新世紀(jì)土木工程系列教材:有限單元法基礎(chǔ)(第2版)
定 價:28.7 元
- 作者:王煥定,焦兆平,張春巍著
- 出版時間:2010/7/1
- ISBN:9787040297652
- 出 版 社:高等教育出版社
- 中圖法分類:O241.82
- 頁碼:272
- 紙張:膠版紙
- 版次:2
- 開本:16開
《有限單元法基礎(chǔ)(第2版)》共分為7章,包括緒論、變形體虛位移原理、桿件體系結(jié)構(gòu)單元分析、桿件體系結(jié)構(gòu)的整體分析、平面問題有限元分析、空間問題與軸對稱問題以及彈性板殼有限元分析初步等內(nèi)容。本次修編對內(nèi)容構(gòu)架未做大的改變,在保持本科教學(xué)基本要求的前提下,考慮到當(dāng)前研究生入學(xué)時的知識水平和研究生教學(xué)的要求,新增了關(guān)于力學(xué)建模、逐步精細(xì)化分析技術(shù)、板殼分析的加深內(nèi)容和工程分析中的若干問題等教學(xué)內(nèi)容。
《有限單元法基礎(chǔ)(第2版)》可供土木、交通、水利和工程力學(xué)專業(yè)本科教學(xué)和部分土木、交通、水利專業(yè)的研究生使用,也可作為有關(guān)工程技術(shù)人員學(xué)習(xí)有限單元法的入門參考書。
本書是21世紀(jì)之初高等教育出版社出版的“新世紀(jì)土木工程系列教材”之一,基于當(dāng)時的認(rèn)識及出于良好的愿望,認(rèn)為21世紀(jì)土木類本科生應(yīng)該必須掌握計算力學(xué)的基礎(chǔ)內(nèi)容——有限單元法基礎(chǔ)。但是近10年來本科和研究生教學(xué)的實踐表明,因高等教育步入大眾化發(fā)展階段,當(dāng)時的認(rèn)識并不完全適合當(dāng)前的實際。多次調(diào)查表明,除少數(shù)一流高校外,各普通高校土木工程專業(yè)的培養(yǎng)計劃一般都將有限單元法列為選修課,而且基本上是任選的選修課。鑒于當(dāng)前的就業(yè)形勢和學(xué)分制,像彈性力學(xué)、有限單元法等課程無疑比結(jié)構(gòu)工程類選修課難學(xué),因此選學(xué)這類基礎(chǔ)理論類選修課的學(xué)生非常少。更有甚者,個別學(xué)校為提高考研升學(xué)率,對必修課結(jié)構(gòu)力學(xué)中基本要求規(guī)定掌握的矩陣位移法都放松要求甚至不學(xué),當(dāng)然他們的學(xué)生更不會學(xué)習(xí)有限單元法這樣的選修課。
而另一方面,近年研究生的招生規(guī)模和數(shù)量增加很快,還新增設(shè)了工程應(yīng)用型碩士生的招生和培養(yǎng)設(shè)置。土木、交通、水利工程專業(yè)的碩士研究生,一般都將有限單元法列為學(xué)位課。考慮到上述本科教育的具體情況,本書原來就不要求彈性力學(xué)甚至矩陣位移法知識基礎(chǔ)這一出發(fā)點還是可取的。為了滿足本科生和不同層次碩士研究生的使用要求,本次修編著力于以下幾點工作:
(1)在確保理論科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)那疤嵯拢M可能通俗易懂地提供本書所必需的知識,增加部分必要的說明,以期消除學(xué)習(xí)本教材的困難。
(2)目前大型商用有限元分析軟件的應(yīng)用已經(jīng)非常廣泛,但是普遍反映對如何建模、如何判斷結(jié)果和利用結(jié)果感到困惑,為此在有限篇幅下盡可能結(jié)合一些實例增加這方面的說明。
(3)為了適應(yīng)土木、交通、水利工程各專業(yè)研究生的教學(xué)要求,對第7章增加了T9型非完全協(xié)調(diào)單元、考慮剪切變形影響的Mindlin板單元、廣義協(xié)調(diào)元基本思想、考慮剪切變形影響的曲面殼體單元和工程分析的若干問題(此部分內(nèi)容本科生也適用)。
