有限單元法及計算程序

有限單元法及計算程序 pdf epub mobi txt 電子書 下載2026

出版者:
作者:吳德倫
出品人:
頁數:474
译者:
出版時間:2004-7
價格:30.70元
裝幀:簡裝本
isbn號碼:9787112029914
叢書系列:
圖書標籤:
  • 有限單元法
  • 數值分析
  • 計算力學
  • 結構力學
  • MATLAB
  • Python
  • 工程計算
  • 科學計算
  • 數值模擬
  • 高等數學
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具體描述

《有限單元法及計算程序》是在哈爾濱建築大學、重慶建築大學、西安建築科技大學和武漢城市建設學院十多年本科、碩士研究生教學講義與教材的基礎上修訂、增補而成。全書共十二章,包括緒論、預備知識、杆係結構有限元、彈性力學平麵問題有限元、空間問題與軸對稱、闆殼分析初步、闆殼有限元分析(續)、彈性力學廣義變分原理及其在有限元中的應用、有限元動力分析、非綫性有限元初步與材料非綫性分析、彈性穩定性與幾何非綫性分析和其他數值方法(含加權餘量、半解析、樣條有限元和邊界單元法)。前六章供本科高年級學生學習有限單元法用,並可供碩士研究生和部分專業博士生選用。

《有限單元法及計算程序》取材適宜,由淺入深,內容豐富,引入瞭不少新內容和科研成果;論述嚴謹、細緻。便於學習;較重視原理與方法的論證,但也有足夠的算例,幾乎章章都有配書教學軟件,便於應用和編程參考。

《有限單元法及計算程序》可作為土木、交通、水利和工程力學等專業的本科、碩士研究生教材,也可供有關工程技術人員參考。

《有限單元法及計算程序》是一本深入探討有限單元法(FEM)理論基礎、應用範疇及其相關計算程序開發的書籍。本書旨在為讀者提供一個全麵而係統的學習框架,幫助他們理解並掌握這一強大的工程分析工具。 核心內容涵蓋: 有限單元法的基本原理: 書籍將從最基礎的數學概念入手,逐步引入變分原理、加權餘量法(如伽遼金法)等推導有限單元法的核心思想。讀者將學習如何將復雜的連續體離散化為有限數量的簡單單元,以及如何在這些單元上建立控製方程。 單元插值與形函數: 詳細介紹各種類型單元(如杆單元、梁單元、三角形單元、四邊形單元、實體單元等)的幾何建模和節點位移插值方式。著重講解形函數的性質、推導方法及其在不同單元類型中的應用,揭示形函數如何橋接節點離散與連續場之間的關係。 單元剛度矩陣的構建: 深入解析如何根據材料本構關係(如彈性力學、傳熱學、流體力學等)和單元幾何特徵,推導齣單元剛度矩陣。這一過程將涉及應變-位移關係、本構關係矩陣等關鍵概念,並展示如何通過數值積分(如高斯積分)來精確計算單元屬性。 整體剛度矩陣的組裝與邊界條件處理: 講解如何將各個單元的剛度矩陣按照節點連接關係進行組裝,形成全局剛度矩陣。同時,詳細闡述如何有效地施加各種邊界條件(如位移約束、力載荷、溫度邊界等),以構建完整的求解方程組。 求解綫性方程組: 介紹求解大型稀疏綫性方程組的各種數值方法,包括直接法(如高斯消元法、LU分解法、Cholesky分解法)和迭代法(如共軛梯度法、雅可比迭代法、高賽德爾迭代法)。本書會分析不同方法的優缺點和適用場景,並提供相應的算法實現思路。 後處理與結果分析: 涵蓋如何從計算結果中提取有用的信息,例如位移、應力、應變、溫度分布等。講解各種後處理技術,包括等值綫圖、矢量圖、雲圖的生成,以及如何對計算結果進行誤差評估和驗證。 計算程序的開發與實現: 本書的重要特色在於其對計算程序開發的指導。讀者將學習如何使用Fortran、C/C++等編程語言,結閤前麵所述的理論知識,逐步開發一個功能完整的有限單元分析程序。這部分內容將涉及程序模塊化設計、數據結構選擇、文件I/O操作、算法優化等實用技巧。 典型工程問題的FEM應用: 通過一係列實際工程算例,展示有限單元法在結構力學(靜力分析、模態分析、動力響應)、傳熱學、流體力學、電磁學等領域的廣泛應用。這些案例將幫助讀者理解FEM在解決真實世界工程問題中的強大能力。 本書的特點: 理論與實踐相結閤: 既深入剖析有限單元法的數學理論,又提供具體的程序實現指導,讓讀者不僅知其然,更能知其所以然,並具備獨立開發和應用FEM工具的能力。 循序漸進,由淺入深: 從基本概念到復雜應用,邏輯清晰,難度逐步遞增,適閤不同層次的讀者。 廣泛的適用性: 涵蓋瞭有限單元法在多個工程領域的核心理論和方法,為讀者提供瞭一個堅實的知識基礎,便於他們根據自身需求深入研究特定領域。 詳實的算例支持: 通過豐富的工程算例,直觀展示FEM的應用過程和結果,加深讀者對理論知識的理解。 無論您是從事結構分析、熱學模擬、流體動力學研究的工程師,還是對數值計算方法感興趣的學生,本書都將是您學習和掌握有限單元法及其計算程序開發的寶貴資源。通過本書的學習,您將能夠獨立地使用或開發有限單元分析軟件,解決復雜的工程技術難題。

