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水泥混凝土路面結構力學分析軟件KENSLABS 版權信息
- ISBN:9787030698650
- 條形碼:9787030698650 ; 978-7-03-069865-0
- 裝幀:暫無
- 冊數:暫無
- 重量:暫無
- 所屬分類:>>
水泥混凝土路面結構力學分析軟件KENSLABS 內容簡介
KENSLABS為美國肯塔基大學Yang H.Huang教授研發的一款水泥混凝土路面結構有限元分析軟件,其功能強大,特色鮮明,在靠前水泥混凝土路面結構電算領域占有重要地位。本書主要從應用層面出發,密切結合Huang教授所著Pave-ment Analysis and Design一書,全面、深入探索了該軟件的相關技術細節。全書主要內容包括:按照該軟件使用邏輯流程,重新整理了數據輸入卡片填寫、變量含義說明等,同時更正補充了原書中的個別錯誤、疏漏之處;以DOS版本的5個算例、Windows版本的6個算例為準,詳細講解了該軟件的使用步驟,給出了每個算例數據輸入文件、結果輸出文件的注釋;指出了該軟件DOS、Windows兩個版本的不同之處,闡述了實際應用中的若干心得體會及注意事項,梳理了諸多輸人參數之間的邏輯關系;提供了Pavement Analysis and Design一書第5章末需應用KENSIABS求解的若干習題的完整數據輸入文件。 本書適合從事水泥混凝土路面工程的科學研究人員、工程技術人員及相關專業的高等院校師生參考使用,可指導讀者切實掌握、熟練運用KENSIABS這一性能優越的電算軟件,并有助于讀者更為深刻地理解水泥混凝土路面結構有限元分析的原理與算法。
水泥混凝土路面結構力學分析軟件KENSLABS 目錄
第1章 緒論 1
1.1 KENSLABS發展及應用簡介 1
1.2 本書主要內容 2
**篇 基于DOS版本的KENSLABS剖析
第2章 概述 7
2.1 程序簡介 7
2.2 程序安裝 7
2.3 程序使用方法及流程 8
2.4 SLABSINP鍵盤基本操作說明 13
2.5 輸入參數說明 14
2.6 輸出參數說明 22
第3章 液體地基上完全接觸板的翹曲 25
3.1 問題描述 25
3.2 KENSLABS計算實現 25
3.2.1 新建數據輸入文件 25
3.2.2 輸入模型參數 26
3.2.3 保存與退出 32
3.2.4 計算輸出 33
3.3 計算結果 34
3.4 數據輸入與結果輸出文件釋義 35
3.4.1 數據輸入文件 35
3.4.2 結果輸出文件 36
第4章 液體地基上部分接觸板的翹曲 42
4.1 問題描述 42
4.2 KENSLABS計算實現 43
4.2.1 新建數據輸入文件 43
4.2.2 輸入模型參數 43
4.2.3 保存與退出 45
4.2.4 計算輸出 45
4.3 計算結果 46
4.4 數據輸入與結果輸出文件釋義 47
4.4.1 數據輸入文件 47
4.4.2 結果輸出文件 48
第5章 固體地基上完全接觸的兩塊板 55
5.1 問題描述 55
5.2 KENSLABS計算實現 56
5.2.1 新建數據輸入文件 56
5.2.2 輸入模型參數 57
5.2.3 保存與退出 64
5.2.4 計算輸出 65
5.3 計算結果 66
5.4 數據輸入與結果輸出文件釋義 67
5.4.1 數據輸入文件 67
5.4.2 結果輸出文件 68
第6章 承受三個荷載組并分為兩個時期的損傷分析 76
6.1 問題描述 76
6.2 KENSLABS計算實現 78
6.2.1 新建數據輸入文件 78
6.2.2 輸入模型參數 78
6.2.3 保存與退出 86
6.2.4 計算輸出 87
6.3 計算結果 88
6.4 數據輸入與結果輸出文件釋義 89
6.4.1 數據輸入文件 89
6.4.2 結果輸出文件 90
第7章 層狀地基上部分接觸的四塊板 101
7.1 問題描述 101
7.2 KENSLABS計算實現 102
7.2.1 新建數據輸入文件 102
7.2.2 輸入模型參數 102
7.2.3 保存與退出 115
7.2.4 計算輸出 115
7.3 計算結果 116
7.4 數據輸入與結果輸出文件釋義 117
7.4.1 數據輸入文件 117
7.4.2 結果輸出文件 120
第二篇 基于Windows版本的KENSLABS剖析