王煥定,哈爾濱工業(yè)大學(xué)教授,博導(dǎo)。1964年畢業(yè)于西安冶金建筑學(xué)院(現(xiàn)西安建筑科技大學(xué))應(yīng)用力學(xué)專業(yè),一直從事力學(xué)教學(xué)工作,1987年擔(dān)任結(jié)構(gòu)力學(xué)教研室主任,l990年評為教授,l997年聘為博導(dǎo)。曾為中國建筑學(xué)會建筑結(jié)構(gòu)計算機應(yīng)用學(xué)組成員,黑龍江省力學(xué)學(xué)會理事,高等學(xué)校工科力學(xué)課程教學(xué)指導(dǎo)委員會委員(1990-2000)。現(xiàn)任中國工程抗震理論及計算軟件專業(yè)委員會主任。1993年獲黑龍江省教育系統(tǒng)勞動模范稱號,1995年獲寶鋼優(yōu)秀教師稱號,1998年獲全國優(yōu)秀教師稱號,2005年所負(fù)責(zé)的課程(結(jié)構(gòu)力學(xué))被評為guo家級精品課程,2007年獲得guo家級教學(xué)名師獎,2008年所主持的力學(xué)課程教學(xué)團隊被評為guo家級教學(xué)團隊。編著、譯著結(jié)構(gòu)力學(xué)、有限單元法等教材9套。
主要符號表
第1章 緒論
1-1 有限單元法的分析過程
1-2 有限單元法發(fā)展概況
1-3 學(xué)習(xí)指導(dǎo)
第2章 變形體虛位移原理
2-1 彈性力學(xué)的基本方程及其矩陣表示
2-1-1 平衡(運動)微分方程
2-1-2 小變形的幾何方程(位移一應(yīng)變關(guān)系)
2-1-3 邊界條件(邊界處平衡和協(xié)調(diào)條件)
2-1-4 線性彈性體的物理方程(本構(gòu)關(guān)系)
2-1-5 物理量的矩陣表示
2-1-6 彈性力學(xué)基本方程的矩陣表示
2-2 外力總虛功·虛位移原理表述和證明
2-2-1 彈性力學(xué)平面問題外力總虛功
2-2-2 變形體虛位移原理表述和證明
2-3 最小勢能原理及里茲法
2-3-1 最小勢能原理
2-3-2 最小勢能原理與位移法
2-3-3 里茲法
2-4 結(jié)論與討論
2-4-1 主要結(jié)論
2-4-2 一些討論
習(xí)題
第3章 桿件體系結(jié)構(gòu)單元分析
3-1 引言
3-1-1 關(guān)于離散化問題
3-1-2 桿件體系結(jié)構(gòu)虛位移原理(虛功方程)
3-1-3 桿件體系結(jié)構(gòu)總勢能表達(dá)式
3-2 等直桿單元的單元分析
3-2-1 拉(壓)桿單元
3-2-2 扭轉(zhuǎn)桿單元
3-2-3 只計彎曲的桿單元
3-2-4 考慮軸向變形的彎曲單元——平面自由式單元
3-2-5 有約束單元
3-2-6 空間自由式單元
3-2-7 考慮剪切時的平面自由式單元
3-2-8 有剛域單元
3-2-9 單元分析小結(jié)
3-2-10 單元分析舉例
3-3 桿件體系結(jié)構(gòu)單元分析的物理實質(zhì)
3-3-1 單元剛度矩陣的性質(zhì)
3-3-2 單元分析的物理實質(zhì)
3-4 桿件體系結(jié)構(gòu)單元剛度矩陣和等效結(jié)點荷載子程序
3-4-1 一些公共的自定義數(shù)據(jù)類型部分
3-4-2 單元剛度矩陣子程序(局部坐標(biāo)系)源程序
3-4-3 單元等效結(jié)點荷載子程序(局部坐標(biāo)系)
3-5 結(jié)論與討論
3-5-1 主要結(jié)論
3-5-2 一些討論
習(xí)題
第4章 桿件體系結(jié)構(gòu)的整體分析
4-1 坐標(biāo)轉(zhuǎn)換
