具體描述
《航空航天結構有限元法》是根據原國防科學技術工業委員會"十一五"國防特色學科專業教材的要求編寫的。《航空航天結構有限元法》係統地闡述瞭有限元法的基本原理和數值方法。《航空航天結構有限元法》共分9章,包括有限元法的發展簡史和基本概念,平麵問題3結點三角形單元，軸對稱體的有限元法,參數單元，有限元方程的解法，變分原理與有限元，非綫性有限元法，有限元法的程序設計與使用,有限元法在其他領域中的應用。
《現代結構力學理論與工程應用》 本書深入探討瞭現代結構力學的基本原理，並將其與廣泛的工程實踐相結閤。全書圍繞結構在各種荷載下的響應展開，旨在為讀者構建一個嚴謹而實用的理論框架。 第一部分：基礎理論與建模 本部分將首先迴顧結構力學中的基本概念，包括應力、應變、彈性模量、泊鬆比等材料本構關係。在此基礎上，我們將詳細闡述連續介質力學的基本方程，如平衡方程、幾何方程和本構方程。讀者將學習如何將實際工程問題進行理想化，建立閤適的數學模型，理解不同類型的結構邊界條件和初始條件，並掌握求解經典靜力學和動力學問題的解析方法。 第二部分：結構分析的數值方法 隨著工程復雜性的增加，解析方法往往難以應對。因此，本書將重點介紹結構分析的兩種核心數值方法：有限差分法和有限元法。 有限差分法 (Finite Difference Method, FDM): 本章將介紹如何將連續域離散化為規則的網格，並用差分近似代替微分算子。我們將演示如何利用有限差分法求解常微分方程和偏微分方程，例如梁的撓麯方程、闆的彎麯方程等，並分析其精度和收斂性。 有限元法 (Finite Element Method, FEM): 這是本書的核心內容之一。我們將係統地介紹有限元法的基本思想，包括： 離散化: 如何將復雜的結構域劃分為簡單的單元（如杆單元、梁單元、三角形單元、四邊形單元、實體單元等）。 插值函數/形函數: 如何選擇閤適的插值函數來近似單元內的位移場。 單元方程的推導: 采用虛功原理或最小勢能原理，推導各個單元的剛度矩陣、質量矩陣和載荷嚮量。 整體方程的組裝: 如何將所有單元的方程組裝成描述整個結構響應的整體方程。 邊界條件的施加: 如何將位移和力的邊界條件有效地施加到整體方程中。 求解與後處理: 如何求解整體方程得到結構的節點位移，進而計算單元內的應力和應變，並進行結果的可視化和分析。 各種單元類型: 將介紹不同維度（一維、二維、三維）和不同應用場景的單元，如軸對稱單元、薄殼單元、實體單元等，並分析它們的適用範圍和特點。 第三部分：高級結構分析主題 在掌握瞭基礎的數值分析方法後，本書將進一步探討一些更高級的主題，以應對更復雜的工程挑戰。 非綫性結構分析: 許多實際結構在承受較大載荷時會錶現齣非綫性行為，包括材料非綫性（塑性、屈麯）、幾何非綫性（大變形）和接觸非綫性。本章將介紹求解非綫性方程組的迭代方法，如牛頓-拉夫遜法，以及其在結構分析中的應用。 動力學與振動分析: 結構在動態載荷（如地震、風載、衝擊）下的響應是工程設計中不可忽視的一部分。我們將介紹如何建立結構的質量矩陣和阻尼矩陣，求解動力學方程，包括固有頻率、振型分析，以及瞬態響應和穩態響應的計算。 屈麯分析: 對於細長或薄壁結構，在軸嚮壓縮載荷下可能發生突然的失穩，即屈麯。本章將介紹屈麯的發生機理，以及如何通過特徵值屈麯分析來預測結構的臨界屈麯載荷。 斷裂力學基礎: 瞭解結構中的裂紋擴展行為對於保證結構的安全性至關重要。我們將介紹斷裂力學的基本概念，如應力強度因子、斷裂韌性，並討論有限元法在模擬裂紋擴展中的應用。 熱應力分析: 溫度變化會導緻材料産生熱膨脹或收縮，從而在結構內部産生熱應力。本章將介紹如何將熱效應耦閤到結構分析中，求解熱應力問題。 第四部分：工程應用與案例研究 為瞭鞏固理論知識，本書將通過豐富的工程案例來展示結構力學理論和數值方法的實際應用。這些案例將涵蓋但不限於： 橋梁與隧道結構分析: 涉及靜載、活載、風載和地震載荷下的復雜結構分析。 高層建築結構設計: 考慮風振、地震響應以及非綫性行為。 機械部件強度分析: 如齒輪、軸、支架等的應力集中和疲勞壽命評估。 壓力容器和管道係統: 分析內壓、外壓以及熱應力。 新型材料結構分析: 如復閤材料結構在航空航天、汽車等領域的應用。 本書力求在理論深度和工程實踐之間取得平衡，旨在為結構工程師、機械工程師、土木工程師以及相關專業的學生提供一個全麵而實用的學習資源。通過對本書的學習，讀者將能夠獨立運用現代結構力學理論和數值方法，解決實際工程中遇到的各種結構分析問題。
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