有限元方法：固体力学和结构力学(第7版 英文版) 9787510098499 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[英] O.C.Zienkiewicz，R.L.T 著

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出版社： 世界图书出版公司

ISBN：9787510098499

商品编码：14868078478

包装：平装

出版时间：2015-07-01

基本信息

书名:有限元方法：固体力学和结构力学(第7版 英文版)

定价：145.00元

售价：97.2元,便宜47.8元,折扣67

作者: O.C.Zienkiewicz,R.L.Taylor,D.D.Fox

出版社：世界图书出版公司

出版日期：2015-07-01

ISBN：9787510098499

字数：

页码：624

版次：7

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

内容提要

《有限元方法：固体力学和结构力学（第7版 英文版）》重点讲述了成功的结构分析和模拟所的核心知识和数学、分析工具，因此该书是研究生、科研工作者和工程师选择的。

目录

List of Figures
List of Tables
Preface

CHAPTER 1 General Problems iSolid Mechanics and
Nonlinearity
1．1 Introduction
1．2 Small deformatiosolid mechanics problems
1．2．1 Strong form of equation： Indicial notation
1．2．2 Matrix notation
1．2．3 Two-dimensional problems
1．3 Variational forms for nonlinear elasticity
1．4 Weak forms of governing equations
1．4．1 Weak form for equilibrium equation
1．5 Concluding remarks
References

CHAPTER 2 GalerkiMethod of Approximation： Irreducible
and Mixed Forms
2．1 Introduction
2．2 Finite element approximation： Galerkimethod
2．2．1 Displacement approximation
2．2．2 Derivatives
2．2．3 Strain-displacement equations
2．2．4 Weak form
2．2．5 Irreducible displacement method
2．3 Numerical integration： Quadrature
2．3．1 Volume integrals
2．3．2 Surface integrals
2．4 Nonlinear transient and steady-state problems
2．4．1 Explicit Newmark method
2．4．2 Implicit Newmark method
2．4．3 Generalized midpoint implicit form
2．5 Boundary conditions： Nonlinear problems
2．5．1 Displacement condition
2．5．2 Tractiocondition
2．5．3 Mixed displacement/tractiocondition
9．6 Mixed or irreducible forms
2．6．1 Deviatoric and meastress and straiponents
2．6．2 A three-field mixed method for general constitutive models
2．6．3 Local approximatioofp and 0
2．6．4 Continuous u-p approximation
2．7 Nonlinear quasi-harmonic field problems
2．8 Typical examples of transient nonlinear calculations
2．8．1 Transient heat conduction
2．8．2 Structural dynamics
2．8．3 Earthquake response of soil structures
2．9 Concluding remarks
References

CHAPTER 3 Solutioof Nonlinear Algebraic Equations
3．1 Introduction
3．2 Iterative techniques
3．2．1 General remarks
3．2．2 Newton's method
3．2．3 Modified Newton's method
3．2．4 Incremental-secant or quasi-Newtomethods
3．2．5 Line search procedures： Acceleratioof convergence
3．2．6 'Softening' behavior and displacement control
3．2．7 Convergence criteria
3．3 General remarks： Incremental and rate methods
References

CHAPTER 4 Inelastic and Nonlinear Materials
4．1 Introduction
4．2 Tensor to matrix representation
4．3 Viscoelasticity： History dependence of deformation
4．3．1 Linear models for viscoelasticity
4．3．2 Isotropic models
4．3．3 Solutioby analogies
4．4 Classical time-independent plasticity theory
4．4．1 Yield functions
4．4．2 Flow rule （normality principle）
4．4．3 Hardening/softening rules
4．4．4 Plastic stress-strairelations
4．5 Computatioof stress increments
……

