具体描述
《航空航天结构有限元法》是根据原国防科学技术工业委员会"十一五"国防特色学科专业教材的要求编写的。《航空航天结构有限元法》系统地阐述了有限元法的基本原理和数值方法。《航空航天结构有限元法》共分9章,包括有限元法的发展简史和基本概念,平面问题3结点三角形单元，轴对称体的有限元法,参数单元，有限元方程的解法，变分原理与有限元，非线性有限元法，有限元法的程序设计与使用,有限元法在其他领域中的应用。
《现代结构力学理论与工程应用》 本书深入探讨了现代结构力学的基本原理，并将其与广泛的工程实践相结合。全书围绕结构在各种荷载下的响应展开，旨在为读者构建一个严谨而实用的理论框架。 第一部分：基础理论与建模 本部分将首先回顾结构力学中的基本概念，包括应力、应变、弹性模量、泊松比等材料本构关系。在此基础上，我们将详细阐述连续介质力学的基本方程，如平衡方程、几何方程和本构方程。读者将学习如何将实际工程问题进行理想化，建立合适的数学模型，理解不同类型的结构边界条件和初始条件，并掌握求解经典静力学和动力学问题的解析方法。 第二部分：结构分析的数值方法 随着工程复杂性的增加，解析方法往往难以应对。因此，本书将重点介绍结构分析的两种核心数值方法：有限差分法和有限元法。 有限差分法 (Finite Difference Method, FDM): 本章将介绍如何将连续域离散化为规则的网格，并用差分近似代替微分算子。我们将演示如何利用有限差分法求解常微分方程和偏微分方程，例如梁的挠曲方程、板的弯曲方程等，并分析其精度和收敛性。 有限元法 (Finite Element Method, FEM): 这是本书的核心内容之一。我们将系统地介绍有限元法的基本思想，包括： 离散化: 如何将复杂的结构域划分为简单的单元（如杆单元、梁单元、三角形单元、四边形单元、实体单元等）。 插值函数/形函数: 如何选择合适的插值函数来近似单元内的位移场。 单元方程的推导: 采用虚功原理或最小势能原理，推导各个单元的刚度矩阵、质量矩阵和载荷向量。 整体方程的组装: 如何将所有单元的方程组装成描述整个结构响应的整体方程。 边界条件的施加: 如何将位移和力的边界条件有效地施加到整体方程中。 求解与后处理: 如何求解整体方程得到结构的节点位移，进而计算单元内的应力和应变，并进行结果的可视化和分析。 各种单元类型: 将介绍不同维度（一维、二维、三维）和不同应用场景的单元，如轴对称单元、薄壳单元、实体单元等，并分析它们的适用范围和特点。 第三部分：高级结构分析主题 在掌握了基础的数值分析方法后，本书将进一步探讨一些更高级的主题，以应对更复杂的工程挑战。 非线性结构分析: 许多实际结构在承受较大载荷时会表现出非线性行为，包括材料非线性（塑性、屈曲）、几何非线性（大变形）和接触非线性。本章将介绍求解非线性方程组的迭代方法，如牛顿-拉夫逊法，以及其在结构分析中的应用。 动力学与振动分析: 结构在动态载荷（如地震、风载、冲击）下的响应是工程设计中不可忽视的一部分。我们将介绍如何建立结构的质量矩阵和阻尼矩阵，求解动力学方程，包括固有频率、振型分析，以及瞬态响应和稳态响应的计算。 屈曲分析: 对于细长或薄壁结构，在轴向压缩载荷下可能发生突然的失稳，即屈曲。本章将介绍屈曲的发生机理，以及如何通过特征值屈曲分析来预测结构的临界屈曲载荷。 断裂力学基础: 了解结构中的裂纹扩展行为对于保证结构的安全性至关重要。我们将介绍断裂力学的基本概念，如应力强度因子、断裂韧性，并讨论有限元法在模拟裂纹扩展中的应用。 热应力分析: 温度变化会导致材料产生热膨胀或收缩，从而在结构内部产生热应力。本章将介绍如何将热效应耦合到结构分析中，求解热应力问题。 第四部分：工程应用与案例研究 为了巩固理论知识，本书将通过丰富的工程案例来展示结构力学理论和数值方法的实际应用。这些案例将涵盖但不限于： 桥梁与隧道结构分析: 涉及静载、活载、风载和地震载荷下的复杂结构分析。 高层建筑结构设计: 考虑风振、地震响应以及非线性行为。 机械部件强度分析: 如齿轮、轴、支架等的应力集中和疲劳寿命评估。 压力容器和管道系统: 分析内压、外压以及热应力。 新型材料结构分析: 如复合材料结构在航空航天、汽车等领域的应用。 本书力求在理论深度和工程实践之间取得平衡，旨在为结构工程师、机械工程师、土木工程师以及相关专业的学生提供一个全面而实用的学习资源。通过对本书的学习，读者将能够独立运用现代结构力学理论和数值方法，解决实际工程中遇到的各种结构分析问题。
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