智能結(jié)構(gòu)分析的新理論新方法

第一章 基本概念
1.1 壓電智能材料
1.2 形狀記憶合金
  1.2.1 形狀記憶效應(yīng)
  1.2.2 馬氏體相變
  1.2.3 超彈性效應(yīng)
  1.2.4 SMA
1.3 磁致形狀記憶合金
1.4 電（磁）流變體智能材料
  1.4.1 電流變體
  1.4.2 磁流變體
  1.4.3 ERF/MRF的特性
  1.4.4 ERF/MRF研究及應(yīng)用
1.5 鐵電微觀模型
1.6 壓電陶瓷非線性成因
  1.6.1 壓電陶瓷位移的微觀機(jī)理
  1.6.2 非線性成因
  1.6.3 非線性及遲滯的影響因素
1.7 應(yīng)用前景
  1.7.1 智能結(jié)構(gòu)在航空航天工程中的應(yīng)用
  1.7.2 智能結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用
  1.7.3 智能結(jié)構(gòu)在機(jī)器人中的應(yīng)用
1.8 展望
參考文獻(xiàn)
第二章 壓電非線性智能本構(gòu)關(guān)系
2.1 智能結(jié)構(gòu)仿生學(xué)模型
2.2 智能線彈性?壓電本構(gòu)關(guān)系
2.3 彈塑性?壓電本構(gòu)關(guān)系
  2.3.1 彈塑性?壓電本構(gòu)關(guān)系
  2.3.2 熱彈塑性?壓電本構(gòu)關(guān)系
2.4 非線性?壓電本構(gòu)關(guān)系
2.5 壓電宏觀本構(gòu)關(guān)系與微觀模型的關(guān)系
  2.5.1 本構(gòu)關(guān)系
  2.5.2 電疇翻轉(zhuǎn)對宏觀物理量的影響
  2.5.3 電疇翻轉(zhuǎn)驅(qū)動力與體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系
  2.5.4 壓電非線性本構(gòu)行為的計算方法
參考文獻(xiàn)
第三章 壓電熱動力智能變分原理
3.1 加權(quán)殘數(shù)法
3.2 壓電熱彈性動力問題
  3.2.1 動力方程——應(yīng)力與體力關(guān)系
  3.2.2 電場控制方程
  3.2.3 幾何方程——應(yīng)變與位移關(guān)系
  3.2.4 熱場控制方程
  3.2.5 本構(gòu)方程
  3.2.6 邊界條件
  3.2.7 初始條件
3.3 壓電熱彈性瞬時變分原理
  3.3.1 瞬時勢能原理
  3.3.2 瞬時余能原理
3.4 壓電熱彈性瞬時廣義變分原理
  3.4.1 第一種壓電熱彈性九類變量瞬時廣義變分原理
  3.4.2 第二種壓電熱彈性九類變量瞬時廣義變分原理
  3.4.3 等價原理
  3.4.4 壓電熱彈性體的勢能密度及余能度
  3.4.5 第三種壓電熱彈性廣義變分原理
3.5 壓電熱彈性瞬時廣義虛功原理
3.6 壓電智能結(jié)構(gòu)幾何非線性瞬時變分原理
  3.6.1 基本方程
  3.6.2 熱壓電智能結(jié)構(gòu)幾何非線性瞬時變分原理
  3.6.3 熱壓電智能結(jié)構(gòu)幾何非線性瞬時廣義變分原理
  3.6.4 壓電彈性體的勢能密度及余能密度
3.7 壓電智能結(jié)構(gòu)雙重非線性瞬時變分原理
  3.7.1 基本方程
  3.7.2 壓電智能雙重非線性瞬時變分原理
  3.7.3 壓電智能結(jié)構(gòu)雙重非線性瞬時廣義變分原理
  3.7.4 壓電彈塑性體的勢能密度及余能密度
參考文獻(xiàn)
第四章 壓電智能梁動力問題
4.1 智能梁理論
  4.1.1 位移模式
  4.1.2 幾何方程
  4.1.3 智能本構(gòu)關(guān)系
