有限元方法：流体力学（第7版） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[英] O.C.Zienkiewicz（O.C.辛克维奇） 著

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• 有限元方法
• 流体力学
• 计算流体力学
• CFD
• 数值分析
• 工程计算
• 流体动力学
• 第七版
• 高等教育
• 专业书籍

出版社： 世界图书出版公司

ISBN：9787510098512

版次：7

商品编码：11908889

包装：平装

开本：16开

出版时间：2016-04-01

用纸：胶版纸

内容简介

　　该书综述了有限元方法在流体力学中的应用。在介绍对流稳定程序、稳态及瞬态方程以及流体力学方程的数值解之前，先对所有相关的偏微分方程作了一个有益的概述。该书对基本特征有限元分裂（CBS）方法作了详细的介绍和讨论，随后深入地介绍了不可压缩和可压缩流体力学、多孔介质流动力学、浅水流动力学以及长、短波的数值解。全书作了更新，并且新版本中增加了2章关于包括一维和多维问题的流体-结构耦合和生物流体动力学。

作者简介

　　O.C.Zienkiewicz，有限元数值方法研究的先驱者之一，长期处于世界前沿，对现代数值计算中的有限元法作出了系统性和创造性的开拓和发展，在有限元法许多具方向性的重大进展上都作出了重要贡献。