作者簡介

目錄資訊

第一篇 基本部分及計算程序:第一章 緒論;第二章 預備知識;第三章 杆係結構有限元分析;第四章 平麵問題有限元分析;第五章 空間與軸對稱問題;第六章 闆殼計算初步;第七章 闆殼分析(續);第八章 廣義變分原理及其在有限元分析中的應用;
第二篇 提高部分及計算程序:第九章 有限元動力分析;第十章 非綫性有限元初步;第十一章 彈性穩定與幾何非綫性問題;第十二章 其他數值方法簡單介紹。附錄。配書軟盤簡
· · · · · · (收起)

讀後感

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用戶評價

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**評價十** 在工程實踐中,我們常常會遇到一些解析解難以處理的復雜問題,這時候有限元法就顯得尤為重要。《有限單元法及計算程序》這本書,正是為解決這類問題而生。我瀏覽瞭書中關於“結構離散化與單元選擇”的章節,作者在講解如何將連續體劃分為離散單元時,特彆強調瞭單元類型、節點設置以及網格劃分策略對計算結果精度的影響。這為我進行實際的工程建模提供瞭重要的指導。我非常欣賞書中對“整體剛度矩陣的形成與求解”的詳盡描述。作者不僅介紹瞭如何將各個單元的局部剛度矩陣進行坐標變換和組裝,還對常見的綫性方程組求解方法進行瞭介紹和比較,這對於我理解如何從單元信息得到整體結構響應至關重要。我迫切希望書中配套的計算程序能夠支持對各類工程結構進行力學分析,例如承受復雜載荷的梁、闆、殼結構,甚至是考慮材料非綫性的復雜實體模型。如果程序能夠提供高效的網格生成工具,並且支持對結果進行詳細的後處理和優化,那將極大地提升我的工作效率。我希望通過學習這本書,能夠真正掌握有限元分析的精髓,並能熟練運用計算程序來解決實際工程中的各種挑戰。

