内容简介
《有限元分析的概念与应用》是一本经典的有限元分析教材,涵盖了有限元方法的基本概念、理论及其在工程中的应用。第四版在前几版的基础上进行了全面更新和扩展,增加了新的案例和最新的研究成果,适合工程、物理和数学领域的学生和研究人员使用。
本书内容深入浅出,既有理论推导,又有实际应用,帮助读者更好地理解和掌握有限元分析的核心技术。
目录
第1章 绪论
1.1 有限元分析
1.2 问题分类,建模和离散化
1.3 插值 · 单元,节点和自由度
1.4 实例·有限元分析发展史
1.5 用有限元分析求解问题
1.6 学习和运用有限元分析
分析题
第2章 一维单元和计算过程
2.2 杆单元
2.3 梁单元
2.4 任意方向的杆和梁单元
2.5 单元的组集
2.6 刚度矩阵的特性
2.7 边界条件
2.8 利用稀疏性 · 求解方程组
2.9 机械载荷 · 应力
2.10 热载荷 · 应力
2.11 结构对称性
2.12 回顾 · 建模说明
2.13 应用
分析题
计算题
第3章 基本单元
3.1 预备知识
3.2 插值法和形状函数
3.3 单元矩阵公式
3.4 线性三角形(CST)
3.5 二次三角形(LST)
3.6 双线性矩形(Q4)
3.7 二次矩阵(Q8,Q9)
3.8 矩形实体单元
3.9 插值函数的选择
3.10 改进三角形和四边形
3.11 节点载荷
3.12 应力计算
3.13 有限元解的性质
3.14 例题:一个简单的应力集中问题
3.15 高应力梯度的应用
分析题
计算题
第4章 列式技术:变分法
4.2 最小势能原理
4.3 多自由度问题
4.4 弹性体势能
4.5 瑞雷-里兹法
4.6 关于瑞雷-里兹法的说明
4.7 强形式和弱形式
4.8 瑞雷-里兹法的有限元形式
4.9 有限元解的收敛性
4.10 补充列式 · 杂交单元
分析题
第5章 列式技术:伽辽金法和其它加权残数法
5.1 伽辽金法
5.2 加权残数法(MWR)
5.3 一维伽辽金有限元法
5.4 分部积分
5.5 二维伽辽金有限元法
5.6 混合列式
分析题
第6章 等参数单元
6.2 双线性四边形单元(Q4)
6.3 求积分:用数值积分计算[k]
6.4 二次四边形单元(Q8,Q9)
6.5 六面体等参数单元
6.6 非协调模式 · 非节点自由度
6.7 静态凝聚
6.8 数值积分的选择
6.9 载荷考虑
6.10 应力计算
6.11 单元几何形状的影响
6.12 等参数单元的有效性
6.13 分片试验
6.14 二维(2D)应用
6.15 三维(3D)应用
分析题
计算题
第7章 等参数三角形和四面体
7.1 参考坐标 · 形状函数
7.2 单元特征矩阵
7.3 解析积分 · 面积坐标和体积坐标
7.4 数值积分
分析题
第8章 坐标变换与分析选择3
8.2 应变、应力和材料性能变换
8.3 特征矩阵变换
8.4 改变约束方向
8.5 连接不同单元 · 刚体单元
8.6 高阶导数作为节点自由度
8.7 断裂力学 · 奇异单元
8.8 弹性基础 · 无限介质
8.9 修改结构 · 重新分析
8.10 单元品质测试
分析题
计算题
第9章 误差,误差估计及收敛
9.1 误差源
9.2 病态
9.3 条件数
9.4 对角衰减测试
9.5 残数
9.6 离散误差 · 收敛速率
9.7 多网格外推法
9.8 网格修正法
9.9 梯度(应力)修复和平滑
9.10 事后误差估计
9.11 自适应网格划分
分析题
计算题
第10章 建模考虑和软件应用
10.2 物理特性与单元特性
10.3 单元形状与相互联系
10.4 测试算例和探索研究
10.5 材料属性
10.6 载荷与支反力
10.7 结构的连接
10.8 边界条件
10.9 重复对称性
10.10 应力集中 · 子模型
10.11 子结构
10.12 规划分析
10.13 常见错误
10.14 检查模型
10.15 计算结果评价
10.16 优化设计
10.17 软件
10.18 结论
分析题
计算题
第11章 结构动力学和振动中的有限元
11.2 动力学方程 · 质量和阻尼矩阵
11.3 质量矩阵:协调性,对角和其它
11.4 固有频率和振型
11.5 阻尼
11.6 减少自由度数
11.7 响应历程:模态法
11.8 响应历程:里兹向量
11.9 组件振型综合法(CMS)
11.10 谐波响应
11.11 响应历程:直接积分法
11.12 显式直接积分法
11.13 隐式直接积分法
11.14 直接积分:稳定性和精确性分析
11.15 响应谱分析
11.16 备注 · 建模考虑
11.17 应用:振动和谐波响应
11.18 应用:响应历程
分析题
计算题
第12章 传热和流体问题
12.2 有限元列式
12.3 辐射 · 非线性传热问题
12.4 瞬态热分析
12.5 建模考虑 · 备注
12.6 应用
12.7 声频和模式
12.8 流体-结构相互作用
12.9 平面不可压缩无旋转流动
分析题
计算题
第13章 约束:惩罚形式,锁定和约束计算
13.1 显式约束 · 变换方程
13.2 施加约束的拉格朗日乘数
13.3 施加约束的罚函数
13.4 隐式罚约束和锁定
13.5 约束计算
13.6 关于分析不可压缩介质方法的备注
分析题
第14章 回转体
14.2 轴对称实体单元
14.3 应用
14.5 非轴对称载荷:有限元分析中的一些细节
分析题
计算题
第15章 板的弯曲
15.2 C¹(Kirchhoff)板单元
15.3 Cº(Mindlin)板单元
15.4 Mindlin梁 · Cº板单元的更多方法
15.5 边界条件 · 试验问题
15.6 应用
分析题
计算题
第16章 壳
16.2 圆形拱和拱单元
16.3 回转壳
16.4 一般壳体:3节点和4节点单元
16.5 一般壳体:曲面等参单元
16.6 算例 · 备注
16.7 轴对称壳的应用
分析题
计算题
17.1 非线性问题
17.2 几种求解方法
17.3 塑性:简介
17.4 塑性:小应变下的一般列式
17.5 塑性:冯米塞斯理论列式
17.6 塑性:几种计算方法
17.7 非线性动力学问题
17.8 间隙和接触问题
17.9 几何非线性
17.10 建模考虑 · 备注
分析题
计算题
第18章 应力刚度和屈曲
18.2 杆和梁单元
18.3 板单元
18.4 一般列式
18.5 屈曲载荷的计算
18.6 关于应力刚度及其用法的备注
18.7 备注和实例
分析题
计算题
附录A 矩阵:定义和运算
定义
加法和乘法
逆矩阵
秩和奇异性
二次型
微分
范数
附录B 联立代数方程组
B.1 概述
B.2 直接求解方法
B.3 迭代求解方法
附录C 特征值和特征向量
C.1 概述
C.2 标准特征问题
C.3 一般特征问题
C.4 求解算法
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