本书系统地阐述了金属板壳结构的弹性、弹塑性稳定理论、极限承载力和概率设计法。考察了金属板壳结构的几何缺陷、残余应力和弹塑性参数随机性对其极限承载力的影响，着重于稳定理论、原理及研究方法的叙述和推导。介绍了金属板壳结构的折减厚度法、塑性佯谬、承载力统一理论，以及承载力统一理论在金属板壳结构承载力分析中的应用；特别在此基础上，开展了金属（合金）板壳桁架式大型航天器离轨再入极限承载力环境致结构响应非线性力学行为统一理论建模与模拟；同时也介绍了稳定承载力极限状态设计法的一般验算方法和合理分项系数。本书分为上、下两册，上册内容主要包括钢结构的制安、压杆及简单受力构件的弹性与弹塑性稳定理论、极限承载力、稳定问题近似分析法和设计应用。下册内容主要包括板件、构件和复杂金属（合金）结构的屈曲与曲后力学性能，板壳结构的承载力统一理论与应用，以及“天宫一号”飞行器再入极限承载力环境结构响应失效行为模拟。
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特聘为住房和城乡建设部国家市政桥梁抗震专项论证专家
目录
序
前言
符号表
第1章 概论 1
1.1 钢结构的性能 1
1.1.1 钢结构的特点和类型 1
1.1.2 钢结构的破坏形式 6
1.1.3 钢材料的主要性能 8
1.1.4 钢材的分类与选择 17
1.2 钢结构的焊接应力与变形 21
1.2.1 焊接应力与变形 21
1.2.2 焊接残余应力分布 28
1.2.3 残余应力对结构的影响 37
1.2.4 焊接变形对钢结构的影响 37
1.2.5 焊接符号及标注说明 38
1.2.6 常见的变形及产生原因 45
1.2.7 桥梁钢结构对变形的要求 47
1.3 我国建筑与桥梁钢结构的发展 49
1.3.1 建筑钢结构的发展 50
1.3.2 桥梁钢结构的发展 54
1.3.3 当代钢结构体系的变革和发展趋势 59
1.4 钢箱梁桥垮塌事故回顾.60
1.4.1 维也纳多瑙河第四大桥 61
1.4.2 英国威尔士Cleddau大桥 63
1.4.3 墨尔本西门大桥 64
1.4.4 德国科布伦茨莱茵河大桥 67
1.4.5 德国Zeulenroda大桥 68
1.5 结构稳定问题的概念与发展 70
1.5.1 结构稳定问题的类型 70
1.5.2 结构稳定问题的计算方法 78
1.5.3 钢结构稳定性理论 81
1.5.4 Koiter初始曲后理论 92
1.5.5 几个与稳定有关的概念 99
1.6 航天器结构的动态热力耦合响应 103
1.6.1 航天器的空间飞行环境 105
1.6.2 航天器结构的材料性能与力学分析 106
1.6.3 金属桁架和壳体结构在空间环境的极限承载力分析 110
1.6.4 航天器气动力/热环境致结构响应分析概况 111
参考文献 115
第2章 轴心受压构件的屈曲理论 122
2.1 概述 122
2.2 轴心受压构件的弹性屈曲 124
2.2.1 静力法 124
2.2.2 动力法 126
2.3 端部有约束的轴心受压构件 128
2.4 轴心受压构件的计算长度系数 135
2.5 轴心受压构件的大挠度弹性理论 139
2.6 轴心受压构件的非弹性屈曲 142
2.6.1 切线模量理论 143
2.6.2 双模量理论 144
2.6.3 Shanley理论 147
2.7 初始缺陷对轴心受压构件的影响 152
2.7.1 初弯曲对轴心受压构件的影响 152
2.7.2 初偏心对轴心受压构件的影响 155
2.7.3 残余应力对轴心受压构件的影响 157
2.8 轴心受压构件的稳定性能设计 162
2.8.1 实用轴心压杆的弹塑性稳定 162
2.8.2 轴心受压构件承载力设计 165
参考文献 180