  4.1.4 智能變分原理
4.2 智能樣條有限點法
  4.2.1 樣條離散化
  4.2.2 建立智能樣條離散化泛函
  4.2.3 建立智能樣條離散化動力方程
4.3 智能樣條子域法
  4.3.1 劃分子域
  4.3.2 建立智能樣條子域
  4.3.3 建立智能梁樣條離散化動力方程
4.4 智能梁振動主動控制
  4.4.1 基本原理
  4.4.2 智能結(jié)構(gòu)振動主動控制算法
  4.4.3 智能結(jié)構(gòu)分析的新方法
4.5 計算例題
4.6 附錄： 樣條函數(shù)
  4.6.1 樣條函數(shù)
  4.6.2 智能梁
參考文獻(xiàn)
第五章 智能樣條有限點法
5.1 智能板殼理論
  5.1.1 位移模式
  5.1.2 幾何方程
  5.1.3 智能扁殼本構(gòu)關(guān)系
  5.1.4 智能變分原理
5.2 智能樣條有限點法
  5.2.1 單樣條有限點法
  5.2.2 雙樣條有限點法
  5.2.3 雙向單樣條有限點法
5.3 計算例題
5.4 附錄
  5.4.1 位移模式
   5.4.2 幾何方程
  5.4.3 樣條形函數(shù)
  5.4.4 應(yīng)變轉(zhuǎn)換矩陣
  5.4.5 積分公式
參考文獻(xiàn)
第六章 智能樣條無網(wǎng)格法
6.1 基本原理
  6.1.1 徑向樣條基函數(shù)
  6.1.2 樣條無網(wǎng)格法
6.2 智能彈性體問題
6.3 智能板殼問題
6.4 計算例題
參考文獻(xiàn)
第七章 智能QR法
7.1 基本原理
7.2 智能板殼分析的QR法
7.3 智能板殼振動控制
7.4 計算例題
7.5 附錄
  7.5.1 智能梁單元
  7.5.2 智能板單元
  7.5.3 智能板殼單元
參考文獻(xiàn)
第八章 壓電智能結(jié)構(gòu)幾何非線性動力問題
8.1 智能非線性動力變分原理
  8.1.1 基本方程
  8.1.2 智能結(jié)構(gòu)幾何非線性瞬時勢能原理
  8.1.3 智能結(jié)構(gòu)幾何非線性瞬時廣義變分原理
8.2 智能梁幾何非線性問題
  8.2.1 基本理論
  8.2.2 非線性樣條有限點法
  8.2.3 小結(jié)
8.3 智能板殼幾何非線性問題
  8.3.1 基本理論
  8.3.2 非線性樣條有限點法
  8.3.3 小結(jié)
8.4 智能圓板問題
8.5 計算例題
參考文獻(xiàn)
第九章 壓電智能結(jié)構(gòu)材料非線性動力問題
9.1 壓電智能梁材料非線性動力問題
  9.1.1 本構(gòu)關(guān)系
  9.1.2 幾何方程
  9.1.3 變分原理
  9.1.4 樣條有限點法
9.2 壓電智能板殼材料非線性動力問題
  9.2.1 壓電非線性本構(gòu)關(guān)系
  9.2.2 幾何方程
  9.2.3 變分原理
  9.2.4 智能樣條無網(wǎng)格法
9.3 壓電陶瓷非線性斷裂問題
  9.3.1 智能QR法
  9.3.2 斷裂問題
9.4 計算例題
參考文獻(xiàn)
第十章 智能壓電結(jié)構(gòu)雙重非線性動力問題
10.1 基本理論
10.2 建模的新方法
10.3 新算法
參考文獻(xiàn)
第十一章 智能結(jié)構(gòu)動力反應(yīng)分析的新算法
11.1 結(jié)構(gòu)線彈性動力反應(yīng)分析的新算法
  11.1.1 基本方程
  11.1.2 建立遞推格式
  11.1.3 建立無條件穩(wěn)定算法（5SWRM?1）
  11.1.4 建立條件穩(wěn)定算法
11.2 結(jié)構(gòu)非線性動力分析的新算法
  11.2.1 非線性動力方程
