具体描述
《无单元法理论与应用》内容简介：工程中的数值方法，如有限元法和边界元法等目前已取得了很大成功。但是，这些方法网格的形成和存在对其应用也造成了一定的困难。目前正在发展的无单元方法可以彻底或部分地消除网格，在裂纹扩展模拟、弹塑性分析、大变形和冲击等问题上具有广阔的应用前景，因此，无单元法是当前科学和工程计算方法研究的热点，也是科学和工程计算发展的一个重要方向。
《无单元法理论与应用》重点介绍无单元法分析的基本原理、建模方法及其应用过程。首先作者给出了无单元分析过程中权函数、基函数、支持域大小及其参数对计算精度的影响分析；其次介绍了无单元法在几何、材料等非线性问题中的分析方法；最后介绍无单元在Taylor撞击、高速冲击、侵彻过程等工程分析中的应用和实现方法。
《无单元法理论与应用》可作为力学、机械、土木、航空航天等专业高年级本科生、研究生选修无单元法课程的教材，也可供该类专业教师、工程技术人员和科研人员参考。
《计算力学发展历程与前沿展望》 内容概要： 本书并非一本关于“无单元法”的著作，而是致力于梳理和剖析计算力学这一宏大领域的演进脉络、核心理论、关键方法以及面向未来的前沿探索。我们将从历史的长河中回溯，考察计算力学思想的萌芽，追溯其在不同历史时期因应工程需求、计算能力发展而产生的理论突破和方法创新。本书将深入浅出地介绍经典数值方法的精髓，如有限元法（FEM）、有限差分法（FDM）等，阐述其基本原理、数学框架、离散化策略及其在结构力学、流体力学、传热学等领域的广泛应用。 更为重要的是，本书将视角投向计算力学蓬勃发展的当下与未来。我们将深入探讨现代计算力学在处理复杂边界条件、复杂材料行为、多物理场耦合问题以及大规模计算挑战时所面临的瓶颈，并重点介绍应对这些挑战的最新研究进展和新兴技术。这其中包括但不限于： 新型离散化方法的探索： 除了经典的网格类方法，我们将聚焦于网格无关（mesh-free）方法的发展，探讨其在处理大变形、断裂力学、流体-结构耦合等复杂问题时的独特优势。本书将详细介绍几种代表性的网格无关方法，如物质点法（MPM）、光滑粒子动力学（SPM/SPH）以及各种基于形函数的插值方法，分析其理论基础、算法实现、优缺点及适用范围。我们将深入解析这些方法如何克服传统网格方法的网格畸变、重构等难题，为解决极端力学问题提供新的思路。 多尺度与多物理场耦合： 现代工程问题的复杂性往往体现在其多尺度和多物理场的耦合特性上。本书将深入研究如何有效地耦合不同尺度的物理现象（如原子尺度、微观尺度、宏观尺度的力学行为），以及如何处理力、热、流、电、磁等不同物理场之间的相互作用。我们将介绍耦合策略、模型构建、数值实现等方面的挑战与解决方案，例如计算多尺度力学（Computational Multi-scale Mechanics）、多物理场仿真平台构建等。 高性能计算与数值算法的融合： 随着计算能力的飞跃，高性能计算（HPC）已成为推动计算力学发展的关键驱动力。本书将探讨如何设计和优化面向大规模并行计算的数值算法，包括并行化策略、分布式计算、GPU加速等。我们将介绍如何将先进的算法与高效的并行计算框架相结合，以解决传统方法难以应对的超大规模仿真问题。 人工智能（AI）与机器学习（ML）在计算力学中的应用： 这是一个极具潜力的前沿领域。本书将重点介绍AI/ML如何赋能计算力学，例如： 代理模型（Surrogate Models）： 利用AI/ML构建高精度的代理模型，以加速复杂仿真过程，实现快速设计迭代和优化。 损伤与断裂预测： 训练AI模型识别和预测材料的损伤累积、裂纹萌生与扩展，提高结构的可靠性。 新材料设计： 利用AI/ML从海量实验数据或仿真结果中学习材料规律，辅助新型高性能材料的设计与开发。 逆向工程与参数辨识： 通过AI/ML从观测数据反推材料参数或结构模型，解决工程实践中的难题。 智能网格生成与自适应： 利用AI技术实现更智能、更高效的网格生成和自适应细化策略。 先进材料与复杂结构的力学仿真： 本书还将关注计算力学在模拟具有复杂微观结构、非常规力学行为的先进材料（如智能材料、纳米材料、复合材料）以及复杂工程结构（如柔性结构、生物力学模型）方面的最新进展。我们将探讨针对这些特殊对象的建模技术、离散化方法和仿真策略。 计算力学软件与工程应用： 除了理论探讨，本书也将涉及当前主流计算力学软件的特点、适用范围以及实际工程应用案例，帮助读者理解理论如何转化为实际的工程解决方案。 本书的特色与价值： 本书的撰写旨在提供一个全面、深入且具有前瞻性的计算力学知识体系。其核心价值在于： 1. 系统性与全面性： 涵盖了计算力学从基础理论到前沿技术的完整图景，帮助读者构建起坚实的理论基础和开阔的学术视野。 2. 理论深度与技术广度： 不仅阐述了经典方法的原理，更聚焦于新兴技术和发展趋势，深入分析了各种方法的数学内涵、算法实现和优劣势。 3. 前沿性与创新性： 重点介绍了AI/ML在计算力学中的最新应用，以及网格无关方法、多尺度耦合等前沿研究方向，展现了计算力学未来的发展方向。 4. 实践导向与工程关联： 结合实际工程问题，探讨计算力学在解决复杂工程挑战中的作用，并介绍相关的软件工具和应用案例，为工程实践提供指导。 5. 可读性与启发性： 语言力求清晰、准确，避免过于晦涩的技术术语，同时通过深入的分析和广泛的案例，激发读者的思考和创新灵感。 目标读者： 本书适合于机械工程、土木工程、航空航天工程、材料科学、生物医学工程、计算科学等相关领域的本科生、研究生、科研人员、工程师以及对计算力学感兴趣的广大读者。对于希望深入了解计算力学最新发展、掌握前沿仿真技术、解决复杂工程问题的专业人士而言，本书将是一份宝贵的参考资料。 结语： 计算力学作为一门连接理论与实践的桥梁，在现代科技发展中扮演着至关重要的角色。本书希望通过对计算力学发展历程的梳理和对前沿技术的深入探讨，为读者提供一个理解其精髓、把握其脉搏、探索其未来的坚实平台。本书旨在激发读者对计算力学更深层次的兴趣，鼓励他们在这一充满活力的领域进行更深入的研究与探索，共同推动计算力学向更高、更广、更智能的方向发展。
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