The Finite Element Method for Solid and Structural Mechanics, Sixth Edition pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:Butterworth-Heinemann

作者:O. C. Zienkiewicz

出品人:

页数:736

译者:

出版时间:2005-9-22

价格:USD 117.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780750663212

丛书系列:The Finite Element Method

图书标签:

科学
有限元方法
固体力学
结构力学
数值分析
工程力学
计算力学
结构分析
材料力学
弹性力学
数值模拟

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具体描述

This is the key text and reference for engineers, researchers and senior students dealing with the analysis and modelling of structures from large civil engineering projects such as dams, to aircraft structures, through to small engineered components. Covering small and large deformation behaviour of solids and structures, it is an essential book for engineers and mathematicians. The new edition is a complete solids and structures text and reference in its own right and forms part of the world-renowned "Finite Element Method" series by Zienkiewicz and Taylor. New material in this edition includes separate coverage of solid continua and structural theories of rods, plates and shells; extended coverage of plasticity (isotropic and anisotropic); node-to-surface and 'mortar' method treatments; problems involving solids and rigid and pseudo-rigid bodies; and multi-scale modelling. Includes key features such as: dedicated coverage of solid and structural mechanics by world-renowned authors, Zienkiewicz and Taylor; new material including separate coverage of solid continua and structural theories of rods, plates and shells; extended coverage for small and finite deformation; elastic and inelastic material constitution; contact modelling; problems involving solids, rigid and discrete elements; and multi-scale modelling. This book is accompanied by online downloadable software.