  11.2.2 第三種樣條遞推算法
  11.2.3 幾種新算法
11.3 狀態(tài)方程的算法
  11.3.1 精細(xì)算法
  11.3.2 樣條加權(quán)殘數(shù)法（一）
  11.3.3 樣條加權(quán)殘數(shù)法（二）
11.4 樣條無條件穩(wěn)定算法
11.5 計算例題
參考文獻(xiàn)
第十二章 智能結(jié)構(gòu)靜力非線性分析的新算法
12.1 結(jié)構(gòu)非線性剛度方程
  12.1.1 第一種格式
  12.1.2 第二種格式/第三種格式
12.2 樣條遞推法
  12.2.1 第一種樣條遞推算法
  12.2.2 第二種樣條遞推法
  12.2.3 第三種樣條遞推法
12.3 樣條增量迭代法
  12.3.1 第一種增量迭代法
  12.3.2 第二種增量迭代法
  12.3.3 第三種增量迭代法
12.4 材料非線性分析的新算法
  12.4.1 樣條初應(yīng)力遞推法
  12.4.2 樣條初應(yīng)力增量迭代法
  12.4.3 樣條變剛度增量迭代法
12.5 雙重非線性分析的新算法
參考文獻(xiàn)
第十三章 壓電材料參數(shù)識別分析的新方法
13.1 概述
13.2 參數(shù)識別模型
13.3 非線性最小二乘問題的算法
  13.3.1 牛頓法
  13.3.2 高斯?牛頓法
  13.3.3 單位步長Levenberg?Marquardt方法
  13.3.4 利用信賴域技巧的Levenberg?Marquardt方法
13.4 靈敏度計算
  13.4.1 求導(dǎo)數(shù)法
  13.4.2 差分法
13.5 誤差分析
13.6 材料參數(shù)識別分析的算例
  13.6.1 均質(zhì)板?E、μ?的識別
  13.6.2 壓電雙晶板?e???31?的識別
  13.6.3 壓電層合板?D??11?、D??12?、E?的識別
13.7 材料參數(shù)識別分析的新方法
  13.7.1 建立結(jié)構(gòu)分析的新模型
  13.7.2 建立材料參數(shù)識別的新算法
13.8 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第十四章 電磁熱體系非線性問題
14.1 電磁熱彈性動力問題
14.2 電磁熱彈性瞬時變分原理
  14.2.1 瞬時勢能原理
  14.2.2 瞬時余能原理
14.3 電磁熱彈性瞬時廣義變分原理
  14.3.1 第一種電磁熱彈性瞬時廣義變分原理
  14.3.2 第二種電磁熱彈性瞬時廣義變分原理
  14.3.3 等價原理
14.4 電磁熱彈性瞬時廣義虛功原理
14.5 電磁熱彈性幾何非線性瞬時變分原理
  14.5.1 基本方程
  14.5.2 電磁熱彈性幾何非線性瞬時勢能原理
  14.5.3 電磁熱彈性幾何非線性瞬時廣義變分原理
14.6 電磁熱雙重非線性瞬時廣義變分原理
  14.6.1 基本方程
  14.6.2 電磁熱雙重非線性變分原理
  14.6.3 電磁熱雙重非線性瞬時廣義變分原理
  14.6.4 電磁熱彈塑性體的勢能密度及余能密度
14.7 電磁熱體系分析的新方法
參考文獻(xiàn)
第十五章 形狀記憶合金宏觀本構(gòu)關(guān)系
15.1 基于熱力學(xué)的本構(gòu)關(guān)系
15.2 帶有塑性理論特點的本構(gòu)關(guān)系
15.3 SMA熱彈塑性本構(gòu)關(guān)系
  15.3.1 熱彈塑性本構(gòu)關(guān)系
  15.3.2 彈塑性應(yīng)變理論
  15.3.3 彈塑性矩陣
15.4 熱彈塑性?相變智能本構(gòu)關(guān)系
  15.4.1 材料性質(zhì)與?T及ξ?無關(guān)
