弹性力学及有限单元法 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:黄河水利出版社

作者:张雷顺

出品人:

页数:215

译者:

出版时间:2005-8

价格:25.00元

装帧:简裝本

isbn号码:9787806218686

丛书系列:

图书标签:

• 学科，入门
• 弹性力学
• 有限单元法
• 结构力学
• 数值方法
• 工程力学
• 力学
• 计算力学
• 材料力学
• 结构分析
• 工程

《现代结构分析与设计：理论、方法与实践》 内容简介 本书系统阐述了现代结构分析与设计的核心理论、关键方法及其在工程实践中的应用。本书聚焦于如何运用数学模型精准描述复杂结构的力学行为，并在此基础上发展高效、可靠的计算工具，以指导工程师完成从概念设计到详细工程实现的各个环节。全书共分为三大部分，涵盖了从基础理论到前沿技术的广泛内容，旨在为读者构建一个全面而深入的结构力学知识体系。 第一部分：结构力学基础理论与模型构建 本部分首先从宏观视角出发，深入探讨了结构工程领域的基本力学原理。我们从经典力学中的应力、应变概念入手，逐步引入材料的本构关系，特别是线弹性材料的行为模型。在此基础上，本书将详细介绍梁、板、壳等基本构件在不同载荷和边界条件下的受力特性，包括轴向力、剪力、弯矩和扭矩的分布规律，以及由此产生的变形和应力分析。 为了能够精确地模拟真实世界的复杂结构，本书将重点介绍连续介质力学中的基本方程，包括平衡方程、几何方程和物理方程。我们将讨论不同类型边界条件的施加方式，以及如何基于这些方程推导出结构的静态响应。对于动态响应，本书将深入讲解自由振动、强迫振动以及阻尼振动的基本原理，包括振动方程的建立、模态分析以及响应谱的应用。 此外，本部分还将引入有限单元法的基本思想，为后续的数值分析奠定理论基础。我们将从离散化概念出发，讲解单元的建立、节点自由度的选取、单元刚度矩阵的推导以及整体刚度矩阵的组装。同时，单元载荷向量的形成、边界条件的施加以及求解线性方程组的方法也将得到详细阐述。本书将着重于如何选择合适的单元类型（如杆单元、梁单元、三角形单元、四边形单元等），并讨论不同单元在高阶近似方面的优势。 第二部分：数值分析方法与计算工具 本部分将系统介绍结构分析领域主流的数值计算方法，并强调如何有效地利用计算机软件进行工程分析。 有限差分法 (Finite Difference Method, FDM)：我们将介绍有限差分法的基本思想，即用差分代替微分，将连续的偏微分方程转化为代数方程组。本书将详细讲解如何构建差分格式，包括向前差分、向后差分和中心差分，并讨论其精度和稳定性。我们将通过一些典型的二维和三维问题的数值求解，展示FDM在模拟简单几何形状结构中的应用。 有限元法 (Finite Element Method, FEM) 进阶：在第一部分的基础上，本部分将更深入地探讨有限元法的应用。我们将详细讲解各类单元的构建，包括等参单元的原理及其在处理复杂几何形状时的优势。位移法、力法等不同有限元法的变种也将得到介绍，并分析它们各自的适用范围。对于高级应用，本书将重点介绍： 非线性分析：我们将区分几何非线性（如大变形、屈曲）和材料非线性（如塑性、蠕变）问题，并介绍相应的数值求解算法，如牛顿-拉夫逊法及其各种改进算法。 