前言/序言

固体力学与结构分析：有限元技术的深度应用（第3版） 作者：[虚构作者姓名 A], [虚构作者姓名 B] 出版社：[虚构出版社名称] 出版年份：2023 --- 内容简介 本书《固体力学与结构分析：有限元技术的深度应用（第3版）》旨在为高等工程教育和专业工程师提供一套全面、深入且高度实用的有限元方法（FEM）教材，专注于固体力学、结构动力学以及复杂材料行为的数值模拟。本书摒弃了对流体力学基础的冗余描述，而是将全部篇幅聚焦于处理线弹性、弹塑性、粘弹性材料，以及在静态、瞬态和模态分析中的结构响应预测。 本修订版在继承前两版严谨数学基础的同时，引入了最新的计算技术和行业前沿的建模实践，特别加强了对非线性问题的处理能力和高性能计算（HPC）环境下的应用技巧。全书结构清晰，从最基本的变分原理出发，逐步深入到实际工程问题的求解流程与结果后处理。 第一部分：有限元方法的数学与理论基础（着重于固体力学） 本部分为理解复杂结构分析奠定坚实的理论基础，重点在于位移法和能量原理在固体力学中的应用。 第1章：固体力学的基本方程与变分原理 本章回顾了连续介质力学的基本假设，详细推导了三维弹性体的平衡微分方程、应力-应变关系（广义胡克定律）和几何方程。重点阐述了虚功原理（Principle of Virtual Work）和哈密顿原理（Hamilton's Principle）在建立有限元弱形式中的核心地位。区别于流体力学中常用的散度定理形式，本章侧重于应力-应变梯度和位移边界条件的兼容性要求。 第2章：单元选择、插值函数与刚度矩阵的构建 深入探讨了有限元离散化的核心——形函数（Shape Functions）的选择，包括线性、二次和更高阶的拉格朗日单元及iCo/h-Adaptivity的概念。针对结构问题，详细推导了常刚度矩阵（Constant Stiffness Matrix）的构建过程，尤其关注了四边形、六面体单元（如CST, Q4, H8）的应变场假设及其对数值精度的影响（如剪切锁定现象的分析，此现象在流体力学网格畸变处理中表现形式不同）。本章严格区分了力学量（应力、应变）的计算与场变量（位移）的插值。 第3章：处理边界条件与约束 本章详细讨论了如何在有限元框架内施加位移边界条件（Dirichlet Boundary Conditions）和力边界条件（Neumann Boundary Conditions）。特别关注了约束方程（Constraints）的处理，包括使用罚函数法、拉格朗日乘数法处理节点间复杂的几何连接（如刚性连接、铰接）和对称性约束。 第二部分：结构静力学与线性分析 本部分聚焦于最常见的结构静力学问题，展示如何利用有限元模型求解实际工程结构中的应力、应变和位移。 第4章：线性静力学分析与求解器 系统讲解了全局刚度矩阵的组装过程（Assembly Procedure）以及线性方程组 $[K]{u} = {F}$ 的求解技术。涵盖了直接求解法（如Cholesky分解、LU分解）和迭代求解法（如共轭梯度法、GMRES）。重点讨论了大规模结构问题中稀疏矩阵存储和优化的策略。 第5章：应力分析与后处理 分析求解位移向量后，如何准确计算单元内部的应力和应变，以及如何处理应力奇异性。详细介绍了常用失效准则，如冯·米塞斯（Von Mises）、最大主应力理论，并讲解了如何通过平滑技术（Smoothing Techniques）来获取更可靠的工程应力结果。 第6章：二维/三维应力分析的特例 针对平面应力、平面应变以及轴对称问题，详细推导了简化后的本构关系和单元方程，展示了如何通过选择恰当的单元维度来提高计算效率。 第三部分：高级结构分析与非线性问题 本部分是本书的核心亮点，全面覆盖了结构工程中日益重要的几何非线性和材料非线性问题。 第7章：几何非线性：大变形理论与牛顿-拉夫森法 详细阐述了结构分析中几何非线性产生的根源（如曲率变化、应力硬化对刚度的影响）。系统推导了真应力（True Stress）和更新的拉格朗日描述（Updated Lagrangian Formulation）下的非线性刚度矩阵。重点讲解了牛顿-拉夫森迭代法（Newton-Raphson）及其修正形式（如Line Search、Arc-Length Methods）在求解载荷-位移曲线上的应用，并分析了收敛性问题。 第8章：材料非线性：弹塑性与粘弹性模型 深入探讨了材料行为的复杂性。重点介绍了弹塑性分析，包括屈服准则（Tresca, Von Mises）、流动法则和硬化规律（随动硬化、各向同性硬化）。详细讨论了增量本构关系（Incremental Constitutive Relations）的建立，以及在时间步内如何保证解满足屈服面条件。同时，对粘弹性（Viscoelasticity）和粘塑性（Viscoplasticity）模型在高温或蠕变问题中的有限元实施进行了深入分析。 第9章：模态分析与结构动力学基础 本章从运动方程 $[M]{ddot{u}} + [C]{dot{u}} + [K]{u} = {F(t)}$ 出发，系统研究了自由振动（本征值问题，求解特征频率和模态振型）和受迫振动问题。详细推导了质量矩阵（Mass Matrix）的构建，并对比了集中质量（Lumped Mass）和一致质量（Consistent Mass）矩阵的优劣。 第10章：瞬态动力学响应 讲解了处理含阻尼的瞬态问题，如冲击、碰撞或地震载荷响应。重点比较了中心差分法（Central Difference Method）等显式积分方案与Newmark-Beta法、HHT法等隐式积分方案的稳定性和精度。 第四部分：高级应用与数值实现技巧 第11章：网格质量与误差估计 超越网格划分本身，本章侧重于后验误差估计（如Zienkiewicz-Zhu (ZZ) 误差估计器）。讨论了如何利用局部网格细化（h-refinement）和高阶插值（p-refinement）来高效地优化计算资源分配，确保工程精度。 第12章：复合材料与损伤力学 本章专门介绍处理层合板（Laminates）和纤维增强复合材料的有限元建模，包括经典层合板理论（CLT）的有限元实现，以及如何引入渐进损伤模型（Progressive Damage Models, PDM）来模拟材料的失效过程。 --- 适用对象 本书适合具有扎实微积分、线性代数和基本固体力学知识的研究生、高年级本科生，以及在结构工程、航空航天、机械设计和土木工程领域从事有限元分析的专业工程师。 本书特点： 完全聚焦固体和结构领域，不涉及任何流体动力学或流固耦合的初始设置和迭代格式。 强化非线性分析，提供严谨的理论推导和实用的数值实现指南。 提供丰富的算例和MATLAB/Python伪代码示例（不依赖特定商业软件），帮助读者理解算法的实际运行机制。

评分☆☆☆☆☆

我是一名在读的博士生，研究方向涉及复杂多相流的数值模拟。在寻找合适的参考书时，我试阅了好几本，最终被《有限元方法：流体力学（第7版）》深深吸引。这本书最大的亮点在于其深度和广度。它不仅仅是对有限元方法的罗列，更是对流体力学背景下各个关键问题的深入探讨。比如，关于湍流模型在有限元框架下的应用，书中就给出了非常详尽的阐述，从RANS到LES，再到DNS，作者都一一进行了细致的分析和比较，并指出了不同模型在实际应用中的优劣。此外，书中对非牛顿流体、可压缩流体等特殊流体的处理方法也有精彩的讲解，这对于我后续的研究非常有帮助。作者的写作风格严谨而富有条理，逻辑清晰，即使是复杂的数学推导，也力求让读者能够理解其背后的物理意义。这本书的参考文献也十分丰富，为进一步深入研究提供了宝贵的线索。我认为，对于任何想要在流体力学数值模拟领域有所建树的研究人员来说，这本书都是必不可少的。