作者介绍

文摘

序言

固体力学与结构分析前沿：理论、模型与数值实现 简介 本书旨在为固体力学与结构分析领域的学者、工程师及高年级学生提供一套全面、深入且与时俱进的理论与计算方法论基础。聚焦于材料行为的本构描述、结构响应的精确预测以及复杂问题的数值求解策略，本书涵盖了从经典理论到现代计算方法的关键进展。我们力求构建一座理论深度与工程应用之间的坚实桥梁，强调物理直觉的培养与数学严谨性的结合。 第一部分：固体力学的基本原理与本构关系 本部分从最基本的变形与应力概念入手，系统阐述了描述连续介质运动与平衡的数学框架。 1. 连续介质力学基础： 详细介绍了描述物体变形的几何量——有限应变理论与小变形假设下的线性化应变张量。平衡方程（静力平衡与动力学平衡）被推导并以张量形式表达，为后续的本构关系和求解奠定基础。应力状态的描述，包括柯西应力张量及其在不同坐标系下的转换，是理解材料内在力的核心。同时，对涉及边界条件和初始条件的讨论，确保了问题的完整性描述。 2. 材料本构关系： 本构理论是连接外部载荷与内部响应的关键环节。本书深入探讨了线弹性材料的本构模型，详述了各向同性材料的杨氏模量与泊松比的物理意义及其在三维空间中的本构矩阵（C 矩阵）。针对工程中常见的各向异性材料，如复合材料和晶体材料，介绍了广义胡克定律（Generalized Hooke's Law）及其在不同坐标系下的表示。 3. 高级本构理论： 超越线弹性范围，本书详细解析了塑性理论的基石。屈服准则（如冯·米塞斯、德斯海斯）的几何意义被清晰阐述。针对金属材料，阐述了流动法则（Flow Rule）和硬化准则（Hardening Rule）在描述不可逆变形中的作用。对于粘弹性材料，引入了蠕变（Creep）和应力松弛（Stress Relaxation）的概念，利用松弛函数和蠕变柔量描述时间依赖性行为。高级部分还会触及断裂力学的基础概念，如应力强度因子和能量释放率，为材料损伤分析做铺垫。 第二部分：结构分析的经典理论与稳定性 本部分将理论力学应用于宏观结构体系，探讨梁、板、壳的受力特性及其弹性稳定性。 4. 梁与杆件理论： 详细回顾欧拉-伯努利梁理论和铁木辛柯梁理论的适用范围及其差异，特别是对剪切变形的修正。平衡微分方程的推导过程清晰，并提供了求解简支梁、固端梁等经典边界条件下挠度和内力的解析方法。对于扭转问题，引入了圣维南（St. Venant）扭转理论，讨论了非圆形截面的应力分布。 5. 薄板与薄壳理论： 板理论（Kirchhoff-Love 和 Mindlin-Reissner）是结构工程的支柱。本书侧重于薄板的弯曲问题，推导了四阶平衡微分方程，并探讨了在均匀载荷和集中载荷作用下的解法。对于壳体，基于曲率变化和中性面假设，给出了诺奇（Naghdi）或类似的一阶壳理论，强调了膜应力与弯曲应力的耦合效应，这对于压力容器和航空航天结构至关重要。 6. 结构稳定性分析： 结构失稳是工程安全关注的核心。本部分重点讲解欧拉屈曲理论，推导了理想柱的临界屈曲载荷。引入了欧拉公式的局限性，并讨论了实际结构中不完善性（如初始弯曲、偏心荷载）对屈曲行为的影响。能量法在确定临界载荷中的应用（如瑞利-里兹法）作为一种强大的数值工具被介绍。 第三部分：数值计算方法在固体力学中的应用 鉴于实际工程问题的复杂性，本部分系统性地介绍了求解偏微分方程（PDEs）的现代数值技术。 7. 有限差分法（FDM）的回顾与局限： 虽然本书重点在于更通用的方法，但对FDM在简单网格结构中的应用进行简要概述，以建立数值离散化的基本概念，并指出其在处理复杂几何形状和非线性边界条件时的固有困难。 8. 有限元方法（FEM）的理论基石： 有限元法是本书数值部分的核心。详细阐述了变分原理（如虚功原理、最小势能原理）在推导有限元方程中的应用。重点在于形函数（Shape Functions）的选择及其对结果精度和稳定性的影响。单元刚度矩阵的组装过程被详尽分解，从点载荷到分布式载荷，再到本构关系代入的完整流程。 9. 非线性有限元分析： 真实世界的力学问题往往涉及非线性，这要求迭代求解。本书深入探讨了几何非线性（大变形）、材料非线性（塑性、超弹性）和接触非线性。详细介绍了牛顿-拉夫逊（Newton-Raphson）法及其修正形式（如线搜索方法）在求解非线性平衡方程中的应用。收敛准则（残差范数、位移增量）的工程意义被着重强调。 10. 高级数值主题： 为了应对前沿挑战，本书还涉及了现代计算力学的一些关键领域。例如，对显式和隐式时间积分方案在动力学问题中的比较分析，特别是中心差分法和Newmark-$eta$法的稳定性与精度权衡。此外，对网格依赖性、网格重划分（Remeshing）技术以及如何处理复杂接触界面（如摩擦接触）的数值策略进行了深入讨论。 总结 本书的结构设计旨在引导读者从微观的本构行为理解，过渡到宏观的结构响应预测，最终掌握利用先进数值工具解决复杂工程问题的能力。它不仅是一本理论参考书，更是一份连接理论与实践的实用指南，鼓励读者批判性地评估计算结果的可靠性与物理合理性。通过系统的学习，读者将能够熟练驾驭现代工程力学分析的核心方法论。

