The Finite Element Method, Volume 2, Solid Mechanics, 5th Edition pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:John Wiley & Sons

作者:O. C. Zienkiewicz

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2000-09-21

价格:USD 85.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780470395059

丛书系列:

图书标签:

• 有限元方法
• 固体力学
• 结构分析
• 数值分析
• 力学
• 工程力学
• 第五版
• FEM
• 计算力学
• 材料力学

《有限元方法（二）：固体力学（第五版）》 本书作为《有限元方法》系列的第二卷，深入探讨了有限元方法在固体力学领域的具体应用。本卷的第五版，在继承前版精髓的基础上，进行了全面的更新和修订，旨在为读者提供最前沿、最系统、最实用的固体力学有限元分析知识。 核心内容聚焦： 本书的核心内容围绕固体力学的基本理论和有限元法的离散化过程展开，旨在帮助读者掌握如何利用有限元法解决各类复杂的固体力学问题。 理论基础的深化： 本卷首先会回顾并巩固有限元方法的基本原理，包括变分原理、虚功原理等，并着重阐述它们在固体力学中的独特性质和应用。读者将深入理解应力、应变、位移之间的本构关系，以及在各种力学载荷（如力、位移、热载荷）作用下，材料的力学响应。 单元离散与插值： 详细介绍各种适用于固体力学的单元类型，从最基础的杆单元、梁单元，到更复杂的二维平面单元（三角形、四边形）、三维实体单元（四面体、六面体）等。书中会深入剖析单元的位移插值函数（形函数）的构造方法，以及这些函数如何影响计算精度和稳定性。 刚度矩阵的推导： 重点讲解如何根据单元几何形状、材料属性以及所选取的插值函数，推导出单元刚度矩阵。这部分内容将涵盖应变-位移关系、应力-应变关系（本构方程）以及虚功原理的应用，最终将连续体问题转化为离散的代数方程组。 整体方程的组装： 阐述如何将各个单元的单元刚度矩阵和单元节点载荷向量组装成全局刚度矩阵和全局节点载荷向量，形成描述整个结构响应的整体平衡方程。书中会详细介绍节点编号、自由度分配以及组装过程中的注意事项。 边界条件的施加： 详细介绍如何将各种类型的边界条件（如位移约束、力边界条件、对称性边界条件）有效地施加到整体方程中，以确保问题的唯一解。 方程求解与后处理： 介绍常用的线性方程组求解算法，如直接法（高斯消元法、Cholesky分解法）和迭代法，并分析它们的优缺点。在求解得到节点位移后，将详细讲解如何计算单元内的应力、应变以及其他重要的力学响应，并介绍可视化和结果分析的方法，帮助读者理解和评估计算结果。 特色与亮点： 丰富多样的单元类型： 除了传统的线性单元，本书还将深入介绍高阶单元、奇异性单元等，以及它们在解决特定力学问题中的优势。 非线性分析的引入： 针对实际工程中常见的材料非线性和几何非线性问题，本书会引入相应的理论和数值方法，例如塑性、蠕变、大变形等。 动力学分析的基础： 探讨有限元法在结构动力学问题中的应用，包括自由振动分析、模态分析、瞬态响应分析等，为读者理解结构的动态行为提供理论支撑。 热应力分析： 涵盖了温度场与位移场耦合的分析方法，解决由温度变化引起的应力和变形问题。 理论与实践相结合： 书中穿插了大量的实例和算例，这些实例涵盖了从简单的二维结构到复杂的工程部件，帮助读者巩固理论知识，并熟悉实际应用流程。 对数值稳定性和精度的深入探讨： 除了求解方法，本书还会关注单元的选择、网格的划分、插值函数的选取等对计算结果精度和稳定性的影响，引导读者做出最优的工程决策。 前沿课题的展望（可能涉及）： 依据第五版的特点，书中可能还会对近年来有限元方法在固体力学领域的新进展进行介绍，例如损伤力学、断裂力学、复合材料分析以及与现代计算技术的结合等。 适用读者： 本书适合于高等院校机械工程、土木工程、航空航天工程、材料科学与工程等相关专业的本科生、研究生，以及从事工程设计、结构分析、仿真计算的工程师和研究人员。 学习本书将使您能够： 深刻理解有限元方法在固体力学中的数学原理和物理意义。 熟练掌握构建和求解各类固体力学问题的有限元模型。 能够独立分析和评估复杂工程结构的应力、应变和位移。 为进一步学习更高级的力学分析技术奠定坚实的基础。 《有限元方法（二）：固体力学（第五版）》 将是您掌握这一强大工程分析工具不可或缺的参考书。