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**評價四** 一直以來,我都在尋找一本能夠真正幫助我掌握有限元分析精髓的書籍,而不是僅僅停留在理論的錶麵。當《有限單元法及計算程序》這本書擺在我麵前時,我立刻被它所傳達齣的“實戰性”所吸引。本書的理論部分,雖然是有限元法的基石,但作者的講解方式非常注重實際應用。他並沒有僅僅羅列公式,而是通過大量的圖示和案例,將復雜的數學推導過程與實際的工程問題緊密聯係起來。我特彆喜歡書中關於“單元剛度矩陣的組裝”這一部分的闡述。作者通過一個簡單的二維平麵應力問題,演示瞭如何將各個單元的局部剛度矩陣映射到全局坐標係,並進行纍加,最終形成整體結構剛度矩陣。這一過程的清晰講解,對於我理解大型工程結構計算的背後邏輯至關重要。我更看重的是書中關於“計算程序”的部分。我期待這本書能提供一套完整、可運行的有限元分析程序,並且該程序能夠支持對不同類型結構的分析,例如橋梁、建築、航空航天結構等。如果程序能夠提供用戶友好的界麵,並且允許用戶自定義輸入參數,那將是極大的加分項。我希望通過學習和使用這本書配套的程序,能夠快速上手有限元分析,並能夠解決我在實際工作中遇到的復雜工程力學問題,例如結構的變形分析、應力集中現象以及動態響應計算等。

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**評價一** 我一直在尋找一本能深入淺齣講解有限元法的書籍,並且最好能配套實用的計算程序。偶然間翻閱瞭《有限單元法及計算程序》,雖說我尚未有機會完全精讀,但僅從其目錄和部分章節的瀏覽,我就被其嚴謹的理論體係和豐富的案例所吸引。本書在引言部分就點明瞭有限元法的核心思想——離散化,並將其與物理世界的連續性問題巧妙地聯係起來,為初學者構建瞭一個清晰的認知框架。我尤其欣賞作者在講解過程中,並沒有止步於抽象的數學推導,而是著重於概念的理解和物理意義的闡釋。例如,在介紹單元位移插值時,作者通過類比簡單的梁單元,形象地說明瞭形函數的作用,讓原本枯燥的數學公式變得生動起來。此外,本書在材料非綫性、幾何非綫性等復雜問題的處理上,也給齣瞭詳盡的論述,並提供瞭相應的算法思路。最令我期待的是,本書承諾會提供配套的計算程序,這對於我這樣一個實踐型讀者來說,無疑是雪中送炭。我希望通過學習這些程序,能夠更好地將理論知識應用於實際工程問題,比如結構穩定性分析、熱應力計算等。目前來看,本書的編排邏輯清晰,從基礎理論到進階應用,循序漸進,非常適閤有一定數學和工程背景的讀者。我已迫不及待地想深入研究其中關於載荷離散化、邊界條件施加以及剛度矩陣組裝的章節,並希望能夠通過程序實現對復雜結構的模擬分析。

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**評價二** 說實話,我拿到《有限單元法及計算程序》這本書時,內心是充滿期待又帶有一絲疑慮的。有限元法本身就是一個龐大而復雜的領域,而“計算程序”的加入,則讓這本書的實用性大大增強,但也意味著對作者的功底要求極高。瀏覽之下,我發現這本書的理論深度是毋庸置疑的。作者在緒論部分就清晰地梳理瞭有限元法的發展曆程和基本原理,特彆是對變分原理的引入,為理解整體方程的建立奠定瞭堅實基礎。我注意到本書對拉格朗日乘子法、虛功原理等核心概念的講解非常到位,不僅僅是數學公式的堆砌,更融入瞭作者對這些原理的深刻理解和獨到見解。例如,在介紹泊鬆方程的有限元求解時,作者詳細闡述瞭如何通過加權餘量法(如伽遼金法)來導齣變分形式,再進一步推導齣求解方程組。這一點對於我理解數值離散的本質至關重要。我尤其欣賞書中對不同類型單元的介紹,從一維杆單元、梁單元,到二維三角形單元、四邊形單元,再到三維實體單元,都進行瞭詳細的數學描述和剛度矩陣的推導。這些推導過程嚴謹且邏輯性強,雖然初看會有些吃力,但仔細琢磨,就能體會到其中的精妙之處。我對書中關於單元連接、整體方程組裝以及求解器選擇的章節尤為關注,因為這直接關係到如何將離散的單元信息整閤成一個完整的計算模型。此外,書中暗示的計算程序,如果能涵蓋不同單元類型和不同物理問題的求解,那將是極具價值的學習資源。

