結構分析中的有限元法與程序設計

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出版者:中國建材工業齣版社
作者:侯新錄
出品人:
頁數:264
译者:
出版時間:2004-1
價格:30.00元
裝幀:
isbn號碼:9787801597281
叢書系列:
圖書標籤:
  • 數值計算
  • 微分方程數值解
  • 偏微分方程
  • FEM
  • C++
  • 有限元法
  • 結構分析
  • 程序設計
  • 數值方法
  • 工程力學
  • 計算力學
  • 結構力學
  • MATLAB
  • 算法實現
  • 工程應用
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具體描述

《結構分析中的有限元法與程序設計:用Visual C++實現》以簡明、淺顯的方式係統地闡述瞭結構分析中的有限元法基本理論和程序實現方法。全書共十章,一個附錄。內容包括:第一章至第五章為綫彈性靜力問題的有限元法;第六章為動力問題的有限元法;第七章為材料非綫性問題的有限元法;第八章為幾何非綫性問題有限元法;第九章 為有限元法程序設計;第十章為有限元軟件技術概述和幾個著名的通用有限元軟件簡介;附錄給齣瞭《結構分析中的有限元法與程序設計:用Visual C++實現》VisualC++源程序全文。《結構分析中的有限元法與程序設計:用Visual C++實現》適閤作為工科大學高年級學生和研究生的教材或參考書,也可供有關工技術人員參考。

結構分析中的數值計算與工程應用 本書深入探討瞭在現代工程結構分析領域中至關重要的數值計算方法,並重點關注瞭其在實際工程設計中的應用。我們將從理論基礎入手,係統闡述數值模擬的核心思想,並逐步引入解決復雜結構問題的關鍵技術。 核心內容涵蓋: 數值分析方法基礎: 本部分將詳細介紹支撐結構分析的各類數值算法,包括但不限於有限差分法、邊界元法以及為本書核心內容奠定基礎的有限元法(FEM)。我們將深入剖析這些方法的數學原理、算法流程以及各自的優缺點,幫助讀者建立紮實的理論認知。 有限元法的理論體係: 有限元法作為當前結構分析領域最主流的數值方法,將是本書的重點。我們將從變分原理和加權殘量法等基本理論齣發,詳細推導單元剛度矩陣、節點力嚮量的形成過程。無論是杆單元、梁單元、平麵單元還是實體單元,都將進行深入的講解,並輔以清晰的數學推導和直觀的幾何解釋。讀者將學習如何根據實際問題建立閤適的單元模型,以及如何將這些單元組裝成整體結構。 材料本構關係與非綫性分析: 現實世界中的材料並非總是遵循綫性彈性規律。因此,本書將深入探討各種材料的本構關係,包括綫彈性、彈塑性、粘彈性以及損傷力學模型。在此基礎上,我們將介紹如何將這些復雜的材料行為納入有限元框架,並重點講解非綫性分析的求解策略,如牛頓-拉夫遜法及其改進算法,以應對結構在塑性變形、大變形或材料退化等情況下的響應。 接觸與約束處理: 在復雜的工程結構中,構件之間的接觸以及各種類型的約束是普遍存在的。本書將係統介紹處理接觸問題的數值方法,例如罰函數法、拉格朗日乘子法等,並分析其在精度和計算效率上的權衡。同時,我們將深入講解各種約束條件(如固定約束、位移約束、對稱約束)在有限元模型中的實現方式,確保結構的真實性。 動力學分析與瞬態響應: 許多工程結構會受到動態載荷的影響,如地震、風振或衝擊載荷。本書將詳細講解結構動力學方程的建立,並介紹求解瞬態響應的常用方法,包括直接積分法(如Newmark法、HHT法)和模態疊加法。讀者將學會如何進行自由振動分析、模態分析以及響應譜分析,為結構的抗震設計和動力響應評估提供理論支持。 數值計算方法的實現與程序設計: 理論的掌握離不開實踐的驗證。本書將強調數值方法的編程實現,引導讀者理解如何將復雜的數學模型轉化為可執行的計算機程序。我們將討論常用的編程語言(如Fortran、C++、Python)在數值計算中的優勢,並介紹矩陣運算庫、稀疏矩陣處理技術等提高計算效率的關鍵手段。通過一係列的算法實現示例,讀者將能夠自主開發或理解現有的有限元分析軟件。 工程應用案例分析: 為瞭將理論知識與實際工程緊密結閤,本書將通過大量典型的工程應用案例進行深入剖析。我們將涉及橋梁、建築、航空航天、汽車製造等多個領域的結構分析問題。從模型的建立、邊界條件的施加,到結果的解讀和工程驗證,都將進行詳細的演示和講解。例如,我們將分析橋梁在不同荷載下的應力分布,評估建築物的抗震性能,模擬汽車碰撞過程中的結構變形等,使讀者能夠將所學知識應用於解決真實的工程挑戰。 本書適閤於高等院校土木工程、機械工程、航空航天工程、材料科學等相關專業的學生,以及從事結構設計、分析和研究的工程師。通過對本書的學習,讀者將能夠熟練掌握現代結構分析中關鍵的數值計算方法,並具備運用這些方法解決復雜工程問題的能力。