第3章 弹塑性稳定和航天器结构有限元算法分析 182
3.1 概述 182
3.2 能量守恒原理和稳定分析方法 183
3.2.1 能量守恒原理 183
3.2.2 势能驻值原理和最小势能原理 188
3.2.3 瑞利–里茨法 194
3.2.4 伽辽金法 195
3.3 简单力学模型的稳定分析 199
3.3.1 完善力学模型的稳定分析 199
3.3.2 非完善力学模型的稳定分析 207
3.3.3 跃越屈曲模型的稳定分析 213
3.4 数值分析方法 215
3.4.1 有限差分法 215
3.4.2 有限积分法 219
3.4.3 有限单元法 226
3.4.4 蒙特卡罗随机有限元方法 245
3.5 航天器结构有限元数值分析 249
3.5.1 结构动力学有限元分析基础 249
3.5.2 热平衡方程与外热流计算 251
3.5.3 温度场的有限元计算理论基础 254
3.5.4 直接模拟蒙特卡罗方法基础 256
3.5.5 气动力热环境致金属桁架结构响应有限元算法 260
3.5.6 轴对称结构线弹性问题二阶双尺度分析与计算 274
参考文献 291
第4章 构件的弯扭屈曲 295
4.1 压弯构件在弯矩作用平面内的稳定性 296
4.1.1 概述 296
4.1.2 两端铰接横向荷载作用下弹性压弯构件的变形和内力 298
4.1.3 两端固定弹性压弯构件在横向荷载作用下的变形和内力 303
4.1.4 端弯矩作用下弹性压弯构件的变形和内力 307
4.1.5 压弯构件的转角位移方程 309
4.1.6 压弯构件在弯矩作用平面内的极限荷载 313
4.2 刚架稳定 317
4.2.1 刚架的失稳形式 317
4.2.2 平衡法求解刚架的弹性屈曲载荷.320
4.2.3 位移法求解刚架的弹性屈曲载荷 323
4.2.4 主弯矩对单层单跨刚架稳定的影响 326
4.2.5 刚架的弹塑性稳定 332
4.2.6 侧倾刚架的极限荷载 334
4.3 受压构件的扭转屈曲和弯扭屈曲 343
4.3.1 概述 343
4.3.2 开口薄壁构件截面的剪力中心 344
4.3.3 开口薄壁构件的扭转 348
4.3.4 轴心受压构件的弹性扭转屈曲 360
4.3.5 轴心受压构件的弹塑性扭转屈曲.365
4.3.6 轴心受压构件的弹性弯扭屈曲 368
4.3.7 轴心受压构件的弹塑性弯扭屈曲.374
4.3.8 压弯构件的弹性弯扭屈曲 377
4.3.9 压弯构件的弹塑性弯扭屈曲 389
4.4 受弯构件的弯扭屈曲.390
4.4.1 概述 390
4.4.2 纯弯构件的弹性弯扭屈曲 392
4.4.3 横向荷载作用的受弯构件 397
4.4.4 受弯构件的弹塑性弯扭屈曲 402
4.5 构件弯扭屈曲理论在设计中的应用 406
4.5.1 压弯构件在弯矩作用平面内的稳定设计方法 406
4.5.2 刚架的稳定设计方法 413
4.5.3 受压构件的扭转屈曲和弯扭屈曲设计方法 426
4.5.4 受弯构件弯扭屈曲稳定设计方法.437
4.5.5 双向弯曲压弯构件和双向受弯梁的稳定设计方法 445
参考文献 459
附录1 李雅普诺夫稳定性简介 465
1.1 基本概念 466
1.2 稳定性定义 467
1.2.1 稳定 467
1.2.2 渐进稳定 467
1.2.3 大范围渐进稳定 468
1.2.4 不稳定性 468
1.3 李雅普诺夫稳定性原理在工程上的应用 469
附录2 可靠度基本原理 471
2.1 极限状态和极限状态方程 471
2.2 失效概率和可靠度指标 473
2.3 一次二阶矩理论的中心点法 476
2.4 一次二阶矩理论的验算点法 477
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