定 價:55 元
叢書名:中國空氣動力研究與發(fā)展中心系列圖書
- 作者:王衛(wèi)華 著
- 出版時間:2018/9/1
- ISBN:9787118116977
- 出 版 社:國防工業(yè)出版社
- 中圖法分類:TU312
- 頁碼:143
- 紙張:膠版紙
- 版次:1
- 開本:16開
理論計算是結(jié)構風工程研究的重要方法之一!督Y(jié)構風荷載理論與MATLAB計算》介紹結(jié)構風工程方面基本理論方法,并吸收一些新研究成果,對應理論方法給出Matlab計算程序,并給出大量計算實例。書中除了包括傳統(tǒng)理論方法,在大氣邊界層風場還介紹了脈動風模擬及大風速估計,在結(jié)構風荷栽中介紹了本征正交分解及非高斯風壓極值估計等內(nèi)容,在結(jié)構風致響應中介紹了虛擬激勵法及橫風向抖振譜模型等內(nèi)容,在等效風荷載計算中介紹了三維陣風效應因子等內(nèi)容。
《結(jié)構風荷載理論與MATLAB計算》可作為有關高等院校大學生和研究生的參考書,也可作為從事風工程研究和工程技術人員的參考書。
這是一本關于結(jié)構風工程方面的基本理論介紹,同時加上作者在學習和工作中編寫的一些相關計算程序,另外再新增一些計算程序,經(jīng)修改、整理后匯編成冊,使理論與計算程序相對應。出版這樣的一本書是有一定風險的,因為程序總可能會存在瑕疵,你對理論方法的理解是否正確,通過程序就等于完全攤在陽光下,一目了然。但我還是要出版這樣一本書,不需要教科書式的權威,也不必介意于內(nèi)容的深度和廣度,只是希望能與大家分享一點學習體會,同時拋磚引玉。假如讀者能從中獲得一點點幫助或啟發(fā),那更是實現(xiàn)本書的最大價值。
書中的計算程序采用Matlab軟件編寫。Matlab是MathWork公司出品的一款科學計算軟件,廣受歡迎。Matlab是以矩陣為基本數(shù)據(jù)單元,因而程序表達式簡潔明了,非常接近工程數(shù)學中的理論公式。程序也不需要專門編譯運行,因而特別適合于科學演算。目前市面上已有不少采用Matlab輔助的科學實驗書籍,受此啟發(fā)。我作為曾經(jīng)的初學者,理解面對一堆繁雜公式時的窘迫,如果能把理論公式轉(zhuǎn)化為計算程序,使理論公式與計算程序相對應,這樣不僅使抽象的公式具體化,更可以得到實質(zhì)的分析結(jié)果,這對幫助理解和掌握理論方法必定起到事半功倍的效果。
風工程是一門交叉性學科,涉及的內(nèi)容十分廣泛。本書假設讀者已了解了結(jié)構動力學、結(jié)構隨機振動、數(shù)理統(tǒng)計等課程的基礎知識,當然還熟悉Matlab軟件。全書共分5章,第1章主要介紹大氣邊界層風場基本特性,包括平均風剖面、湍流度、脈動風功率譜等,另外包括脈動風場模擬和最大風速估計;第2章主要介紹作用在結(jié)構上的風荷載,包括平均風荷載、脈動風荷載及其相關性,另外包括脈動風壓管路信號畸變修正、脈動風壓場POD分解與重建、非高斯脈動風壓極值估計方法;第3章介紹風荷載作用下的結(jié)構順風向響應計算,包括經(jīng)典的模態(tài)疊加法,另外給出頻域方法、虛擬激勵法以及應用實例等;第4章主要介紹結(jié)構橫風向風荷載及響應,包括基于三維抖振理論的風荷載譜模型及響應計算和采用盧曼方法的渦激共振模型等;第5章介紹結(jié)構風振的等效靜力風荷載,包括慣性力組合、LRC背景與共振分量組合、風振系數(shù)及三維陣風效應因子等;最后附錄中給出了部分實用參考程序和全書的主要函數(shù)索引。本書內(nèi)容既包括了結(jié)構風工程方面?zhèn)鹘y(tǒng)理論方法,又吸收了近十幾年來發(fā)展的一些新理論和方法,并都給出應用實例,因此在內(nèi)容上較\"新\"。同時本書緊貼計算機技術的發(fā)展應用,文中大量實例以Matlab程序形式給出,而不是采用傳統(tǒng)的簡化公式,程序稍加修改便可在工程上應用,這是另一個較\"新\"之處。
書中的每個程序都經(jīng)過了仔細驗證,也給出了大量計算實例對比。計算程序主要以函數(shù)形式給出,最后匯集成類似Matlab工具箱。程序主要以功能為核心,力求簡潔,并注意可讀性,但沒有進行專門的優(yōu)化。書中的理論公式除了經(jīng)驗式都盡可能給出推導過程,對一些熱點理論方法都盡可能列出或引用較新的參考文獻,以便讀者查閱和了解現(xiàn)狀。
西南交通大學廖海黎教授審閱了全書,李明水教授對本書也提出了寶貴的意見和建議,在此表示感謝。由于作者水平有限,書中的錯誤和疏漏不可避免,懇請讀者批評指正!