好的，这是一份针对您提供的书名《The Finite Element Method for Solid and Structural Mechanics, Sixth Edition》的替代性图书简介，该简介不包含原书的任何具体内容，而是围绕一个假设的、同主题但不同版本的结构力学或有限元书籍展开的详细介绍。 --- 《高级结构力学：基于现代计算方法的演进与应用》（A Treatise on Advanced Structural Mechanics: Evolution and Application of Modern Computational Methods）作者： [此处留空，暗示作者团队的专业性] 出版社： [此处留空，暗示权威学术出版社] 页数：约1100页（精装）出版年份： [当前年份或未来年份] 内容概述：突破理论的边界，驾驭复杂的工程现实本书旨在为结构工程师、高级土木工程专业学生以及计算力学研究人员提供一个深入、全面且与时俱进的知识框架，用以理解和掌握现代结构分析与设计的核心——高级结构力学。不同于侧重基础公式推导的传统教材，本书将焦点置于如何将理论模型与当前可用的高性能计算资源有效结合，从而解决现实世界中日益复杂的工程挑战。我们深知，工程实践正面临着材料科学的进步、几何复杂性的增加以及载荷环境的动态变化所带来的前所未有的考验。因此，本书从计算范式的演进角度切入，系统性地梳理了经典理论在现代软件环境下的映射、修正与扩展。第一部分：理论基石与计算模型的构建本部分着重于对结构分析的数学基础进行一次深刻而严谨的回顾与深化。我们摒弃了对基础概念的简单重复，而是直接切入高阶连续介质力学在工程尺度下的应用。 1. 几何与本构关系的重塑：详细探讨了非线性几何对平衡方程的影响，特别是对于柔性结构和屈曲敏感结构。内容涵盖了对小变形假设进行系统性修正的方法，引入了更精确的拉格朗日和欧拉描述下的应变张量。本章对本构模型的选择和校准进行了深入分析，特别关注了各向异性材料、复合材料的本构关系（如铺层理论的扩展），以及粘弹性、粘塑性行为的连续介质描述。我们对损伤力学的引入是量化的，通过引入能量释放率和内变量，构建了预测材料退化的可靠框架。 2. 变分原理与离散化的哲学：本书将重点放在结构分析的变分基础上，特别是最小势能原理和最小虚功原理在构建求解模型中的核心地位。在此基础上，我们对传统的伽辽金法进行了超越性的讨论，探讨了更高级的伽辽金/最小二乘法混合配点法（GLS）在处理约束条件和边界条件时的优越性。我们详细分析了有限元方法的收敛性、稳定性和精度的内在联系，区分了在不同网格剖分策略下（如h-收敛、p-收敛）误差的来源和控制方法。第二部分：高级单元技术与网格自适应策略现代结构分析的性能往往取决于所选单元的质量和网格的划分效率。本部分是本书区别于其他教材的关键所在，它专注于高性能单元技术的开发与应用。 3. 挑战性问题的单元选择与设计：针对薄壳、薄膜结构，我们深入剖析了剪切锁定和面积锁定现象的根源，并详细介绍了几种有效的稳定化技术，例如混合单元（Mixed Formulations）和应力-应变分离技术，以确保在低阶单元上的求解精度。对于三维实体结构，我们着重讨论了奇异性附近的网格剖分（如局部网格加密技术）以及如何有效处理尖锐几何特征带来的数值挑战。我们还专门辟出章节探讨扩展有限元法（XFEM）在模拟裂纹扩展和界面不连续问题中的优势，展示了其如何规避传统的网格重划分需求。 4. 动态响应与时域求解的优化：在瞬态分析领域，本书不再满足于简单的集中质量或一致质量矩阵的建立。我们讨论了精确积分法（如Crank-Nicolson法）在保持系统稳定性和能量守恒方面的应用。更重要的是，我们详细比较了模态叠加法（Modal Superposition）的局限性，并着重介绍时间域显式积分方法（如中心差分法）在处理冲击、碰撞等高度非线性问题的效率和稳定性准则。第三部分：非线性求解器的深层机制与工程验证结构力学中最具挑战性的部分在于非线性问题的迭代求解。本书对迭代算法的内部机制进行了剖析，而非仅仅停留在“使用牛顿法”的层面。 5. 非线性平衡与路径追踪技术：对牛顿-拉夫森法的变体进行了深入比较，特别是修正牛顿法和线搜索技术在提高收敛速度和鲁棒性方面的应用。本书的特色之一是对路径依赖性问题的系统化处理，包括弧长法（Arc-Length Methods），如布雷克-诺尔（Bredt-Noor）方法，如何有效地追踪结构屈曲点和极限承载力。我们还引入了基于能量的残差标准，以提供比单纯力平衡残差更可靠的收敛判断依据。 6. 接触分析与摩擦模型的高级处理：接触问题是计算力学中的“顽疾”。本书全面梳理了接触算法，从传统的罚函数法到更先进的增广拉格朗日法（Augmented Lagrangian Methods）。针对摩擦问题，我们详细分析了库仑摩擦模型在数值实现中的非光滑性，并探讨了如何利用半正定互补问题（SOSC）或变分不等式来精确表述接触约束，从而实现更可靠的静力学和动力学接触分析。第四部分：模型降阶与面向性能的优化设计面向实际工程应用的最后一步，是高效地将分析结果转化为优化设计，并处理大规模模型的计算成本问题。 7. 模型降阶（MOR）与计算效率：针对需要进行大量重复分析（如参数研究或优化迭代）的场景，本书详细介绍了基于模态分析的降阶技术（Reduced Basis Methods, RBM）。我们阐述了如何通过快照点（Snapshot Points）的选择来构建一个低维度的“本征空间”，从而在保持较高精度的前提下，实现近乎实时的响应预测。这部分内容对于寿命预测和实时健康监测（SHM）系统的开发至关重要。 8. 结构优化与可靠性评估的耦合：最后，本书探讨了如何将上述高级分析工具无缝集成到拓扑优化和形状优化流程中。重点在于如何处理灵敏度分析的计算成本，特别是通过伴随方程法（Adjoint Method）来高效计算梯度。此外，我们还简要介绍了不确定性量化（Uncertainty Quantification, UQ）的基础，例如随机有限元法（SFE），用以评估材料参数和载荷波动对结构安全裕度的影响。 --- 目标读者与独特价值本书的深度和广度使其成为研究生阶段的理想教材，同时也是资深工程师和研究人员工具箱中的必备参考书。我们不回避计算力学中的“灰色地带”——那些标准软件手册中往往被简化或跳过的复杂数学细节和数值陷阱。通过对理论的深挖、单元设计的批判性分析以及非线性求解器的机制解构，本书旨在培养读者“知道为什么会失败，以及如何修复它”的工程判断力，从而真正驾驭现代计算结构力学的全部潜能。本书的核心承诺：将计算力学的理论严谨性，与解决世界级工程难题的实用性，完美地融为一体。