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我发现，相比于一些侧重于纯数学推导的有限元书籍，这本《固体力学》卷的内容更加贴近工业应用的需求。作者在讲解理论的同时，大量穿插了具体的工程案例，这些案例不仅限于简单的梁板结构，还延伸到了疲劳分析、断裂力学中的裂纹扩展模拟等尖端领域。例如，在讨论断裂韧性评估时，书中对于J积分和应力强度因子计算的有限元实现进行了详尽的阐述，这对于从事材料失效分析的工程师来说，提供了极具操作性的指导。虽然书中没有直接给出具体的商业软件操作步骤，但它提供的算法基础足以让人理解为什么特定软件会给出某个特定的输出结果，并且能够批判性地评估这些结果。这种深度和广度的结合，使得这本书的实用价值非常高，绝非纸上谈兵。

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这本厚重的《有限元方法，第2卷：固体力学，第5版》拿到手上，首先感受到的是它沉甸甸的分量，这绝不是一本可以轻松翻阅的入门读物。我之前接触过一些偏向于基础理论和简单结构分析的有限元教材，但这本书明显将重点放在了固体力学领域那些复杂且深入的议题上。我花了大量时间研究了其中关于非线性材料模型和接触问题的章节，感觉作者对这些前沿且充满挑战性的课题进行了非常细致的梳理。比如，在处理大变形问题时，作者详尽地阐述了不同应变描述（如Green-Lagrange和Eulerian描述）的优劣及其在有限元公式推导中的具体应用，这对于需要进行精确弹塑性分析的研究人员来说，无疑是宝贵的参考资料。书中对于单元选择的讨论也极其深入，不仅仅停留在介绍常用的四面体或六面体单元，更深入到了超收敛（superconvergence）和奇异性问题的处理上，这使得它更像是一本面向工程实践者和高级研究生的手册，而非仅仅是课堂教学的辅助材料。

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初次翻阅时，我被书中对数值稳定性和收敛性的大篇幅论述所吸引。在许多有限元教科书中，这些部分往往一带而过，只给出结论性的公式，但这本书却将推导过程展现得淋漓尽致，仿佛在引导读者亲手构建起理论大厦的每一块砖石。特别是关于混合有限元方法和浸入式边界处理（Immersed Boundary Methods）的介绍，让我对如何规避网格畸变和提高复杂几何体模拟的精度有了更直观的认识。我尝试对照书中的方法，自己推导了一个简单的三维弹性体单元的刚度矩阵，发现书中的解释清晰到几乎不需要额外的参考资料就能理解其背后的物理意义和数学逻辑。这种强调“知其所以然”的教学风格，极大地增强了我对算法的信心，不再满足于仅仅调用软件库函数，而是能更深层次地理解软件给出的结果是否可靠，尤其是在面对那些边界条件复杂、载荷分布不均匀的实际工程问题时。

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总的来说，阅读这本书的过程是一次对自身理论深度的全面检验和提升。它的篇幅巨大，内容密度极高，每一个章节都像是一个微型的专题报告，需要投入大量精力去细嚼慢咽。我尤其赞赏作者在维护理论严谨性的同时，保持了对工程直觉的强调，这在处理如接触摩擦、大转动等高度非线性的物理现象时显得尤为重要。尽管阅读体验要求读者具备较高的自律性和前期知识储备，但一旦攻克下来，它所带来的知识体系的完整性和对问题分析能力的提升是无可替代的。这本书无疑为固体力学有限元分析设定了一个相当高的标杆，绝对值得每一位严肃对待该领域的专业人士将其纳入案头必备的参考书目之中。

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这本书的结构安排极具匠心，它并没有将所有内容堆砌在一起，而是采取了一种循序渐进但又相互关联的布局。从一开始对基本力学平衡方程的张量表示，到后续对各种本构关系（如线弹性、粘弹性、塑性）的有限元离散化，每一步过渡都显得水到渠成。我特别欣赏作者在处理动力学问题时的严谨态度，无论是显式积分还是隐式积分方法，书中都详细分析了各自的稳定性和计算成本，并提供了在不同时间尺度下进行动态分析的实用建议。然而，对于初学者来说，这可能也是一个门槛。我感觉，如果缺乏扎实的变分原理和矩阵代数基础，直接跳到这本书的后半部分，可能会感到吃力，很多地方需要反复阅读和对照其他基础读物才能完全消化。它更适合作为一本进阶参考书，来深化那些在初级课程中只是被简单提及的概念。

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