质143

5．5．2 岩土弹塑性模型理论143

5．5．3 弹塑性动力反应有限元分析147

5．6 非饱和土体动力分析法148

5．6．1 动力控制方程149

5．6．2 动力控制方程的有限元离散150

5．6．3 耦合有限元离散方程的数值解法151

5．7 土体震陷分析方法154

5．7．1 简化分析方法154

5．7．2 模量软化法155

5．7．3 等效节点力法156

参考文献157

第6章 结构、基础与地基共同作用分析159

6．1 概述159

6．2 共同作用分析中的本构模型159

6．2．1 地基模型160

6．2．2 界面模型168

6．3．1 有限单元法182

6．3 共同作用分析方法182

6．3．2 子结构法184

6．3．3 有限元与无限元耦合方法186

6．3．4 有限元与边界元耦合方法187

6．3．5 加权残数法187

参考文献191

第7章 滑移线场数值解193

7．1 滑移线场基本理论193

7．1．1 概述193

7．1．2 滑移线的基本概念193

7．1．3 平面应变问题应力场的滑移线解答193

7．1．4 特殊情况下的滑移线解197

7．1．5 滑移线的基本性质197

7．1．6 塑性区边界条件201

7．2 滑移线场数值解法203

7．2．1 两种基本计算方法203

7．2．2 三种基本边值问题205

7．3 程序介绍207

7．3．1 程序说明207

7．3．2 条形基础极限承载力滑移线解源程序208

参考文献211

7．4 程序应用214

参考文献214

第8章 边坡稳定分析215

8．1 概述215

8．2 边坡稳定分析的通用条分法216

8．2．1 极限平衡法的基本原理216

8．2．2 静力平衡方程218

8．2．3 静力平衡方程的解218

8．2．4 数值计算方法219

8．2．5 例题220

8．2．6 土压力计算222

8．3．2 瑞典法223

8．3．1 概述223

8．3 边坡稳定分析的简化方法223

8．3．3 毕肖普的简化法224

8．3．4 改良瑞典法225

8．3．5 滑楔法225

8．4 各种方法和简化处理对计算精度的影响226

8．4．1 概述226

8．4．2 关于数值分析问题226

8．4．3 关于各种分析方法精度的讨论227

8．5 确定最小安全系数的最优化方法230

8．6 边坡稳定分析程序231

参考文献232

第9章 极限分析数值方法234

9．1 前言234

9．2 极限分析方法的理论基础234

9．2．1 土体稳定问题的一般提法234

9．2．2 土体稳定的上限解和下限解235

9．3 极限分析有限元法236

9．3．1 下限解有限元法236

9．3．2 上限解有限元法242

9．4 斜条分法上限解248

9．4．1 概述248

9．4．2 求解速度场的基本方程式249

9．4．3 计算加载系数或安全系数250

9．4．4 确定临界滑动模式的最优化方法251

9．4．5 例题252

9．5 极限分析在地基承载力问题中的应用252

9．5．1 概述252

9．5．2 经典问题的验证253

9．5．3 对经验修正项的验证254

9．6 结语257

参考文献257

第10章 随机有限元法及其应用259

10．1 引言259

10．2 随机有限元法的基本公式260

10．2．1 摄动基础的随机有限元公式260

10．2．2 Neumann级数基础的随机有限元公式261

10．2．3 改善的一阶摄动随机有限元法262

10．3 随机有限元法的基本应用263

10．3．1 随机有限元法的单元应力分析264

10．3．2 特征值问题的随机有限元法265

10．3．3 结构可靠性分析的一阶二次矩方法267

10．4 非摄动随机有限元法269

10．4．1 梁弯曲的新型单元刚度矩阵的推导269

10．4．2 位移约束的引入271

10．4．3 位移向量的均值和协方差272

10．5 算例273

参考文献280

11．1．1 反分析方法研究的发展282

11．1 概述282

第11章 反分析方法282

11．1．2 反分析方法研究的意义283

11．2 参数反演284

11．2．1 逆反分析285

11．2．2 正反分析286

11．2．3 模糊反分析290

11．2．4 随机反分析292

11．2．5 GA-ANN反分析294

11．2．6 模拟退火反分析299

11．3 模型识别301

11．3．1 引言301

11．3．2 参数判别准则302

11．3．3 模型判别准则303

11．3．4 粘弹性模型的识别304

11．4．2 工程应用——三峡船闸高边坡稳定分析306

11．4．1 反分析程序SUNBACK．F介绍306

11．4 反分析程序SUNBACK．F介绍及工程应用306

第12章 知识工程和专家系统在岩土工程中的应用313

12．1 知识工程与专家系统概述313

12．1．1 知识与智能313

12．1．2 人工智能、知识工程与专家系统313

12．2 专家系统的组成及构造工具315

12．2．1 专家系统及其组成315

12．2．2 专家系统的构造工具316

12．3 工程勘察与地基基础评价计算机专家系统322

12．3．1 专业特点对专家系统的特殊需求322

12．3．2 “岩土工程勘察与地基评价计算机专家系统(EIFEES)”的开发工作325

12．3．3 系统的软件设计326

12．3．4 “岩土工程勘察与地基评价计算机专家系统(EIFEES)”的基本功能与特点336

12．4 地理信息系统(GIS)在专家系统中的应用338

12．4．1 工程勘察专家系统对地理信息系统的需求338

12．4．3 “工程勘察专家系统”中GIS的结构及查询339

12．4．2 CITYSTAR地理信息系统的结构及功能339

参考文献343

第13章 AutoCAD在土工中应用344

13．1 概述344

13．2 AutoCAD与高级语言的接口344

13．2．1 AutoLISP语言344

13．2．2 使用VB直接控制AutoCAD绘图352

13．3 AutoCAD与数据库的接口358

13．4 AutoCAD在有限元分析前处理和后处理中的应用362

13．4．1 AutoCAD在有限元分析前处理中的应用362

13．4．2 AutoCAD在有限元分析后处理中的应用367

13．5 AutoCAD在土工勘察中的应用373

参考文献378

第14章 计算机仿真技术在岩土工程中应用379

14．1 概述379

14．1．1 系统模型和仿真379

14．1．2 数字计算机仿真380

14．1．3 数字仿真的应用及发展方向381

14．2 仿真系统的整体设计382

14．3 仿真三维图形变换383

14．3．1 坐标系383

14．3．2 三维图形变换384

14．4 仿真系统图形文件与图形库的建立与调用387

14．4．1 图形文件的建立与调用387

14．4．2 仿真图形库的建立与调用388

14．5 工程地质数据库研究388

14．5．1 岩土工程特性参数388

14．5．2 地质数据库的建立390

14．6 仿真系统数据库的建立390

14．7 其他仿真技术392

14．8 进一步应用展望393

参考文献394