评分☆☆☆☆☆

坦白说，这本书的阅读门槛确实不低，对于只有基础微积分知识的读者来说，可能需要付出额外的努力。我感觉作者似乎预设了读者已经对高等数学和经典弹性力学有了一定的熟悉度。在某些章节，比如涉及到变分原理的推导时，行文节奏非常快，如果不是反复研读，很容易在逻辑链条上跟丢。不过，一旦克服了初期的困难，你会发现这种“快”恰恰体现了作者对内容组织的高度自信和精炼。它省略了许多不必要的“啰嗦”，直击核心的数学本质。我尤其欣赏它在讨论更高维问题时，如何通过类比低维情况来构建直觉，这种教学方法极大地减轻了复杂几何描述带来的认知负担。对于有志于从事结构动力学或热应力分析的读者，这本书提供的理论框架是无可替代的基石。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧和纸张质量让人感到非常舒适，长时间阅读也不会有明显的视觉疲劳。从内容编排上看，它具有极强的逻辑自洽性，章节之间衔接自然流畅，几乎没有突兀感。作者在引入“形函数”（Shape Functions）的概念时，处理得极为细致，不仅给出了常用的插值函数形式，还深入讨论了形函数所必须满足的几何不变性和唯一性要求，这才是真正理解有限元精髓的关键所在。我特别留意了书中关于“刚度矩阵的装配”这一核心计算步骤的描述，它清晰地展示了局部刚度与整体结构之间的映射关系，让我对“有限元”这个名字的由来有了更深刻的理解。这本书更像是一份详尽的知识地图，它不仅告诉你“怎么做”，更重要的是告诉你“为什么必须这样做”，对于构建完整的、系统的知识体系非常有帮助。

评分☆☆☆☆☆

作为一本历经数次修订的经典教材，它最让人称道的一点就是与时俱进。虽然核心理论经久不衰，但书中对现代计算工具的应用和软件实现层面的讨论却从未落后。我发现它在讲解数值稳定性和误差分析时，采用了非常现代的视角，这在老旧的教材中是看不到的。书中的例题设计得非常巧妙，它们并非简单的代数练习，而是模拟了真实的工程场景，每道题的求解过程都像是一次完整的工程分析流程。我尝试着手动推导了几个简单的梁单元的刚度矩阵，书中的步骤清晰到几乎不需要额外的参考资料就能完成。此外，它对各种边界条件的物理意义和数学表达也做了详尽的梳理，避免了初学者在实际应用中常见的误解。这是一本将理论深度和工程实践完美结合的典范之作。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计简洁大气，透露着一种严谨的学术气息。内页的排版也相当清晰，图文并茂的讲解方式让我这个初学者也能比较轻松地跟上作者的思路。尤其是那些复杂的数学推导，作者似乎总能找到一种既不失严谨性又能让读者理解的表达方式，这在很多同类教材中是很难得的。我特别喜欢它在引入新概念时，总会先给出一些直观的物理图像，这极大地帮助了我建立起对有限元方法的宏观认识，而不是一头扎进晦涩的公式里。书中对基础理论的阐述非常扎实，从最小势能原理到刚度矩阵的构建，每一步都交代得非常清楚。读完前几章，我感觉自己对“力”和“形变”之间的关系有了全新的认识，这对我后续学习更复杂的力学问题打下了坚实的基础。总的来说，这是一本非常适合作为入门教材的经典著作，阅读体验远超我的预期。

评分☆☆☆☆☆

这本教材的深度和广度都令人印象深刻，绝非市面上那些只停留在表面操作层面的“速成指南”。它深入剖析了固体力学和结构分析中有限元方法的理论内核，对于那些希望真正掌握这门技术而非仅仅学会使用软件的人来说，简直是宝藏。作者在处理材料非线性、接触问题等前沿和难点时，展现了深厚的学术功底。我印象最深的是它关于单元选择和网格划分策略的讨论，这部分内容通常被简化处理，但在这里却被系统地、批判性地进行了分析，指出了不同方法在精度和效率上的权衡。阅读过程中，我经常需要停下来，对照我之前学过的经典力学知识，进行反复的思考和验证，这极大地锻炼了我的分析能力。对于有一定基础的研究生来说，这本书提供的视角和深度，足以支撑起一篇高质量的研究论文。