第8章 概述 143
8.1 程序簡介 143
8.2 安裝與使用入門 143
8.3 輸入參數說明 151
8.4 輸出參數說明 157
第9章 液體地基上完全接觸板的翹曲 160
9.1 問題描述 160
9.2 KENSLABS計算實現 160
9.2.1 新建數據文件 161
9.2.2 輸入基本參數 161
9.2.3 輸入翹曲參數 162
9.2.4 輸入板塊參數 163
9.2.5 輸入其他可選參數 165
9.2.6 輸入地基參數 166
9.2.7 輸入Data Set 2參數 167
9.2.8 保存與退出 168
9.2.9 計算輸出 168
9.3 計算結果 169
9.4 數據輸入與結果輸出文件釋義 170
9.4.1 數據輸入文件 170
9.4.2 結果輸出文件 172
第10章 液體地基上部分接觸板的翹曲 185
10.1 問題描述 185
10.2 KENSLABS計算實現 186
10.2.1 第1~6步 186
10.2.2 輸入Data Set 2參數 188
10.2.3 保存與退出 189
10.2.4 計算輸出 189
10.3 計算結果 190
10.4 數據輸入與結果輸出文件釋義 191
10.4.1 數據輸入文件 191
10.4.2 結果輸出文件 193
第11章 固體地基上完全接觸的兩塊板 212
11.1 問題描述 212
11.2 KENSLABS計算實現 213
11.2.1 新建數據文件 214
11.2.2 輸入基本參數 214
11.2.3 輸入板塊參數 215
11.2.4 設置均布荷載 218
11.2.5 輸入地基參數 219
11.2.6 輸入接縫參數 219
11.2.7 保存與退出 220
11.2.8 計算輸出 220
11.3 計算結果 221
11.4 數據輸入與結果輸出文件釋義 222
11.4.1 數據輸入文件 222
11.4.2 結果輸出文件 223
第12章 承受三個荷載組并分為兩個時期的損傷分析 233
12.1 問題描述 233
12.2 KENSLABS計算實現 235
12.2.1 新建數據文件 235
12.2.2 輸入基本參數 236
12.2.3 輸入板塊參數 236
12.2.4 設置均布荷載 239
12.2.5 輸入其他可選參數 241
12.2.6 輸入地基參數 242
12.2.7 輸入地基季節調整系數 243
12.2.8 輸入損傷分析參數 244
12.2.9 保存與退出 246
12.2.10 計算輸出 246
12.3 計算結果 247
12.4 數據輸入與結果輸出文件釋義 248
12.4.1 數據輸入文件 248
12.4.2 結果輸出文件 249
第13章 層狀地基上部分接觸的四塊板 258
13.1 問題描述 258
13.2 KENSLABS計算實現 259
13.2.1 新建數據文件 259
13.2.2 輸入基本參數 260
13.2.3 輸入翹曲參數 260
13.2.4 輸入板塊參數 261
13.2.5 輸入其他可選參數 267
13.2.6 輸入地基參數 268
13.2.7 輸入接縫參數 269
13.2.8 輸入Data Set 2參數 270
13.2.9 保存與退出 272
13.2.10 計算輸出 272
13.3 計算結果 273
13.4 數據輸入與結果輸出文件釋義 274
13.4.1 數據輸入文件 274
13.4.2 結果輸出文件 277
第14章 受均布力、集中力和力矩作用的筏板基礎 295
14.1 問題描述 295
14.2 KENSLABS計算實現 296
14.2.1 新建數據文件 296
14.2.2 輸入基本參數 297
14.2.3 輸入翹曲與接觸狀況參數 297
14.2.4 輸入板塊參數 298
14.2.5 設置均布荷載 301
14.2.6 設置集中力和力矩 302
14.2.7 輸入其他可選參數 303
14.2.8 輸入地基參數 304
14.2.9 保存與退出 305
14.2.10 計算輸出 305
14.3 計算結果 306
14.4 數據輸入與結果輸出文件釋義 307
14.4.1 數據輸入文件 307
14.4.2 結果輸出文件 308
第三篇 KENSLABS軟件應用的再思考
第15章 KENSLABS應用的進一步說明 321
15.1 前處理中需要注意的一些問題 321
15.1.1 模型范圍 321
