有限元法（第3卷） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:世界图书出版公司

作者:R.L.Taylor

出品人:

页数:334

译者:

出版时间:2005-4

价格:56.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787506265492

丛书系列:

图书标签:

• 有限元
• 数值分析
• 计算力学
• 结构力学
• 偏微分方程
• 科学计算
• 工程分析
• 数值方法
• 数学模型
• 高等教育

好的，这是一份关于《有限元法（第3卷）》的图书简介，内容详尽，聚焦于有限元方法在特定工程和科学领域的深入应用，避免提及AI生成或任何生成过程的痕迹。 --- 《有限元法（第3卷）：结构动力学、非线性分析与高级应用》图书简介 前言：从静力学到动态世界的跨越 《有限元法（第3卷）：结构动力学、非线性分析与高级应用》是该系列丛书的集大成之作，旨在将有限元方法（FEM）的理论基础推向更复杂、更具挑战性的工程实践领域。如果前两卷侧重于线性静力学、本构关系和基本离散化技术，那么第3卷则将读者的视野聚焦于时间依赖性、材料非线性以及复杂接触行为等现代工程模拟的核心难题。 本书不仅是对基础理论的巩固，更是对如何将成熟的数值技术应用于实际工程问题，尤其是在需要精细时间步进和材料响应捕捉的场景下的权威指南。全书结构严谨，从理论推导到实际操作案例贯穿始终，是结构工程、航空航天、机械设计及计算力学研究人员不可或缺的参考书。 第一部分：结构动力学基础与模态分析 本卷的起点在于系统地引入时间对结构响应的影响。结构动力学是有限元方法在实际工程中应用最广泛的领域之一，尤其是在地震工程、冲击分析和振动控制中。 1. 动力学问题的数学基础与方程的建立： 本部分首先回顾了连续体动力学的基本偏微分方程，并详细阐述了如何将这些方程通过伽辽金法或权重残量法离散化为有限元形式。重点讨论了质量矩阵（Mass Matrix）的构建，包括一致质量矩阵（Consistent Mass Matrix）和集中质量矩阵（Lumped Mass Matrix）的优缺点及其在计算效率和精度上的权衡。 2. 自由振动与模态分析： 核心内容是特征值问题的求解。详细介绍了求解广义特征值方程 $mathbf{K} mathbf{u} = lambda mathbf{M} mathbf{u}$ 的数值算法，如子空间迭代法（Subspace Iteration）和Lanczos算法。书中不仅讨论了如何提取结构的固有频率和主振型，还深入探讨了如何利用这些模态信息进行模态叠加法的响应预测，特别是在长时程响应计算中的精度控制。 3. 瞬态动力学（Time Integration Schemes）： 对于受迫振动和瞬态冲击问题，时间积分算法的选择至关重要。本卷详尽对比了中心差分法、Newmark-$eta$ 法以及Houbolt 法等显式和隐式时间步进方案。重点分析了这些方法的稳定性和能量守恒特性，并提供了在实际软件实现中处理非线性问题时，隐式方案中牛顿迭代法的收敛性保证和线束求解策略。 第二部分：几何与材料非线性分析 在许多高载荷或大变形的应用场景中，结构响应不再服从简单的线性叠加原理。第3卷将大量的篇幅用于解决非线性问题的挑战。 4. 几何非线性：大变形与稳定性分析： 几何非线性源于位移引起的刚度变化。本书细致梳理了拉格朗日描述和更新的拉格朗日描述（Updated Lagrangian）的推导过程，着重讲解了如何建立几何刚度矩阵（Geometric Stiffness Matrix）。在稳定性分析方面，书中深入讨论了屈曲分析，包括线性屈曲（特征值屈曲）和非线性屈曲（后屈曲分析），并详细介绍了弧长法（Arc-Length Method）在追踪临界点载荷路径中的应用。 5. 材料非线性：弹塑性与蠕变行为： 材料的屈服和强化是实现真实结构行为模拟的关键。本部分深入探讨了弹塑性本构模型，特别是Von Mises屈服准则下的流动法则和硬化法则。书中详细阐述了向后欧拉积分（Backward Euler Integration）等在积分应力点上的算法，以及如何处理应变梯度效应和损伤模型（Damage Mechanics），使得材料的疲劳和失效预测更为精确。 6. 接触与摩擦的有限元处理： 接触问题是典型的非线性边界条件问题。本卷系统介绍了惩罚法（Penalty Method）、增广拉格朗日法（Augmented Lagrangian Method）和乘子法（Multiplier Method）在处理接触约束上的应用。特别强调了接触面算法（如点对点、点对面）的选择对计算稳定性和精度的影响，以及摩擦模型（如库仑摩擦）的数值实现细节。 第三部分：高级应用与计算方法优化 卷末部分关注于有限元方法在特定工程问题中的高效部署，以及对大规模模型的处理技术。 7. 高阶单元与奇异性分析： 为了更精确地捕捉应力集中和梯度，本书介绍了高阶单元的插值函数选择和集成点的布置。同时，针对裂纹尖端、尖角等引起的应力奇异性问题，详细介绍了J积分的计算方法以及应力奇异场单元在断裂力学分析中的应用。 8. 显式求解器与大规模并行计算： 在冲击、爆炸和碰撞这类高度非线性、短时程的动力学问题中，显式时间积分方案因其计算效率高而被广泛采用。本部分探讨了中心差分法的稳定时间步长控制，以及如何利用域分解（Domain Decomposition）和子结构技术（Substructuring）将大型有限元模型高效地部署到大规模并行计算平台（如GPU或多核CPU集群）上，以实现实时或准实时模拟。 9. 预应力与接触松弛问题的耦合分析： 针对预应力混凝土结构、紧固件连接或复杂装配体的分析，本卷提出了预应力施加与松弛的迭代策略。这涉及到在静力学框架下先平衡预应力，随后进行动态响应分析的多步耦合流程，确保了初始条件与边界条件的准确性。 结语 《有限元法（第3卷）》是理论深度与工程实用性的完美结合。它要求读者具备扎实的线性有限元基础，旨在提供一套完整的工具集，使工程师和研究人员能够自信地处理现代工程设计中遇到的所有非线性、动态和接触相关的复杂问题。本书的阅读体验将是严谨的数学推导与清晰的工程洞察的交织，确保读者不仅知道“如何做”，更深刻理解“为何要这样做”。

