工程構(gòu)件或工程結(jié)構(gòu)如何進(jìn)行有限元模擬，是土木工程專業(yè)研究生在研究過(guò)程中普遍遇到的難題。結(jié)構(gòu)非線性分析課程一般以講授分析理論和編程計(jì)算為主，覆蓋面偏窄，難以適應(yīng)時(shí)代發(fā)展的需求，導(dǎo)致研究生們的學(xué)習(xí)興趣不大，課程難以為繼。近20多年來(lái)，根據(jù)自身科研項(xiàng)目研究推進(jìn)，本書編者感覺(jué)有必要改變授課內(nèi)容，于是借助大型有限元軟件ABAQUS，講授有限元建模與參數(shù)分析等直接與學(xué)生科研課題、畢業(yè)論文相關(guān)的內(nèi)容，頗受在校研究生的歡迎。
ABAQUS是一款通用有限元分析軟件，可用于求解各種結(jié)構(gòu)和材料的力學(xué)問(wèn)題，包括線性和非線性分析、動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)分析、熱分析、流體�步Y(jié)構(gòu)耦合分析等。ABAQUS不但具有強(qiáng)大的建模和求解能力，可以模擬復(fù)雜的物理現(xiàn)象和結(jié)構(gòu)行為，而且具有友好的用戶界面和豐富的后處理功能，方便用戶進(jìn)行結(jié)果分析和可視化，還支持多種編程語(yǔ)言和接口與其他軟件進(jìn)行集成，工作效率和靈活性高。
本書源于編者科研團(tuán)隊(duì)的科研活動(dòng)。針對(duì)工程結(jié)構(gòu)中的典型構(gòu)件、節(jié)點(diǎn)、模型子結(jié)構(gòu)的靜力、擬靜力、擬動(dòng)力、振動(dòng)臺(tái)和抗火試驗(yàn)研究成果，提出了基于損傷比強(qiáng)度理論的約束混凝土三軸塑性�矒p傷模型和鋼材強(qiáng)化�矒p傷模型，該本構(gòu)模型與ABAQUS軟件相結(jié)合，采用實(shí)體與殼單元為主的有限元建模方法，由于采用實(shí)體單元模擬，貼近混凝土的真實(shí)狀態(tài)，無(wú)須遵循平截面假設(shè)，方便考慮材料非線性、幾何非線性、接觸非線性和溫度場(chǎng)非線性等各種復(fù)雜非線性因素，通過(guò)將鋼管與混凝土表面的接觸關(guān)系設(shè)定為硬接觸的方式，方便模擬鋼管與混凝土之間的滑移與約束作用，因此建立以實(shí)體�矚�單元為主的工程結(jié)構(gòu)及體系靜力、抗震和抗火塑性大變形分析方法，相應(yīng)的鋼�不炷�土組合構(gòu)件及結(jié)構(gòu)體系有限元模型計(jì)算收斂性更好，實(shí)現(xiàn)了材料－構(gòu)件－結(jié)構(gòu)失效一體化分析，為提出高效的工程結(jié)構(gòu)承載力及體系抗震與抗火設(shè)計(jì)方法創(chuàng)造條件。
實(shí)體�矚�單元為主的工程結(jié)構(gòu)模型建立過(guò)程復(fù)雜，需要用戶對(duì)結(jié)構(gòu)的組成部件有詳細(xì)的了解與理解。同時(shí)，模型分析結(jié)果直觀，有利于培養(yǎng)研究生的結(jié)構(gòu)整體思維。最后，通過(guò)對(duì)受力和變形比較大的部位進(jìn)行加強(qiáng)，以及對(duì)受力比較小的部位縮小尺寸以節(jié)約材料用量，優(yōu)化結(jié)構(gòu)受力并提升結(jié)構(gòu)抗震與抗火效率，有利于培養(yǎng)研究生的工匠精神，為后期高水平工程建設(shè)打下基礎(chǔ)。
本書由丁發(fā)興、余志武擔(dān)任主編，呂飛、王文君、王莉萍擔(dān)任副主編，參編者還有孫浩、王恩、許云龍、吳霞、盧得仁、李喆、劉勁、羅靚、尹國(guó)安、尹奕翔、張濤，碩士研究生張經(jīng)科、黃欣宇、衛(wèi)心怡、羅開(kāi)源、王穎婷、束舒東和佘露雨參與了本書的資料收集和整理等工作。本書的出版得到了機(jī)械工業(yè)出版社和中南大學(xué)的大力支持，在此表示衷心感謝。
本書是編者課題組科研過(guò)程的再現(xiàn)，由于編者水平有限，書中不妥之處在所難免，敬請(qǐng)讀者批評(píng)指正。