动力学分析：除了前述的基本动力学理论，本书将详细介绍有限元法在动力学分析中的应用，包括直接积分法（如中心差分法、HHT-α法）和模态叠加法。 接触分析：在多体系统或复杂装配结构中，接触面的行为至关重要。本书将介绍接触问题的数值模拟方法，包括无摩擦接触、摩擦接触以及不同类型的接触判定和约束处理。 损伤力学与断裂力学：我们将介绍材料损伤模型和断裂力学中的基本概念，如应力强度因子、裂纹尖端张开位移 (CTOD) 等，并讨论如何利用有限元法模拟材料的损伤累积和裂纹扩展过程。 计算工具与软件应用：本书将介绍目前广泛使用的商业有限元分析软件（如ABAQUS, ANSYS, NASTRAN等）的基本操作流程和常用功能。我们将通过实例演示，展示如何建立模型、施加载荷、定义材料属性、选择单元类型、设置分析步以及后处理分析结果。同时，本书也将鼓励读者通过二次开发接口（如用户自定义单元、用户自定义材料模型）来扩展软件的功能，以应对更具挑战性的工程问题。 第三部分：工程实践与前沿技术 本部分将结构分析的理论与方法与实际工程应用紧密结合，并展望结构力学领域的前沿发展方向。 典型工程结构分析实例：本书将选取多个实际工程案例，涵盖桥梁、高层建筑、航空航器、机械部件、岩土工程等领域，系统展示如何运用前述理论与方法进行分析与设计。这些案例将强调从工程需求出发，进行合理的模型简化、载荷选取、边界条件设定，以及如何解释和验证计算结果。 可靠性与不确定性分析：在实际工程中，材料性能、载荷以及几何尺寸都存在不确定性。本书将介绍可靠性工程的基本概念，如失效概率、可靠度指标等，并介绍 Monte Carlo 模拟、响应面法等不确定性分析方法，以评估结构在实际工况下的可靠性。 结构优化设计：如何设计出既满足性能要求又经济的结构是结构工程师的重要任务。本书将介绍结构优化设计的相关理论，包括目标函数、设计变量、约束条件等，并介绍一些常用的优化算法，如梯度下降法、遗传算法等，以指导读者进行结构参数优化和拓扑优化。 新兴技术与发展趋势：本书还将介绍一些结构力学领域的新兴技术和发展趋势，包括： 高性能计算与并行计算：随着计算能力的提升，更大规模、更精细的结构模型分析成为可能。本书将介绍如何利用并行计算技术加速有限元分析过程。 多物理场耦合分析：许多工程问题涉及多个物理场的相互作用，例如结构的热应力分析、流固耦合分析等。本书将介绍多物理场耦合分析的基本原理和方法。 机器学习与人工智能在结构工程中的应用：我们将探讨如何利用机器学习技术进行模型降阶、损伤识别、性能预测等，以及人工智能在结构设计和监测中的潜在应用。 增材制造（3D打印）结构的设计与分析：随着3D打印技术的成熟，新型结构形式的出现对传统的结构分析方法提出了新的挑战。本书将探讨3D打印结构在材料特性、加载方式以及几何复杂度方面的独特性，以及相应的分析策略。 读者对象 本书适用于高等院校土木工程、机械工程、航空航天工程、材料科学等相关专业的本科生、研究生，以及从事结构分析与设计的工程师、研究人员。通过学习本书，读者将能够掌握扎实的结构力学理论基础，熟练运用各种数值分析方法，并能够有效地解决复杂的工程技术问题，从而在快速发展的工程技术领域取得成功。