作者簡介

目錄資訊

讀後感

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用戶評價

评分☆☆☆☆☆

我一直對結構分析背後的科學原理感到著迷,特彆是如何用數學模型來模擬和預測復雜結構的力學行為。有限元法(FEM)作為一種強大的數值分析工具,一直是我學習的重點。這本書《結構分析中的有限元法與程序設計》的齣現,為我提供瞭一個深入研究 FEM 的絕佳機會。我最期待的是書中能夠清晰地闡述 FEM 的理論基礎,例如如何通過對結構的離散化,將連續體問題轉化為一係列代數方程。我希望書中能夠詳細講解單元的選取、形函數(插值函數)的構建、剛度矩陣的推導以及整體結構的剛度矩陣的組裝過程。在程序設計方麵,我特彆希望能看到一些具體的編程示例,指導我如何用代碼實現 FEM 的計算流程。例如,如何從幾何模型生成網格,如何定義材料屬性和邊界條件,如何選擇和實現高效的求解器來求解大型稀疏矩陣方程組,以及如何對計算結果進行後處理和可視化。如果書中還能涉及一些高級的主題,比如如何處理非綫性問題、動力學問題或接觸問題,並提供相應的程序實現思路,那我將感到非常滿足。我期望這本書能成為我學習 FEM 的重要階梯,幫助我從理論的探索者變成實踐的創造者。

评分☆☆☆☆☆

作為一名在結構工程領域探索的學生,我一直在尋找能夠深入理解有限元法(FEM)的理論精髓,並掌握其程序設計技能的書籍。《結構分析中的有限元法與程序設計》正是這樣一本承諾將理論與實踐完美結閤的讀物。我特彆希望書中能對 FEM 的基本理論進行詳盡的闡述,比如從變分原理齣發,如何推導齣單元的剛度矩陣和等效節點荷載嚮量,以及如何將這些局部信息組裝成全局的結構分析方程。我同樣對書中程序設計的部分抱有極大的期待,希望它能提供一些清晰的算法步驟和代碼示例,指導我如何實現一個完整的 FEM 計算流程,從網格生成、單元屬性定義、邊界條件施加,到求解方程組和結果輸齣。如果書中能夠針對一些具體的結構構件,如梁、闆、殼或三維實體,提供詳細的 FEM 模型建立和程序實現過程,那我將受益匪淺。此外,我非常希望能看到書中能夠討論一些影響 FEM 分析精度的關鍵因素,以及如何通過網格優化、單元選擇和數值積分技術來提高計算的準確性。我堅信,通過學習這本書,我能夠更深入地理解 FEM 的工作原理,並具備獨立開發和應用 FEM 分析工具的能力。

评分☆☆☆☆☆

作為一名渴望在結構工程領域深入發展的學習者,我一直都在尋找一本既能深入講解有限元法(FEM)理論,又能提供切實可行的程序設計指導的書籍。《結構分析中的有限元法與程序設計》這個書名,讓我看到瞭理論與實踐結閤的希望。我對書中如何構建FEM的理論框架非常感興趣。我希望它能從最基本的物理概念齣發,例如材料的彈性力學行為,然後逐步引入 FEM 的核心思想,如離散化、單元構建、形函數選取、剛度矩陣和荷載嚮量的組裝,以及邊界條件的施加。同時,我非常期待書中在程序設計方麵的內容。我希望看到如何將 FEM 的數學模型轉化為實際的計算機程序,能夠實現從輸入數據到輸齣結果的完整流程。例如,關於如何設計一個用戶友好的輸入接口,如何有效地組織計算流程,如何進行網格劃分和優化,以及如何可視化和解釋計算結果。如果書中還能包含一些關於如何編寫高效、魯棒的 FEM 代碼的技巧,以及如何處理實際工程中可能遇到的各種復雜情況,例如非均勻材料、復雜邊界條件等,那將非常有價值。我期待這本書能成為我理解和運用 FEM 的重要工具,幫助我解決現實世界中的工程挑戰。

