工程力学计算机分析方法与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:中国建材工业出版社

作者:张善元、李珠、吴桂英、崔江余

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:1998-10-01

价格:36.0

装帧:简裝本

isbn号码:9787800906947

丛书系列:

图书标签:

• 计算力学5
• 工程力学
• 计算机分析
• 有限元
• 数值方法
• 结构力学
• 计算力学
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• 工程应用
• 仿真分析

现代结构动力学：理论、计算与工程实践 图书简介 本书聚焦于结构动力学领域的前沿理论、先进的计算方法及其在现代工程实践中的广泛应用。本书旨在为结构工程、土木工程、航空航天工程及机械工程等领域的专业人士和高年级本科生、研究生提供一本全面、深入且实用的参考指南。 核心理论体系：从基础到深入 本书建立在扎实的数学和物理基础之上，系统地阐述了结构动力学的基本原理。内容涵盖单自由度与多自由度系统的振动分析，重点讨论了连续体（如梁、板、壳结构）的振动特性，包括其模态分析、固有频率的确定以及振型函数的推导。 第一部分：单自由度系统动力学 自由振动与有阻尼自由振动： 详细分析了无阻尼和粘性阻尼系统的响应特性，引入了对数衰减率和临界阻尼比的概念。 受迫振动： 深入探讨了简谐激励下的稳态响应、频率响应函数（FRF）的意义，以及共振现象的机理与控制。 瞬态响应分析： 介绍了积分法（如Duhamel积分）在求解任意激励下系统响应中的应用。 第二部分：多自由度系统分析 运动微分方程的建立： 采用拉格朗日法和牛顿-欧拉法推导了离散化结构系统的运动方程，重点在于质量矩阵、刚度矩阵和阻尼矩阵的精确构建。 模态分析（Eigenvalue Problem）： 详尽阐述了特征值问题的求解方法，包括雅可比迭代法、子空间迭代法等，以获得系统的固有频率和振型。 模态叠加法： 这是解决复杂系统线性动力学问题的核心工具。本书详细论述了如何利用正交性将耦合的运动方程解耦，并进行有效的模态叠加计算，以确定系统的动态响应。 阻尼理论的深化： 除了粘性阻尼外，本书还探讨了瑞利阻尼、结构阻尼以及更符合实际工况的材料阻尼模型的建立与应用。 第三部分：连续体动力学与有限元方法基础 本部分是连接理论与现代计算的桥梁。 梁、板的运动方程： 针对工程中最常见的构件，推导了欧拉-伯努利梁和更精确的蒂莫申科梁的运动方程，并讨论了边界条件对动力特性的影响。 有限元离散化： 系统介绍了将连续结构转化为离散有限元模型的全过程，包括单元刚度、质量矩阵的组装。特别强调了动力学分析中质量矩阵的两种主要处理方式——一致质量矩阵（Consistent Mass Matrix）与集中质量矩阵（Lumped Mass Matrix）的选择与权衡。 非线性动力学： 概述了处理几何非线性和材料非线性问题的方法，包括大变形理论下的刚度更新，以及在时域积分中常用的Newmark-$eta$法、中心差分法等显式和隐式积分算法的稳定性和精度分析。 计算方法与数值实现 本书的特色在于其对“计算”的深度剖析，侧重于算法的实际操作性和性能优化。 模态求解算法的实践： 不仅停留在理论介绍，还对比了QR分解、Lanczos算法等在大型稀疏矩阵特征值求解中的效率和准确性。 时域积分的稳定性控制： 详细分析了各种时间积分方法的条件稳定性与无条件稳定性，特别是在求解高度非线性或高频响应问题时，如何选择合适的时间步长以保证计算的可靠性。 模态阻尼的有效性： 讨论了在模态分析中如何处理非比例阻尼（Non-Proportional Damping）问题，这在含有不同材料或连接件的复杂结构中尤为重要。 工程应用案例分析 本书通过一系列贴近实际的工程案例，展示了动力学分析在设计验证中的关键作用。 1. 地震工程应用： 详细解析了反应谱法（Response Spectrum Analysis）和时间历史分析（Time History Analysis）在建筑抗震设计中的实施流程，包括场地效应的考虑。 2. 风致振动与涡激振动： 针对高耸结构（如桥塔、烟囱），探讨了气动弹性效应的简化模型建立及对结构安全的影响。 3. 机械设备动力学： 针对转子动力学、往复式机械的冲击载荷分析，以及如何通过动力学优化手段减小振动和噪声。 4. 疲劳寿命评估中的动力学输入： 探讨随机振动理论（Random Vibration Theory）在评估随机载荷（如海洋环境、地震）下结构疲劳损伤中的应用。 目标读者与特色 本书内容严谨，覆盖面广，特别适合以下读者： 结构动力学课程的研究生或高年级本科生。 结构设计院、研究院所的工程师，希望深化对高级动力学计算方法理解的专业人士。 正在进行结构振动控制、健康监测（SHM）或基于振动识别的工程师和研究人员。 本书不仅仅是一本理论教材，更是一本面向工程实践的计算方法宝典，强调理论与数值方法之间的无缝衔接，确保读者能高效地利用现代计算工具解决复杂的动力学工程问题。本书的结构设计旨在引导读者从基础概念逐步深入到前沿的非线性与随机动力学分析，最终形成一套完整的现代结构动力学分析思维体系。