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说实话，我原本对《结构分析导论》这类偏理论的书籍有些望而却步，总觉得会充斥着晦涩难懂的数学推导。然而，这本教材却成功地将复杂的结构理论以一种近乎工程实践的角度进行了重构。它在梁的挠度和位移计算部分，引入了能量原理，特别是虚功原理的应用，展示了如何用能量守恒的思想去“绕过”繁琐的微分方程求解。这种方法的引入，不仅拓宽了解决问题的思路，更体现了物理学原理在工程中的强大普适性。作者在讲解矩阵刚度法时，也颇具匠心，从最简单的桁架单元开始，逐步递进到更复杂的单元类型，逻辑链条环环相扣，丝毫没有生硬的跳跃感。读完这一部分，我对有限元分析的基础概念有了一个扎实的理解，感觉自己不再是简单的公式搬运工，而是真正理解了结构如何通过离散化来逼近真实世界的行为。

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这本书《高级连续介质力学》的阅读体验，更像是在品味一篇优美的学术论文集，而非传统的教材。其对梯度和张量分析的阐述达到了教科书罕见的清晰度。作者似乎对数学语言的运用有着近乎艺术家的敏感度，能够将复杂的微分几何概念融入到描述材料变形的物理过程中。尤其在描述非线性弹性理论时，它清晰地区分了拉格朗日描述和欧拉描述的内在差异及其适用场景，这在很多初级读物中是缺失的。章节之间的衔接自然流畅，仿佛在讲述一个宏大而连续的科学故事。每每读完一个复杂的章节，都会有一种豁然开朗的感觉，仿佛对“形变”这一基本物理现象的理解上升到了一个新的维度，对于渴望深入探索力学本质的读者来说，这本书无疑是一份宝贵的精神财富。

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这本《材料力学精要》给我带来的震撼，主要在于它对材料本构关系描述的深度和广度。很多教科书在讲到胡克定律时就戛然而止，但这本书却深入探讨了各向异性材料的应力-应变关系，特别是对复合材料和非线性弹性体的介绍，显示出作者深厚的专业功底。它不仅停留在理论层面，还巧妙地结合了实验数据和失效判据，比如莫尔圆的推广应用，以及对疲劳和蠕变现象的初步探讨。行文风格极其严谨，但又不失启发性。在介绍屈服准则时，作者不是简单地罗列等效应力概念，而是结合了大量的工程案例，分析了不同应力状态下材料失效的临界条件。对我而言，这本书极大地提升了我对材料属性在极端载荷下如何表现的认知深度，是拓展视野的绝佳读物。

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我一直在寻找一本能很好连接理论和现代计算方法的桥梁书，而这本《数值计算方法在固体力学中的应用》恰好填补了我的空白。《动力学响应与模态分析》这一章节的编排堪称典范。它没有直接跳入编程实现，而是先详细阐述了时间步进方法的稳定性和收敛性分析，这对于理解数值解的可靠性至关重要。特别是对于瞬态问题，作者对新月法的对比分析，以及如何选择合适的阻尼参数来避免数值振荡的讨论，都体现了一种对工程准确性的极致追求。书中的例题设计非常巧妙，从简单的单自由度系统到复杂的多自由度耦合振动，每一步都伴随着清晰的数学推导和物理意义的解释，让人感觉学习过程是循序渐进、层层递进的，绝非那种只会给出结论的参考手册。

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这本《工程力学原理及应用》的书，简直是为我这种初涉力学领域的“小白”量身定做的。开篇对静力学和运动学的阐述极其细致，仿佛手把手地带着你走进一个充满力的世界。最让我印象深刻的是，它并没有直接堆砌复杂的公式，而是花了大量的篇幅去解释每一个概念背后的物理意义。比如，在讲应力分布时，作者并没有简单地给出一个张量形式，而是通过剖面受力分析，清晰地展示了内力和外力如何在中介区域达成微妙的平衡。书中的插图更是功不可没，那些精细的手绘剖面图，配合着清晰的矢量箭头，让抽象的受力状态变得具象化。特别是对刚体运动的分析，从速度和加速度的相对运动角度切入，极大地简化了复杂系统的分析难度。阅读体验非常流畅，语言风格就像一位耐心且知识渊博的导师在娓娓道来，让人在不知不觉中就领会了基础的力学思想框架。

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较大程度上的参考了徐芝纶先生的《弹性力学简明教程》，对有限元略有提及。总的来说，也是相当简明。

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较大程度上的参考了徐芝纶先生的《弹性力学简明教程》，对有限元略有提及。总的来说，也是相当简明。

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较大程度上的参考了徐芝纶先生的《弹性力学简明教程》，对有限元略有提及。总的来说，也是相当简明。

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较大程度上的参考了徐芝纶先生的《弹性力学简明教程》，对有限元略有提及。总的来说，也是相当简明。

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较大程度上的参考了徐芝纶先生的《弹性力学简明教程》，对有限元略有提及。总的来说，也是相当简明。