  15.4.2 材料性質(zhì)與?T及ξ?有關(guān)
15.5 熱彈黏塑性?相變本構(gòu)關(guān)系
  15.5.1 彈黏塑性應(yīng)變理論
  15.5.2 熱彈黏塑性?相變本構(gòu)關(guān)系
15.6 SMA非線性智能本構(gòu)關(guān)系
  15.6.1 一維本構(gòu)關(guān)系
  15.6.2 三維本構(gòu)關(guān)系
  15.6.3 考慮塑性應(yīng)變影響的SMA本構(gòu)關(guān)系
15.7 附錄：SMA相變行為
參考文獻(xiàn)
第十六章 形狀記憶聚合物宏觀本構(gòu)關(guān)系
16.1 基本概念
  16.1.1 SMP形狀記憶效應(yīng)
  16.1.2 SMP形狀記憶效應(yīng)的基本原理
  16.1.3 SMP形狀記憶效應(yīng)的機(jī)械黏彈性模型
16.2 SMP宏觀智能本構(gòu)關(guān)系
  16.2.1 一維本構(gòu)關(guān)系
  16.2.2 三維本構(gòu)關(guān)系
16.3 SMP材料性能與溫度的關(guān)系
  16.3.1 彈性模量與溫度的關(guān)系
  16.3.2 材料強化系數(shù)與溫度的關(guān)系
  16.3.3 黏性系數(shù)與溫度的關(guān)系
  16.3.4 延遲時間與溫度的關(guān)系
  16.3.5 屈服應(yīng)力與溫度的關(guān)系
參考文獻(xiàn)
第十七章 形狀記憶智能結(jié)構(gòu)分析的新方法
17.1 SMA智能結(jié)構(gòu)材料非線性問題
  17.1.1 SMA本構(gòu)關(guān)系
  17.1.2 結(jié)構(gòu)變形控制
17.2 SMA智能結(jié)構(gòu)雙重非線性問題
  17.2.1 SMA本構(gòu)關(guān)系
  17.2.2 非線性幾何方程
  17.2.3 變分方程
  17.2.4 建模方法
  17.2.5 算法
17.3 計算例題
17.4 智能高拱壩
  17.4.1 智能混凝土設(shè)計
  17.4.2 智能高拱壩分析的新理論新方法
參考文獻(xiàn)
第十八章 智能結(jié)構(gòu)動力穩(wěn)定性
18.1 非線性幾何方程
18.2 非線性本構(gòu)關(guān)系
18.3 智能結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性
  18.3.1 建模
  18.3.2 算法
18.4 計算例題
參考文獻(xiàn)
第十九章 智能控制的新算法
19.1 壓電智能結(jié)構(gòu)振動主動控制原理
19.2 智能結(jié)構(gòu)振動主動控制的新算法
  19.2.1 新模型
  19.2.2 新算法
19.3 智能控制?樣條加權(quán)殘數(shù)法
  19.3.1 計算原理
  19.3.2 新算法
19.4 最優(yōu)智能控制?樣條加權(quán)殘數(shù)法
19.5 模糊控制原理
  19.5.1 模糊控制組成
  19.5.2 受控系統(tǒng)模型
19.6 結(jié)構(gòu)振動的模糊控制算法
  19.6.1 普通模糊控制算法
  19.6.2 變增益模糊控制算法
  19.6.3 協(xié)調(diào)模糊控制算法
19.7 計算例題
19.8 鋼結(jié)構(gòu)非線性地震反應(yīng)的壓電變阻尼智能控制
  19.8.1 結(jié)構(gòu)模型
  19.8.2 3層鋼結(jié)構(gòu)非線性地震反應(yīng)的壓電變阻尼智能控制
  19.8.3 20層鋼結(jié)構(gòu)非線性地震反應(yīng)的壓電變阻尼智能控制