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这本书的封面设计倒是挺吸引人的，那种科技蓝和银灰色的搭配，给人一种专业、严谨的感觉。我当初拿到这本书，主要还是被“计算机分析方法”这个词吸引了。现在工程领域，尤其是力学方面，离不开计算机的辅助，无论是建模、仿真还是数据处理，都太重要了。我一直觉得，掌握了这些计算工具，才能真正深入理解复杂的力学问题，而不是停留在理论层面。想象一下，能够通过计算机模拟出结构的应力分布，预测其在不同载荷下的变形，甚至优化设计参数，这简直是工程师的“超能力”。我希望这本书能提供一些实用性的指导，比如如何选择合适的有限元软件，如何搭建分析模型，以及如何解读和验证仿真结果。毕竟，理论学得再好，如果不能应用到实际工程中，那也只是纸上谈兵。我对书中关于数值算法的介绍尤其感兴趣，比如迭代法、求解器等等，这些底层的东西了解得越多，就越能灵活运用软件，解决更复杂的问题。总的来说，我对这本书充满了期待，希望它能成为我学习和实践工程力学计算机分析的有力助手。

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这本书的目录结构给我的第一印象是层次分明，章节划分得比较合理，从基础的理论引入，到各种分析方法的介绍，再到实际的应用案例，循序渐进。我个人一直对结构动力学和振动分析比较感兴趣，因为在很多工程领域，动态载荷和共振是必须考虑的关键因素，稍有不慎就可能导致灾难性的后果。我希望这本书能深入探讨这方面的数值计算方法，比如如何建立和求解动力学方程，如何进行模态分析、瞬态响应分析和稳态响应分析。同时，我也想了解书中是否会涉及到一些高级的分析技术，比如非线性分析、断裂力学分析或者疲劳分析。这些都是现代工程设计中越来越重要的环节，能够帮助工程师更全面地评估结构的性能和寿命。除了理论和方法，我对书中“应用”部分的具体内容非常好奇，希望能看到一些真实世界的工程问题是如何通过计算机分析来解决的，比如某个大型桥梁的抗震分析，或者某个航空发动机叶片的应力分析。这些案例能让我更直观地感受到计算机分析在解决复杂工程问题中的强大力量。

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拿到这本书，我做的第一件事就是看看它在有限元分析（FEA）这个核心技术上有多深入。毕竟，FEA是目前工程力学计算机分析的主流方法。我希望这本书能详细讲解有限元法的基本原理，包括单元的选取、插值函数的构建、刚度矩阵的组推导以及方程的求解过程。更重要的是，我希望它能介绍如何将这些理论应用到具体的工程问题中，比如如何根据问题的几何形状和边界条件来选择合适的单元类型，如何正确地施加各种载荷和约束，以及如何理解和解读仿真结果中的应力、应变、位移等关键信息。我对书中关于网格划分的策略也很感兴趣，因为网格的质量直接影响到分析的精度和效率。如果能提供一些关于网格收敛性研究的指导，那就更好了。此外，这本书是否会涉及一些常用的有限元分析软件的操作技巧或者工作流程，例如Ansys、Abaqus等，这对我这种希望将理论与实践相结合的读者来说，非常有吸引力。能够通过实例学习软件操作，并且理解其背后的理论依据，将大大提升我解决实际工程问题的能力。

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拿到这本《工程力学计算机分析方法与应用》之后，我最先翻阅的是关于理论基础的部分，看看它在经典理论上有多少延伸和发展。毕竟，再先进的计算机分析，也离不开扎实的力学基本原理。这本书的名字里有“方法与应用”，这让我对它的实用性寄予厚望。我特别关注那些能够指导实际工程案例的部分，比如结构静力分析、动力学分析、以及热应力分析等。现在很多工程项目都要求在设计阶段就进行详细的仿真评估，以确保结构的安全性、可靠性和经济性。这本书如果能提供一些不同类型工程问题的分析思路和步骤，比如桥梁、建筑、机械零部件等，那对我来说就太有价值了。我喜欢那种能结合实际案例讲解理论的书籍，这样更容易理解抽象的概念，并且能够将所学知识迁移到实际工作中。我希望书中能有图文并茂的例子，清晰地展示模型的建立、边界条件的施加、载荷的设定以及结果的后处理过程。如果还能涉及一些优化设计的内容，那就更完美了，毕竟工程师的职责不仅是分析，更是要通过分析找到最优解。

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这本书的出版，无疑为我们这些在工程领域摸爬滚打的从业者提供了又一个学习和进步的机会。我个人在工作中经常会遇到一些计算量大、分析过程复杂的力学问题，传统的手算方法早已无法满足需求，因此对计算机分析方法的需求日益迫切。我特别关注书中是否会介绍一些高效的数值计算算法，能够快速准确地求解大规模的方程组，以及如何进行数值积分和数值微分。同时，我也希望能从中学习到如何对仿真结果进行有效的后处理和可视化，比如如何生成三维应力云图、变形动画，以及如何提取关键数据进行进一步的分析和报告。这些可视化的手段不仅能帮助我们更好地理解分析结果，也能更清晰地向客户或项目团队传达我们的设计理念和评估结论。此外，书中是否会涉及一些与现代工程技术相结合的内容，比如与人工智能、机器学习在力学分析中的交叉应用，或者一些高性能计算（HPC）在复杂仿真中的应用案例，这些前沿性的内容将有助于我们保持技术上的领先性。总而言之，我期待这本书能够提供一些实操性强、理论扎实的知识，帮助我们更好地利用计算机的力量来解决工程力学中的挑战。

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