4-1-1 坐標(biāo)系單位矢量間的轉(zhuǎn)換關(guān)系
4-1-2 各單元物理量的轉(zhuǎn)換
4-1-3 整體單元剛度矩陣舉例
4-2 結(jié)構(gòu)整體剛度方程
4-2-1 用最小勢能原理進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體分析
4-2-2 直接剛度法集裝整體剛度方程的規(guī)則
4-2-3 直接剛度法集裝整體剛度方程舉例
4-3 結(jié)構(gòu)整體剛度矩陣的性質(zhì)
4-3-1 性質(zhì)
4-3-2 元素物理意義
4-4 整體分析的物理實質(zhì)
4-5 邊界條件處理
4-5-1 “劃零置一”法
4-5-2 乘大數(shù)法
4-5-3 斜支承處理
4-6 單元內(nèi)力的計算
4-6-1 單元桿端內(nèi)力(軸力、剪力、彎矩等)的計算
4-6-2 單元內(nèi)任一截面的內(nèi)力
4-7 程序調(diào)試中關(guān)鍵量的速算方法
4-7-1 整體剛度矩陣元素速算方法
4-7-2 綜合等效結(jié)點荷載元素的速算方法
4-7-3 已知結(jié)構(gòu)的結(jié)點位移求指定單元桿端力的速算方法
4-8 桿件體系結(jié)構(gòu)靜力分析程序功能及力學(xué)建模的簡要說明
4-8-1 桿件體系結(jié)構(gòu)靜力分析程序功能的簡要說明
4-8-2 桿件體系結(jié)構(gòu)靜力分析力學(xué)建模的簡要說明
4-9 結(jié)論與討論
4-9-1 主要結(jié)論
4-9-2 一些討論
習(xí)題
第5章 平面問題有限元分析
5-1 引言
5-1-1 結(jié)構(gòu)離散化
5-1-2 平面問題的總勢能表達(dá)式
5-2 常應(yīng)變?nèi)切螁卧?br>5-2-1 單元結(jié)點位移和結(jié)點力
5-2-2 用面積坐標(biāo)建立單元位移場
5-2-3 基于最小勢能原理的單元分析
5-2-4 計算實例
5-2-5 收斂準(zhǔn)則
5-3 矩形雙線性單元
5-3-1 用正則坐標(biāo)建立單元位移場
5-3-2 應(yīng)變矩陣和應(yīng)力矩陣
5-3-3 單元剛度矩陣和單元等效荷載矩陣
5-3-4 計算結(jié)果整理
5-3-5 計算實例
5-4 平面問題計算程序PSTE的簡要說明
5-5 平面等參數(shù)單元
5-5-1 基本概念
5-5-2 幾種常用單元描述和位移模式
5-5-3 等參元單元特性分析
5-5-4 數(shù)值積分
5-5-5 作等參元分析時必須注意的事項
5-5-6 計算實例
5-5-7 二維和三維彈性分析計算程序簡要說明
5-6 Wi1son非協(xié)調(diào)元
5-6-1 雙線性單元計算純彎曲問題的誤差
5-6-2 wi1son非協(xié)調(diào)元表述
5-6-3 wi1son非協(xié)調(diào)元的收斂性
5-7 結(jié)論與討論
5-7-1 主要結(jié)論
5-7-2 一些討論
習(xí)題
第6章 空間問題與軸對稱問題
6-1 空間問題
6-1-1 常應(yīng)變四面體單元
6-1-2其他單元形式形函數(shù)
6-1-3 三維等參元單元分析
6-1-4 算例
6-2 軸對稱問題
6-2-1 離散化
6-2-2 三角形環(huán)單元
6-3 結(jié)論與討論
6-3-1 主要結(jié)論
6-3-2 一些討論
習(xí)題
第7章 彈性板殼有限元分析初步
7-1 彈性薄板基本理論
7-2 矩形(12自由度)薄板單元分析
7-2-1 單元位移場建立
7-2-2 非完全協(xié)調(diào)元的收斂性準(zhǔn)則
7-2-3 單元分析
7-3 柱殼分析的矩形平面殼體單元
7-3-1 單元分析(局部坐標(biāo))
……
主要參考文獻(xiàn)