參考文獻(xiàn)
第二十章 智能框架靜力控制分析的新方法
20.1 概述
20.2 建立考慮高階剪切影響的壓電梁單元剛度矩陣
  20.2.1 考慮高階剪切影響的位移函數(shù)
  20.2.2 考慮高階剪切影響的位移和應(yīng)變形函數(shù)矩陣
  20.2.3 壓電梁的電勢和場強形函數(shù)矩陣
  20.2.4 考慮高階剪切影響的單元剛度矩陣
20.3 建立考慮初始幾何缺陷及?P?Δ?效應(yīng)的壓電梁柱單元剛度矩陣
20.4 壓電智能平面鋼框架結(jié)構(gòu)動力分析的QR法
  20.4.1 壓電智能框架結(jié)構(gòu)的樣條位移函數(shù)及樣條電勢函數(shù)
  20.4.2 QR法變換
  20.4.3 建立壓電梁柱單元勢能泛函
  20.4.4 利用變分原理建立壓電智能框架結(jié)構(gòu)分析的QR法動力方程
  20.4.5 壓電智能框架結(jié)構(gòu)QR法靜力控制分析
20.5 壓電層合梁一階剪切理論解析法
  20.5.1 壓電層合梁的平衡方程
  20.5.2 壓電簡支層合梁的求解
20.6 計算例題
  20.6.1 驗證算例
  20.6.2 壓電智能框架結(jié)構(gòu)變形控制分析
20.7 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第二十一章 智能框架動力控制分析的新方法
21.1 概述
21.2 智能結(jié)構(gòu)振動主動控制原理
21.3 結(jié)構(gòu)振動主動控制算法
  21.3.1 線性二次型(LQR)經(jīng)典最優(yōu)控制
  21.3.2 模態(tài)控制
21.4 壓電堆工作原理
21.5 計算例題
  21.5.1 振動頻率和振型分析
  21.5.2 壓電堆式驅(qū)動器控制框架變形分析
  21.5.3 結(jié)構(gòu)振動控制分析
21.6 本章小結(jié)
參考文獻(xiàn)
第二十二章 智能高層與超高層建筑結(jié)構(gòu)分析的新方法
22.1 智能高層結(jié)構(gòu)分析的新方法
22.2 智能結(jié)構(gòu)雙重非線性分析的新方法
22.3 智能高層結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析的新方法
22.4 智能高層結(jié)構(gòu)振動主動控制
22.5 計算例題
22.6 附錄
  22.6.1 智能梁單元
  22.6.2 智能板殼單元
  22.6.3 其他單元
  22.6.4 非線性QR法
參考文獻(xiàn)
第二十三章 智能結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析的新方法
23.1 基本概念
  23.1.1 結(jié)構(gòu)失穩(wěn)特性
  23.1.2 判斷結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的能量準(zhǔn)則
  23.1.3 結(jié)構(gòu)動力穩(wěn)定性
23.2 結(jié)構(gòu)非線性靜力穩(wěn)定性問題
  23.2.1 建模
  23.2.2 算法
  23.2.3 迭代收斂準(zhǔn)則
23.3 結(jié)構(gòu)非線性平衡路徑跟蹤算法
  23.3.1 切線剛度法
  23.3.2 特征剛度法
  23.3.3 位移收斂控制增量迭代法
23.4 結(jié)構(gòu)非線性靜力穩(wěn)定性簡化算法
  23.4.1 基本原理
  23.4.2 計算步驟
  23.4.3 算例
23.5 結(jié)構(gòu)非線性動力穩(wěn)定性問題的新模型