15.1.2 坐標體系 321
15.1.3 單元剖分 322
15.1.4 板塊、接縫和單元編號 323
15.1.5 材料模型及其參數 323
15.1.6 初始條件與邊界條件 324
15.1.7 荷載 324
15.1.8 6個典型算例前處理再思考 325
15.2 計算求解中需要注意的一些問題 327
15.3 計算結果后處理需要注意的幾個問題 327
15.3.1 計算結果輸出形式 327
15.3.2 計算結果闡釋 329
15.4 數據輸入卡片填寫的再思考 330
15.4.1 Windows版本與DOS版本數據輸入卡片填寫比較 330
15.4.2 輸入參數之間的邏輯關系 331
15.5 軟件應用層面若干有待完善之處 332
附錄A KENSLABS DOS版本數據輸入文件編寫說明 334
附錄B Pavement Analysis and Design KENSLABS程序習題輸入文件 337
主要參考文獻 348
水泥混凝土路面結構力學分析軟件KENSLABS 節選
第1章 緒論 1.1 KENSLABS發展及應用簡介 作為主流的路面結構形式之一,水泥混凝土路面結構的力學分析頗具挑戰,這些挑戰性主要體現在:水泥混凝土路面結構由面層、基層、底基層、墊層、土基等組成,筑路材料包括水泥混凝土、無機結合料、細粒土、粒料、鋼筋等,各種材料工程特性復雜,彼此差異甚大;水泥混凝土面層呈塊狀,橫向、縱向分別通過傳力桿、拉桿予以聯系;直接承受復雜輪載的重復作用,輪載作用位置并不確定;暴露于自然環境中,深受氣溫、降水等的影響,如設計、施工不當,易產生開裂、斷板、上拱、唧泥、脫空、傳力桿失效等病害,嚴重制約其路用性能。 1926年,Westergaard發表“Stresses in concrete pavements computed by theoretical analysis”一文,奠定了水泥混凝土路面結構力學分析的理論基礎。但早期剛性路面的荷載應力分析及設計方法存在諸多問題與不足。20世紀中期,隨著有限元法的創建以及電子計算機技術的迅猛發展,人們更多地使用有限元法來預測水泥混凝土路面結構的力學響應,從而更深入地理解路面結構行為,發展更為有效的路面設計方法,并科學揭示路面破壞機制。水泥混凝土路面結構的數值分析離不開相應的電算軟件,由美國肯塔基大學Yang H. Huang教授主持研發的、基于有限元法的KENSLABS無疑是一款劃時代的標志性軟件。 該軟件于1973年開始研究,并獲得持續發展與改進。1985年Huang教授在第三屆水泥混凝土路面設計與修復國際會議上發表“A computer package for structural analysis of concrete pavements”一文,介紹了KENSLABS程序;1993年,Huang教授在其所著Pavement Analysis and Design一書中更為全面地介紹了KENSLABS軟件DOS版本的算法原理(Huang,1993);2004年,Pavement Analysis and Design第二版出版(Huang,2004),KENSLABS由早年的DOS版本調整為Windows 版本,與基于彈性層狀體系理論的KENLAYER軟件整合并命名為KENPAVE。值得一提的是,這些程序中的“KEN”字樣表示肯塔基州或肯塔基大學,當時美國不少大學開發的路面力學專業軟件通常都采用類似的命名方法,如MICHPAVE(美國密歇根州立大學開發的軸對稱非線性有限元程序,用于瀝青路面結構分析)、ILLIPAVE(美國伊利諾伊州立大學開發的軸對稱非線性有限元程序,用于瀝青路面結構分析);而“SLABS”字樣則表示用于水泥混凝土路面分析。 KENSLABS軟件可考慮多塊板,每塊板可有不同的厚度與平面尺寸;可考慮單層板或雙層板;地基模型可選用稠密液體地基、固體地基或層狀地基;可考慮輪載、溫度梯度等荷載的作用;可考慮部分接觸(板底脫空)問題等。尤其需要指出的是,Huang教授著作Pavement Analysis and Design**版相應的中文版《路面分析與設計》于1998年由人民交通出版社出版(黃仰賢,1998),積極促進了該軟件在國內的應用。關于該軟件的正確性、可靠性等,Huang教授已通過與解析解、影響圖、ILLI-SLAB計算程序等的比較,充分予以證實,詳見Pavement Analysis and Design一書,此處不再贅述。 