评分☆☆☆☆☆

我一直對結構工程中的數值方法有著濃厚的興趣,尤其是有限元法(FEM)在解決復雜工程問題中的強大能力。這本書《結構分析中的有限元法與程序設計》的標題直接擊中瞭我最核心的學習需求。我希望書中能夠係統地介紹 FEM 的理論基礎,從最基本的概念,如離散化、單元、節點、形函數,到更高級的理論,如虛功原理、變分原理、加權餘量法等,並能夠提供清晰的數學推導過程,讓我能夠理解 FEM 的數學根基。同時,我非常看重書中的“程序設計”部分,我期待書中能提供從入門到進階的程序開發指導,比如如何使用一種流行的編程語言(如 Python 或 C++)來實現一個完整的 FEM 分析流程,包括數據輸入、單元剛度矩陣和質量矩陣的計算、全局剛度矩陣和質量矩陣的組裝、邊界條件的施加、綫性方程組的求解以及結果的後處理和可視化。如果書中能提供一些關於如何構建自定義單元、如何實現高效的稀疏矩陣存儲和求解算法,以及如何處理動態或非綫性問題的程序設計思路,那將極大地提升這本書的實用價值。我希望通過學習這本書,能夠真正掌握 FEM 的理論精髓,並具備獨立開發和應用 FEM 工具解決實際工程問題的能力。

评分☆☆☆☆☆

我一直渴望找到一本能夠將有限元法的理論深度與編程實踐緊密結閤的書籍,而《結構分析中的有限元法與程序設計》恰恰滿足瞭我的這一需求。從讀者的角度來看,我對書中關於 FEM 核心概念的闡釋方式非常感興趣。我希望它能從最基礎的物理問題齣發,例如彈簧-質量係統的離散化,逐步引申到連續體結構的有限元建模。書中對於“單元”的介紹,我期望看到對各種常見單元(如杆單元、梁單元、三角形單元、四邊形單元)的詳細介紹,包括它們的位移插值函數、剛度矩陣和質量矩陣的推導過程,以及它們各自的適用範圍和優缺點。更重要的是,程序設計部分,我期望看到清晰的算法描述和高效的代碼實現。我希望書中能夠指導我如何構建一個完整的 FEM 分析流程,包括前處理(幾何建模、網格劃分、材料屬性和邊界條件定義)、求解器(剛度矩陣組裝、方程求解)和後處理(應力、應變、位移結果的提取和可視化)。如果書中還能涉及一些高級話題,例如非綫性分析、動力學分析、接觸分析等,並提供相應的程序實現思路,那將是對我學術和職業發展的一大助力。我期待這本書能成為我學習 FEM 的得力助手,幫助我從理論理解者轉變為實際應用者。

评分☆☆☆☆☆

我一直對如何將抽象的數學理論轉化為具體的工程應用充滿熱情,而有限元法正是連接這兩者的橋梁。這本書《結構分析中的有限元法與程序設計》的齣現,讓我看到瞭一個深入理解並掌握這一方法的絕佳機會。我尤其關注書中對FEM理論的闡述是否足夠係統和嚴謹,例如,對於變分原理、加權餘量法(如伽遼金法)等FEM基礎理論的推導和解釋,我希望能有清晰的邏輯和詳實的數學推導過程,確保我能夠透徹理解 FEM 的數學基礎。此外,這本書強調瞭“程序設計”,這對我來說具有極大的吸引力。我希望書中能夠提供一些關於如何從零開始編寫一個簡單的 FEM 程序,或者如何使用現有開源 FEM 庫(如deal.II、FEniCS)進行二次開發的指導。特彆是,如果書中能夠針對一些典型的結構分析問題,如靜力分析、模態分析、屈麯分析等,提供完整的程序實現步驟和代碼示例,那我將受益匪淺。我希望通過學習這本書,不僅能掌握 FEM 的理論精髓,更能動手實現自己的 FEM 分析工具,從而更深入地理解 FEM 的工作機製,並能將其應用於解決實際工程中的復雜結構問題。這本書的齣版,無疑為我打開瞭一扇通往 FEM 實踐應用的大門。

评分☆☆☆☆☆

作為一名結構工程專業的學生,我一直深陷於結構分析理論的海洋,尤其對有限元法(FEM)這個強大工具充滿好奇。這本書的標題《結構分析中的有限元法與程序設計》猶如一道曙光,承諾著揭開FEM神秘麵紗,並且還涉及到瞭實操的程序設計,這無疑是理論與實踐結閤的理想之地。我特彆期待書中能夠詳細闡述FEM的基本原理,從最基礎的離散化思想,到單元選取、形函數構建、剛度矩陣組裝,再到邊界條件的施加和最終方程的求解,每一個環節都希望能有深入淺齣的講解。尤其希望在形函數部分,能夠看到對不同類型單元(如梁單元、杆單元、二維實體單元、殼單元等)的形函數推導過程有詳盡的解釋,並說明其數學物理意義。同時,程序設計部分更是我關注的焦點,我希望書中能夠提供不同編程語言(如Fortran、C++、Python)的FEM程序設計示例,涵蓋從數據輸入、單元分析、整體分析到結果後處理的完整流程。最好能有一些關於如何優化程序效率、處理大規模模型、以及引入高級技術(如自適應網格剖分、高級積分技術等)的探討,這將極大地幫助我理解FEM在實際工程應用中的強大能力和潛在挑戰。這本書的厚度也預示著其內容的豐富性,我期望它能成為我在結構分析領域學習的寶貴財富,為我解決復雜的工程問題提供堅實的理論基礎和實用的編程技能。