第1章 大氣邊界層風場
1.1 平均風速剖面
1.1.1 對數(shù)律
1.1.2 指數(shù)律
1.2 湍流
1.2.1 湍流強度
1.2.2 湍流積分尺度
1.2.3 脈動風功率譜
1.2.4 互譜及相干函數(shù)
1.2.5 風譜算例
1.3 脈動風場模擬
1.3.1 線性濾波法
1.3.2 諧波合成法
1.3.3 風場模擬算例
1.4 最大風速統(tǒng)計
1.4.1 全風向最大風速
1.4.2 考慮風向的最大風速
1.4.3 最大風速統(tǒng)計算例
參考文獻
第2章 結(jié)構上的風荷載
2.1 平均風荷載
2.2 脈動風荷載
2.2.1 結(jié)構表面脈動風壓
2.2.2 結(jié)構上的脈動風荷載
2.2.3 脈動風荷載譜算例
2.3 脈動風壓管路信號畸變修正
2. 3.1 測壓管路頻響函數(shù)
2.3.2 管路頻響函數(shù)算例
2.4 脈動風壓場POD分解與重建
2.4.1 POD基本原理
2.4.2 脈動風壓POD預測算例
2.5 非高斯脈動風壓極值統(tǒng)計
2.5.1 單樣本解析方法
2.5.2 分段多觀測值方法
2.5.3 極值風壓估計算例
參考文獻
第3章 結(jié)構順風向風致響應
3.1 風振響應的模態(tài)疊加法
3.1.1 分布質(zhì)量體系
3.1.2 多自由度體系
3.1.3 計算程序
3.2 風振響應的頻域計算
3.3 風振響應的虛擬激勵法
3.4 靜態(tài)響應
3.5 結(jié)構順風向風致響應算例
3. 5.1 算例1-風振響應譜
3.5.2 算例2-脈動響應根方差
3.5.3 算例3-PEM與POD應用
3.5.4 算例4-靜態(tài)響應
參考文獻
第4章 結(jié)構橫風向風振
4.1 結(jié)構三維抖振力模型
4.2 橫風向風荷載譜模型
4.2.1 湍流激勵
4.2.2 尾流激勵
4.2.3 矩形截面結(jié)構
4.2.4 風振響應算例
4.3 渦激共振
4. 3.1 渦激共振響應及等效荷載
4.3.2 渦激共振算例
參考文獻
第5章 等效靜力風荷載
5.1 模態(tài)慣性力組合
5.2 背景與共振等效風荷載
5. 2.1 背景等效風荷載
5.2.2 共振等效風荷載
5.2.3 背景與共振等效風荷載組合
5.3 風振系數(shù)
5.4 三維陣風效應因子
5.5 等效風荷載算例
5.5.1 算例1-分量與組合
5.5.2 算例2-風振系數(shù)
5.5.3 算例3——3D GEF
參考文獻
附錄A 部分參考程序
附錄B 主要函數(shù)索引