國內應用此軟件的代表性研究工作主要包括:倪富健等(2002)應用KENSLABS程序的單塊板常規分析計算功能,計算了不同路面結構在不同軸載作用下的板底拉應力和溫度應力。馮光樂等(2004)應用KENSLABS程序的多塊板、雙層板、固體地基、溫度翹曲、初始間隙等特性,分析了面層和基層底的彎拉應力。丘概新(2012)應用KENSLABS程序的接縫模擬功能,分析了傳力桿直徑對路面傳荷性能的影響。劉竹君(2015)應用KENSLABS程序的初始間隙、接縫模擬、溫度翹曲、損傷分析等特性,研究了板底脫空情況下水泥混凝土路面力學響應和設計壽命。楊鑫瑋(2016)采用KENSLABS程序計算分析了溫度、板厚、軸載三個因素對兩種高性能混凝土路面結構力學響應的影響。蔣鑫等(2017)利用KENSLABS程序探討了板底脫空對水泥混凝土路面接縫傳荷的影響。吳玉(2017)、Wu等(2017)應用KENSLABS程序的地基季節調整系數功能,探討了土基模量衰變對水泥混凝土路面結構輪致損傷的影響。Gu等(2019)較為系統地比較了KENSLABS與EverFE兩款用于水泥混凝土路面結構分析的專用有限元程序。古含焱(2020)考慮路基填挖方土體回彈模量與沉降變形的不均勻性,利用KENSLABS程序分析了半填半挖路基水泥混凝土路面結構的力學行為。 1.2 本書主要內容 雖然KENSLABS是一款出色的水泥混凝土路面結構有限元計算分析程序,但對于初次接觸的用戶來說難以上手,原因如下: (1) KENSLABS的DOS版本含有5個算例,有關的數據文件在隨書磁盤中,Pavement Analysis and Design一書盡管在第4、5章、附錄C、附錄D中有所介紹,但限于篇幅,并未詳細提供使用手冊,讀者需將這些數據文件打印出來,研究其內容,在KENSLABS上運行,觀察其輸出,方對其有一定感性認識。 (2)KENSLABS的Windows版本含有6個算例,Pavement Analysis and Design第二版也于第4、5章介紹了該程序,附錄C關于KENPAVE的介紹則比較簡略,讀者主要通過安裝KENSLABS后研讀軟件幫助文檔方可初步入門。 (3)一般情況下有限元軟件的使用多遵循前處理、計算求解、后處理的流程,核心工作是前處理(即模型建立),包括計算模型范圍、單元類型及網格剖分、材料模型及參數、邊界條件、初始條件、荷載等內容,但Pavement Analysis and Design一書暫未按此通用流程介紹該程序的使用。 本書主要從應用層面(尤其是模型建立、計算結果處理與闡釋)出發,詳細解讀基于DOS版本和Windows版本的KENSLABS程序標準算例,包括數據輸入文件的編寫、注意事項等,可大大降低用戶的使用門檻,同時加深讀者使用有限元法開展水泥混凝土路面結構力學分析的認知深度。 本書所使用的安裝程序可以在Pavement Analysis and Design**版、第二版的隨書磁盤、光盤中獲取,分別為DOS版本和Windows版本。為便于讀者更加深刻地了解KENSLABS程序的功能及使用方法,程序附有數個標準算例供讀者學習參考(DOS版本、Windows版本分別含有5個、6個算例),所有算例數據輸入文件均包含在隨書磁盤、光盤中。關于這些算例的簡要描述,對于DOS版本,見《路面分析與設計》附錄C.4;對于Windows版本,則見KENPAVE程序安裝后主界面的EDITOR→Editor Screen→Examples→Kenslabs中。表1-1為其DOS、Windows兩個版本所有算例的簡介匯總。 表1-1 兩個版本的算例設置 **篇 基于DOS版本的KENSLABS剖析
水泥混凝土路面結構力學分析軟件KENSLABS 作者簡介
蔣鑫,西南交通大學教授,博士生導師,主要致力于路基路面工程、道路工程精細化數值模擬等方面的教學與科研工作。主特承擔國家自然科學基金資助項目、四川省科技計劃項目、四川省教育廳科研項目等;在International Journal of Pavement Engineering、《鐵道學報》、《中國鐵道科學》等期刊發表科技論文近80篇,出版學術專著2部、研究生教材1部;獲中國鐵道學會科學技術獎鐵道科技獎二等獎2項、中鐵二院工程集團有限責任公司科學技術成果獎一等獎1項;指導的5篇碩士學位論文獲評為西南交通大學很好碩士學位論文。
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