评分☆☆☆☆☆

我是一名学习土木工程的本科生，课程中涉及到了流体chanics，而老师推荐的这本《有限元方法：流体力学（第7版）》给我留下了深刻的印象。虽然一开始我对“有限元方法”这个概念感到陌生，但书中通过大量图示和清晰的语言，将复杂的理论变得容易理解。它没有直接给出复杂的公式，而是先从简单的几何形状入手，讲解如何将其离散化，然后如何构建方程组。我尤其喜欢书中关于流体动力学方程的推导过程，它让我明白了为什么我们需要用数值方法来求解这些方程，以及这些方程的物理意义。书中还介绍了一些实际的应用案例，比如桥梁附近的流体流动、水坝的渗流问题等，这些都让我觉得学习有限元方法非常有趣，并且与我的专业知识紧密相关。这本书让我对流体力学有了全新的认识，也激发了我对计算科学的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

这本书简直是为我量身定做的！我一直对流体力学和数值模拟的交叉领域充满兴趣，但苦于找不到一本既能深入浅出讲解理论，又能贴合实际工程应用的教材。这本《有限元方法：流体力学（第7版）》完全满足了我的需求。它以一种非常系统化的方式，从最基础的物理方程开始，一步一步引导读者理解有限元方法是如何应用于求解复杂的流体问题的。书中对各种边界条件、初始条件的设置，以及离散化技术的详细讲解，都让我受益匪浅。更重要的是，作者在介绍理论的同时，并没有忽视实际操作的细节，例如网格生成、收敛性分析、后处理等，这些都是在实际应用中至关重要的一环。我尤其喜欢书中大量的例子，每一个例子都清晰地展示了理论在实践中的应用，并且作者还提供了相应的代码实现思路，这对于我这种希望动手实践的学习者来说，简直是无价之宝。读完这本书，我对求解Navier-Stokes方程、进行CFD模拟的信心大大增强，感觉自己已经掌握了一套强大的工具来分析各种流体现象。

评分☆☆☆☆☆

作为一名多年从事计算流体动力学（CFD）开发的工程师，我一直在寻找一本能够帮助我提升理论水平，同时又能指导实际工程应用的“圣经”。《有限元方法：流体力学（第7版）》无疑就是这样一本著作。与许多市面上偏重于特定软件操作的书籍不同，这本书深入探讨了有限元方法的核心原理，这使得我能够理解软件背后的逻辑，而不是简单地成为一个“按钮操作员”。书中关于网格质量对计算精度的影响、不同数值格式的收敛性分析，以及如何有效地处理非线性问题，都给我带来了深刻的启发。尤其是在处理复杂几何形状和耦合场问题时，书中提供的思路和方法论，让我能够更有针对性地优化我的数值模型，从而提高计算效率和结果的准确性。这本书让我对流体力学数值模拟有了更深层次的理解，也让我对未来更复杂的工程挑战充满了信心。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我之前对有限元方法一直有些畏惧，觉得它理论深奥，计算复杂。直到我翻开了这本《有限元方法：流体力学（第7版）》，我的看法才发生了彻底的改变。作者的叙述方式非常平易近人，仿佛一位经验丰富的老师在耐心指导。他从最基础的单元划分、插值函数讲起，循序渐进，一点点地构建起整个有限元求解框架。我特别欣赏书中对“弱形式”的解释，这常常是初学者感到困惑的地方，但书中通过直观的类比和清晰的数学推导，让我豁然开朗。而且，书中并没有停留在理论层面，而是紧密结合流体力学的具体问题，例如如何将速度和压力耦合求解，如何处理质量守恒方程等。这种理论与实践相结合的编排方式，让我在学习过程中始终充满动力。这本书就像一盏明灯，照亮了我通往有限元方法的道路，让我不再感到迷茫和无从下手。

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正版图书，活动入手太划算啦！经典之作，仔细阅读

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不错~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

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以后都来京东买

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书挺好的，用了券，也挺省钱的，不错，以后还在京东买书。

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买了很多书，方便！

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有限元无所不能，了解一下

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很好的有限元书，非常值得拥有。

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