23.6 結(jié)構(gòu)非線性動力穩(wěn)定性問題的新算法
23.7 求解結(jié)構(gòu)動力失穩(wěn)臨界荷載的實用方法
  23.7.1 動力時程分析法
  23.7.2 靜力變換法
  23.7.3 靜力法
  23.7.4 幾點注意
23.8 計算例題
參考文獻(xiàn)
第二十四章 智能結(jié)構(gòu)承載能力分析的新方法
24.1 基本概念
  24.1.1 基本理論
  24.1.2 塑性極限理論
  24.1.3 塑性鉸模型
24.2 智能結(jié)構(gòu)塑性極限分析的塑性鉸模型—QR法
  24.2.1 一階塑性鉸模型—QR法
  24.2.2 二階塑性鉸模型—QR法
24.3 精化塑性鉸模型—QR法
24.4 智能結(jié)構(gòu)塑性極限分析的彈性調(diào)整—樣條無網(wǎng)格法
  24.4.1 一階彈性調(diào)整—樣條無網(wǎng)格法/QR法
  24.4.2 二階彈性調(diào)整—樣條無網(wǎng)格法/QR法
24.5 智能結(jié)構(gòu)動力極限承載能力分析的樣條無網(wǎng)格法
  24.5.1 建立新建模
  24.5.2 選用新算法
24.6 一階動力彈性調(diào)整—樣條無網(wǎng)格法/QR法
  24.6.1 計算原理
  24.6.2 計算步驟
24.7 二階動力彈性調(diào)整—樣條無網(wǎng)格法/QR法
  24.7.1 計算原理
  24.7.2 計算步驟
24.8 動力塑性鉸模型—樣條無網(wǎng)格法
  24.8.1 一階動力塑性鉸模型-樣條無網(wǎng)格法
  24.8.2 二階動力塑性鉸模型-樣條無網(wǎng)格法
24.9 靜力法
24.10 計算例題
參考文獻(xiàn)
第二十五章 智能結(jié)構(gòu)體系可靠性分析的新方法
25.1 基本概念
  25.1.1 結(jié)構(gòu)的功能要求
  25.1.2 結(jié)構(gòu)功能函數(shù)
  25.1.3 結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)
  25.1.4 結(jié)構(gòu)可靠度
  25.1.5 結(jié)構(gòu)可靠指標(biāo)
  25.1.6 求可靠指標(biāo)?β?的常用方法
25.2 結(jié)構(gòu)體系可靠度
25.3 智能結(jié)構(gòu)體系靜力可靠度分析的新方法
25.4 智能結(jié)構(gòu)體系動力可靠度分析的新方法
25.5 智能結(jié)構(gòu)動力隨機(jī)模糊可靠度分析的新方法
  25.5.1 隨機(jī)模糊功能函數(shù)—樣條無網(wǎng)格法/QR法
  25.5.2 等效功能函數(shù)—樣條無網(wǎng)格法/QR法
25.6 智能結(jié)構(gòu)體系非概率可靠性分析的新方法
  25.6.1 區(qū)間變量
  25.6.2 非概率可靠性指標(biāo)
  25.6.3 塑性極限荷載—樣條無網(wǎng)格法/QR法
25.7 計算例題
參考文獻(xiàn)
第二十六章 智能大跨度橋結(jié)構(gòu)分析的新方法
26.1 智能橋梁結(jié)構(gòu)分析的新方法
26.2 智能結(jié)構(gòu)雙重非線性分析的新方法
26.3 智能大跨度橋梁結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析的新方法
26.4 智能大跨度橋梁結(jié)構(gòu)振動主動控制
26.5 計算例題
26.6 附錄
  26.6.1 智能梁單元
  26.6.2 智能板殼單元
  26.6.3 其他單元
  26.6.4 非線性QR法
參考文獻(xiàn)