结构分析的有限元法与MATLAB程序设计 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:人民交通出版社

作者:徐荣桥

出品人:

页数:249

译者:

出版时间:2006-1

价格:28.00元

装帧:

isbn号码:9787114059162

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《结构分析的有限元法与MATLAB程序设计》是一本深入探讨结构分析领域核心技术——有限元方法（FEM）及其在MATLAB环境中实现的书籍。本书旨在为读者提供一个全面而深入的理解框架，从理论基础到实际应用，再到编程实践，层层递进，帮助读者掌握运用有限元方法解决复杂结构问题的能力。 本书内容涵盖： 一、有限元方法理论基础 引言与基本概念： 介绍有限元方法在工程领域的重要性、发展历程以及其核心思想。阐述离散化、单元、节点、形函数、插值函数、刚度矩阵、力向量等基本概念，为后续理论推导奠定基础。 连续体结构的离散化： 详细讲解如何将连续的结构离散化为有限数量的互不重叠的单元，并分析不同单元类型（如梁单元、桁架单元、平面应力/应变单元、板壳单元等）的几何描述和节点自由度。 单元刚度矩阵的推导： 深入探讨各种单元的刚度矩阵推导过程。这将包括弹性力学基本方程（如虚功原理、最小势能原理、瑞利-里兹法等）的应用，以及如何根据单元的几何形状和材料属性构建其刚度矩阵。重点讲解一维梁单元和二维平面单元的推导，并初步涉及三维实体单元。 整体刚度矩阵的组装： 讲解如何将各单元的局部刚度矩阵组装成整体刚度矩阵。这涉及到节点连接、坐标变换（全局与局部坐标系）、自由度识别和映射等关键步骤，是构建求解方程组的基础。 力的处理： 详细介绍载荷在有限元模型中的表示。包括节点集中力、分布载荷（如均布荷载、三角分布荷载）等如何转化为等效节点力。重点讲解如何通过虚功原理等方法将分布载荷转化为节点荷载。 边界条件的处理： 详细阐述在有限元模型中施加各种边界条件的方法。包括位移约束（固定端、简支端、滚动支座等）和力边界条件。介绍常用的处理方法，如高斯消元法、罚函数法等。 求解线弹性方程组： 讲解求解由整体刚度矩阵、位移向量和整体力向量组成的线性方程组 $K u = F$ 的基本方法。介绍直接求解法（如高斯消元法、LU分解）和迭代求解法（如共轭梯度法），并分析其优缺点及适用范围。 应力和应变计算： 在获得节点位移后，讲解如何通过单元内的插值函数和单元刚度矩阵的关系，计算单元内的应变和应力。这包括应变-位移关系和应力-应变关系（本构方程）的应用。 二、MATLAB 程序设计与实现 MATLAB 基础与数据结构： 简要介绍MATLAB的基本语法、矩阵运算以及在有限元分析中常用的数据结构，如单元信息矩阵、节点坐标矩阵、连接矩阵等。 单元刚度矩阵的MATLAB实现： 演示如何使用MATLAB编程实现不同类型单元（如梁单元、二维三角形/四边形单元）的刚度矩阵计算函数。强调模块化设计和代码复用。 整体刚度矩阵的组装MATLAB程序： 讲解如何编写MATLAB程序实现整体刚度矩阵的自动组装。重点演示如何根据单元连接信息和节点自由度，高效地完成矩阵的累加过程。 边界条件施加的MATLAB实现： 详细演示如何在MATLAB中实现各种边界条件的施加。包括如何修改整体刚度矩阵和力向量来反映位移约束和力的作用。 线性方程组求解的MATLAB调用： 介绍如何利用MATLAB内置的线性方程组求解函数（如 `` 运算符、`lu` 函数）来高效地求解节点位移。 应力应变后处理的MATLAB程序： 编写MATLAB程序实现对计算得到的节点位移进行后处理，计算单元内的应力、应变，并进行可视化显示（如位移云图、应力分布图）。 典型算例的MATLAB实现： 通过一系列具体的工程算例，如悬臂梁、框架结构、平面应力问题等，引导读者一步步编写完整的有限元分析程序。这些算例将涵盖不同的载荷类型和边界条件，加深读者对理论知识的理解和编程能力的锻炼。 面向对象的程序设计（可选）： 介绍如何使用MATLAB的面向对象编程思想来构建更具扩展性和可维护性的有限元分析框架，进一步提升程序设计的水平。 三、进阶主题与应用 坐标变换与单元类型： 深入探讨不同坐标系（局部、全局）下的单元刚度矩阵变换，以及更复杂的单元类型，如三维实体单元、壳单元等。 非线性有限元方法简介： 对材料非线性（塑性、屈服）、几何非线性（大变形）等进行初步介绍，并简要说明其在有限元方法中的处理思路。 模态分析与动力学响应： 介绍有限元方法在结构动力学分析中的应用，包括质量矩阵的构建、特征值问题的求解（模态分析），以及响应谱分析、瞬态动力分析等。 热应力与热传导分析： 讲解有限元方法在热分析中的应用，包括热传导方程的离散化、温度场计算、以及热应力的分析。 断裂力学与损伤力学简介： 简要介绍有限元方法在分析结构裂纹扩展和材料损伤方面的应用。 本书力求理论与实践相结合，通过详实的理论推导和清晰的MATLAB程序示例，帮助读者不仅理解有限元法的原理，更能熟练地运用MATLAB工具解决实际工程问题。本书适合土木工程、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的工程师阅读。