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**評價三** 作為一名在工程領域摸爬滾打多年的工程師,我一直深知有限元法在解決復雜工程問題中的重要作用。最近有幸接觸到《有限單元法及計算程序》,這本書的齣現,可以說正是我急需的“及時雨”。本書的優點在於其理論與實踐的完美結閤。作者在闡述有限元法基本理論時,始終不忘結閤具體的工程背景,使得抽象的概念更易於理解和應用。例如,在講解節點力和單元力的關係時,作者通過一個簡單的受拉杆單元的例子,直觀地展示瞭應力-應變關係如何轉化為節點力和單元力之間的聯係。這種“由錶及裏”的講解方式,讓我對有限元法的物理意義有瞭更深的體會。我尤其關注書中關於邊界條件處理的章節,因為在實際工程中,邊界條件的施加方式對計算結果的精度有著至關重要的影響。本書對強製位移邊界、支撐約束以及荷載邊界的多種施加方式都進行瞭詳細的說明,並提供瞭相應的處理技巧,這對於避免計算中的常見錯誤非常有幫助。而且,書中提及的計算程序,我期望它能涵蓋常見的工程應用場景,比如靜力分析、模態分析、屈麯分析等,並且能夠支持多種材料模型和幾何復雜度的結構。如果程序能夠提供源碼,或者至少是詳細的接口說明,那就更能讓我深入理解其實現細節,並在此基礎上進行二次開發,以滿足更個性化的需求。

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**評價七** 我一直認為,學習一門復雜的數值分析方法,最關鍵的是要理解其背後的數學原理以及如何在實踐中應用。《有限單元法及計算程序》這本書,恰恰在這兩個方麵做得相當齣色。我仔細閱讀瞭書中關於“離散化與插值”的章節,作者不僅介紹瞭如何將連續域離散化為有限個單元,還詳細闡述瞭如何在單元內部使用插值函數來近似真實的位移場。這種從宏觀到微觀的講解方式,讓我對有限元法的基本思想有瞭更清晰的認識。我特彆看重書中關於“剛度矩陣與解耦”的講解。作者通過對不同類型單元的分析,詳細推導瞭它們的單元剛度矩陣,並解釋瞭如何將這些局部剛度矩陣組裝成整體結構剛度矩陣。這對於我理解大型有限元軟件的工作原理至關重要。我非常期待書中配套的計算程序能夠涵蓋廣泛的工程應用場景,比如對復雜幾何形狀的結構進行應力分析,對動態係統進行模態分析,甚至對熱-力耦閤問題進行仿真。如果程序能夠提供豐富的結果後處理功能,例如應力雲圖、變形動畫等,那將極大地增強我對計算結果的理解。我希望通過這本書,能夠真正掌握有限元分析的方法,並能夠將其應用於解決實際的工程挑戰。

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**評價九** 作為一名初學者,我對有限元法感到既著迷又畏懼,因為它涉及大量的數學公式和抽象概念。《有限單元法及計算程序》這本書,以其清晰的理論闡釋和實用的計算程序,有效地降低瞭我的學習門檻。我特彆喜歡書中在介紹“單元位移插值函數”時,采用瞭大量的圖示和通俗的語言。作者通過將復雜的數學錶達式轉化為幾何意義上的“形狀”,讓我能夠直觀地理解位移如何在單元內部進行插值。這對於我建立起對有限元法的初步認知至關重要。我非常贊賞書中對“高斯求積法”的應用講解。作者通過一個簡單的例子,詳細演示瞭如何利用高斯點和權係數來近似積分,從而獲得單元剛度矩陣和載荷嚮量。這種細緻的推導過程,讓我對數值積分在有限元分析中的作用有瞭深刻的理解。我滿懷期待地希望書中配套的計算程序能夠支持對各種復雜結構的分析,例如具有不規則形狀的二維實體,或者是具有復雜載荷分布的三維結構。如果程序能夠提供結果的可視化展示,例如應力分布雲圖、位移變形動畫等,那將極大地幫助我理解計算結果。我希望通過學習這本書,能夠真正掌握有限元分析的基本流程,並能夠利用計算程序解決實際工程問題。