评分☆☆☆☆☆

我一直對結構分析中的一些核心問題感到好奇,比如如何準確地模擬復雜結構的受力行為,以及如何將這些復雜的數學模型轉化為計算機能夠執行的程序。《結構分析中的有限元法與程序設計》這本書恰好觸及瞭我最感興趣的兩個方麵。我希望書中能提供對有限元法(FEM)理論的深入剖析,從最基礎的數學原理齣發,解釋 FEM 如何將連續體離散化為有限個單元,以及如何通過單元的局部分析推導齣整體結構的響應。特彆是,我關注書中對“形函數”的講解,希望它能清晰地闡述不同類型單元的形函數是如何選擇和構建的,以及它們如何影響分析的精度和收斂性。在程序設計方麵,我更希望看到的是一種循序漸進的引導,教我如何從零開始構建一個 FEM 程序,或者如何利用現有的編程語言和庫來實現 FEM 的計算過程。我希望書中能夠提供一些關於如何處理大規模工程問題時,對程序進行優化的建議,以及如何進行網格自適應和誤差估計。如果書中還能涉及一些高級的應用,例如動力學分析、非綫性分析或者接觸問題的處理,並給齣相應的程序設計思路,那將極大地拓展我的視野。這本書的齣現,讓我看到瞭將理論知識轉化為實際解決問題能力的途徑。

评分☆☆☆☆☆

作為一名結構工程專業的學生,我一直希望能夠深入理解並掌握有限元法(FEM)這一核心分析工具。這本書《結構分析中的有限元法與程序設計》的齣現,無疑為我提供瞭這樣一個絕佳的學習機會。我最看重的是書中對 FEM 理論的闡述是否足夠詳盡和易於理解。我希望它能從最基本的概念講起,例如如何將連續體結構離散化為有限的單元,以及如何為這些單元定義節點和形函數。更重要的是,我希望書中能詳細講解如何通過這些形函數推導齣單元的剛度矩陣和等效節點力,以及如何將這些局部的信息組裝成描述整體結構行為的全局方程。在程序設計方麵,我尤其期待書中能夠提供清晰的編程思路和具體的代碼實現。我希望能夠學習到如何編寫一個完整的 FEM 程序,從前處理(如網格生成、屬性定義)到求解(如稀疏矩陣求解)再到後處理(如結果可視化和分析)。如果書中還能提供一些關於如何處理實際工程中常見的復雜情況,例如各種邊界條件、載荷形式以及材料非綫性等,並給齣相應的程序實現技巧,那將是非常寶貴的。我期待這本書能夠成為我學習 FEM 的重要參考,幫助我不僅理解理論,更能動手實踐,解決實際工程問題。

评分☆☆☆☆☆

我一直對結構分析的原理以及支撐這些原理的數學工具感到著迷,尤其是有限元法。這本書《結構分析中的有限元法與程序設計》的齣現,就像是為我量身定製的指南。我特彆關注書中對 FEM 基礎理論的解釋是否清晰易懂,能否從根本上揭示 FEM 的思想精髓。例如,我希望書中能詳細闡述“虛功原理”或“最小勢能原理”在 FEM 中的應用,以及如何通過這些變分原理推導齣單元的剛度矩陣和節點力嚮量。對於“程序設計”這一塊,我有著極大的期待。我希望能看到書中提供一種結構化的方法來開發 FEM 程序,比如,如何組織代碼,如何有效地處理大型稀疏矩陣,以及如何實現高效的求解器(如直接求解器或迭代求解器)。我尤其希望書中能夠提供一些關於如何將 FEM 理論轉化為可執行代碼的實例,最好能涵蓋一些經典的結構分析案例,比如懸臂梁的彎麯分析、桁架結構的受力分析等。如果書中還能引導我理解如何構建用戶自定義的單元,或者如何將 FEM 與其他數值方法(如邊界元法)結閤,那將是錦上添花。我堅信,通過學習這本書,我不僅能掌握 FEM 的理論,還能具備用編程解決實際結構工程問題的能力。

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