评分☆☆☆☆☆

有限元法现在是结构分析的主流技术，但多少有点被神秘化了，这本书告诉我们，有限元就是一行行的代码，任何人都可以编。

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评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为那些想在有限元领域深耕的工程师和研究生量身定制的宝典。它不仅仅停留在理论概念的阐述上，而是真正深入到了方法论的精髓。作者似乎非常了解读者在实际应用中会遇到的痛点，因此在讲解每一个单元的划分、插值函数选取以及刚度矩阵的构建时，都给出了详尽的、步步为棋的推导过程。我尤其欣赏它在数学严谨性和工程直观性之间找到的绝妙平衡点。读完前面几章，我对传统的结构力学知识有了全新的认识，特别是当我们将这些概念映射到编程实现层面时，那种“豁然开朗”的感觉，是其他只停留在公式罗列的教材无法给予的。书中对非线性问题的处理似乎也颇有建树，这对于处理材料塑性或大变形问题至关重要。如果你的目标是掌握有限元的核心技术并能独立开发求解器，这本书绝对是值得反复研读的。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，初次拿起这本书时，我对它的期望值并不高，以为它不过是市面上众多理论与编程混杂的教材之一。然而，当我深入阅读到关于编程实现和代码结构设计的章节时，我彻底改变了看法。作者在软件工程的视角下审视有限元算法的实现，这在传统教材中是极为罕见的。他不仅仅是给出了一个可以运行的脚本，而是深入探讨了模块化设计、数据结构的选择，以及如何有效地管理大型矩阵系统。这种强调软件健壮性和可维护性的做法，对于任何计划将有限元模型集成到商业软件或进行深度二次开发的人来说，都是极其宝贵的经验。它教会我们如何从“一次性解决方案”的思维跳脱出来，迈向“可扩展、可维护的工程系统”的构建。这本书确实在理论深度和实际编码实践之间架设了一座坚实的桥梁。

评分☆☆☆☆☆

我最近翻阅了这本关于结构分析和有限元方法的书籍，说实话，它的叙事方式和组织结构非常具有个人色彩，这使得阅读体验非常独特。它不像标准的教科书那样板着脸孔，反而更像是一位经验丰富的前辈在手把手地教你如何“动手”。书中对各种边界条件和载荷施加的讨论非常细致，特别是对于复杂几何模型下如何有效离散的见解，让人受益匪浅。虽然书中涉及的数学推导没有达到纯理论书籍那样繁复的程度，但它胜在实用性极强，总能紧密结合实际工程案例来解释抽象的数学概念。我感觉作者对教学的理解非常深刻，他知道在什么时候需要停下来，用一个简单的例子来巩固我们刚刚学到的复杂知识点。对于初入有限元领域的学习者来说，这本书无疑是一个非常友好的入门向导，能帮助他们快速建立起对这门学科的信心和基本框架。

评分☆☆☆☆☆

作为一名资深结构工程师，我对市面上大多数声称“全面”的有限元书籍都持保留态度，因为它们往往在数值稳定性或大型问题求解方面有所欠缺。然而，这本书在某些方面展现出了令人惊喜的深度。我特别关注了它关于求解器效率和算法选择的讨论部分——这才是区分理论学习和实际工程应用的关键。书中对迭代法和直接法的适用场景分析得鞭辟入里，这对于优化计算资源配置至关重要。我发现作者的视角非常开阔，他不仅关注“怎么算”，更关注“算得好不好”以及“算得快不快”。虽然这本书的篇幅不薄，但每一页的密度都非常高，信息量极大，需要读者投入相当的精力和专注度去消化。它不是那种可以快速翻阅的书籍，更像是一部需要定期回访的工具手册，每当你遇到新的难题时，总能在其中找到新的启发和解决方案的思路。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图示给我留下了非常深刻的印象。在讲解涉及几何变换和形函数插值的章节时，那些精心绘制的二维和三维示意图简直是教科书级别的示范。它们清晰地展示了单元内外的坐标映射关系，使得原本抽象的微积分概念变得异常直观易懂。我发现，很多时候，一个好的图胜过千言万语的公式推导，而这本书在视觉传达方面做得非常出色。此外，书中的章节过渡非常流畅自然，从基础的拉伸问题过渡到更复杂的剪切和扭转问题，逻辑链条始终保持清晰。它仿佛在引导读者进行一场精心设计的“认知漫步”，每走一步都有清晰的指示和美妙的风景（即新的知识点）。对于视觉学习者来说，这本书的价值是无可估量的，它极大地降低了理解复杂空间离散化的门槛。

评分☆☆☆☆☆

这书居然出版了

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这书居然出版了

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看完杆系单元和平面单元。后面的实体、等参、板壳就懵了。最后的动力问题有点意思。