评分☆☆☆☆☆

读此书，需要一定的CFD和FEM功底。此书主要介绍FEM求解CFD的若干发展。如果有初学者想只通过此书一步一步学习编程求解CFD，基本不可能。所以，需要参考其它的书籍，了解基本的步骤，然后再来看此书。 我最先收集的FEM-CFD书籍，就是这本。冲着监凯维奇的名字，还有第6版的印刷...

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这本书简直是理论与实践的完美结合，尤其是它对复杂工程问题的剖析，让人眼前一亮。作者没有停留在枯燥的数学推导上，而是巧妙地将有限元方法的精髓融入到各种实际案例中。我尤其欣赏它对边界条件处理的深度探讨，这在很多教材中往往是一笔带过的地方。读完后，我对如何构建精确的单元和进行网格划分有了全新的理解。特别是那些关于非线性问题的处理章节，逻辑清晰，层层递进，即便是初学者也能逐步掌握其中的奥秘。它不仅仅是一本工具书，更像是一份精心准备的思维导图，帮助读者构建起完整的有限元分析知识体系。对于那些希望从“会用软件”升级到“理解原理”的工程师和研究生来说，这本书无疑是打开新世界大门的钥匙。

评分☆☆☆☆☆

这本书的语言风格是严谨中带着一种老派学者的风范，它要求读者全身心地投入，拒绝任何形式的敷衍。它对有限元理论的阐述，仿佛在向读者展示构建宏伟建筑的蓝图，每一个步骤、每一个连接件（即离散化过程）都必须经过严格的验证。我特别欣赏它对高阶单元理论的细致剖析，这部分内容常常是其他书籍为求简洁而略去的。通过学习这部分，我深刻理解了为什么在某些应力集中区域，简单的线性单元会失效，而引入更高阶的插值函数才是王道。这本书更像是同行之间的一次深入对话，而非单向的知识灌输，它激发了我去探究更多前沿文献的动力。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，这本书的深度和广度令人敬畏，但同时，它的图示和案例选择也展现出一种艺术感。那些复杂的网格划分示意图，配上清晰的物理意义解释，让抽象的代数方程具象化了。特别是关于接触问题处理的章节，它并没有回避其中的复杂性，而是直接展示了牛顿法、增量法等迭代求解过程中的陷阱和应对策略。对于我这样偏向于材料力学背景的读者来说，这本书成功地架起了力学直觉与抽象数值分析之间的桥梁。它教会我的不是如何套用模板，而是如何在面对前所未有的物理场景时，自己设计出一套可靠的数值求解流程。

评分☆☆☆☆☆

坦率地说，初接触这本书时，我一度感到有些吃力，因为它对数学背景的要求确实不低。然而，一旦跨过了最初的“门槛”，后面的阅读体验便如丝般顺滑。它对基函数选择的讨论，细致入微，分析了不同选择对计算精度和收敛速度的影响，这点非常关键。我曾经在工作中遇到一个结构动力学模拟的难题，套用了书中介绍的特定时间积分方法后，困扰我许久的振动特性分析问题迎刃而解。这本书的价值就在于此，它提供的不仅仅是公式，更是解决实际工程难题的“内功心法”。那种扎实的理论功底和对数值稳定性的深刻洞察，是其他轻量级读物无法比拟的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的结构编排非常具有启发性，它似乎在引导读者进行一次系统性的“心智重塑”。它并不急于展示最新的研究成果，而是耐心地追溯了有限元方法的历史脉络和基本假设，这对于理解其局限性至关重要。我特别喜欢其中关于单元选择和误差估计的部分，作者用一种近乎哲学思辨的方式，探讨了如何在“精度”和“计算成本”之间寻找最佳平衡点。在阅读过程中，我发现自己不再满足于仅仅得到一个结果，而是会主动思考“这个结果的可靠性如何？”和“是否还有更经济的建模方式？”这种思维深度的提升，是任何速成教程都无法给予的宝贵财富。

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