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**評價八** 對於許多工程技術人員而言,有限元法就像一把威力無窮的“瑞士軍刀”,但要真正掌握它的使用技巧,一本好的指導書籍是必不可少的。《有限單元法及計算程序》這本書,就很好地承擔瞭這一角色。我特彆欣賞書中在介紹“變分方法與泛函”時,作者並沒有止步於純粹的數學推導,而是將其與物理世界的能量守恒原理緊密聯係。這種“物理直覺”的引入,讓原本晦澀的數學概念變得生動易懂。我注意到書中對“單元組裝與邊界條件施加”的細節處理非常到位。作者通過詳細的算法描述,清晰地展示瞭如何將每個單元的貢獻疊加起來,形成整體的結構響應,並且如何根據實際情況靈活地施加各種約束和載荷。這對於我理解大型有限元軟件的內部邏輯非常有幫助。我非常期待書中配套的計算程序能夠提供廣泛的工程分析能力,比如對各種結構進行靜態應力分析、動力響應分析、屈麯穩定性分析等。如果程序能夠支持自定義材料模型和單元類型,並允許用戶進行代碼的修改和擴展,那將是極大的福音。我希望通過學習這本書,能夠真正理解有限元法的精髓,並能熟練運用計算程序解決復雜工程問題。

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**評價六** 在學習有限元法的過程中,我始終覺得理論知識需要與實際操作相結閤纔能真正落地。《有限單元法及計算程序》這本書,正好滿足瞭我這一需求。我翻閱瞭其中關於“荷載離散化與邊界條件處理”的部分,作者詳細介紹瞭如何將各種形式的載荷(如均布荷載、集中荷載、節點力)轉化為節點力嚮量,以及如何有效地施加各種約束條件(如固定約束、滑動約束、彈性支撐)。這種對細節的關注,對於我進行實際的工程建模至關重要。我特彆欣賞書中在推導單元剛度矩陣時,對“高斯積分”的應用。作者通過具體的例子,說明瞭如何利用高斯積分來精確計算積分項,從而獲得更準確的單元剛度矩陣。這對於我理解數值積分在有限元分析中的作用非常有幫助。我非常期待書中配套的計算程序能夠實現多種類型單元的分析,例如梁單元、闆單元、殼單元以及實體單元,並且能夠支持對不同物理現象的模擬,如結構靜力分析、動態響應分析、屈麯分析等。如果程序能夠提供清晰的輸入文件格式和輸齣結果分析工具,那將大大提升我的學習效率。我希望通過學習這本書,能夠熟練掌握有限元分析的整個流程,並能獨立完成復雜的工程結構分析任務。

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**評價五** 作為一個對數值計算方法充滿好奇的在讀研究生,我一直對有限元法情有獨鍾。《有限單元法及計算程序》這本書,從書名上看就直擊瞭我的核心需求——理論與實踐並重。我瀏覽瞭其中關於“變分原理與加權餘量法”的章節,作者在解釋這些抽象概念時,引入瞭大量物理背景,使得理解更加直觀。例如,作者將變分原理比作尋找“能量極小點”,而加權餘量法則是尋找一個“近似解”的策略,這種類比非常有助於建立起清晰的數學模型。我對書中關於“節點位移插值函數”的推導過程尤為關注,這裏麵涉及到多項式插值、高斯積分等關鍵技術。作者對不同階數插值函數的選擇及其對計算精度的影響進行瞭深入的分析,這對於我選擇閤適的單元以及提高計算效率至關重要。我特彆期待書中配套的計算程序能夠實現對不同復雜結構的分析,例如具有復雜邊界條件和載荷的實體結構,甚至是考慮材料非綫性的問題。如果程序能夠支持並行計算,或者能夠對結果進行可視化展示,那將極大地提升學習和研究的效率。我希望通過這本書,不僅能夠深入理解有限元法的理論基礎,還能掌握如何利用計算程序來解決實際工程問題,比如結構動力學分析、熱-結構耦閤分析等。

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