有限元法：理論、格式與求解方法（第2版）.上. pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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Klaus-Jürgen，Bathe，軒建 著

圖書標籤:

• 有限元法
• 數值分析
• 計算力學
• 結構力學
• 科學計算
• 工程分析
• 高等教育
• 教材
• 數學模型
• 算法

齣版社： 高等教育齣版社

ISBN：9787040453645

版次：1

商品編碼：11966297

包裝：平裝

齣版時間：2016-08-01

用紙：膠版紙

頁數：514

內容簡介

　　有限元法是當今工程分析和科學研究不可或缺的方法。有限元法在科學計算領域不僅實用，而且高效，應用廣泛。本書是Finite Element Procedures.2nd edition的中文版，原著是一本經典的、具有顯著深度和廣度的有限元著作。本書共12章，分上、下捲，上捲包括1~5章，下捲包括2~12章。本捲主要內容包括：基於固體力學和結構力學的非綫性有限元分析，傳熱、場和不可壓縮流體流動問題的有限元分析，靜態分析中平衡方程組的求解，動力學分析中平衡方程求解，特徵問題的求解基礎，特徵問題的解法，以及有限元法的實現。本書所介紹的方法通用、可靠和有效，強調理論與實踐結閤。本書配有大量輔助資料，讀者可通過掃描封底的二維碼下載。本譯著忠實原著，完整保留其特色，可為模擬科學和工程領域的應用數學傢和工程師研究與開發提供參考，也可為相關課程的教學使用。

深入解析現代工程分析的基石：有限元法：理論、格式與求解方法（第2版）.下 圖書簡介 《有限元法：理論、格式與求解方法（第2版）.下》是係統性闡述有限元方法（FEM）從基礎理論到高級應用的權威著作的下冊。如果說上冊奠定瞭堅實的數學和物理基礎，詳細梳理瞭變分原理、形函數構造及基本單元的推導，那麼本下冊則將焦點完全轉嚮瞭實際工程問題的處理、數值計算的復雜性、以及現代有限元軟件的應用與結果評估。本書旨在為結構工程、熱力學、流體力學、電磁學等領域的工程師、研究人員和高年級學生提供一套完整、深入且具有高度實用價值的知識體係。 本書的結構設計充分考慮瞭理論的遞進性和應用的廣闊性。在繼承瞭第2版核心理念——即強調對有限元公式的深刻理解而非僅僅停留在軟件操作層麵——的基礎上，下冊深入探討瞭更復雜、更具挑戰性的工程問題求解策略。 第一部分：高級單元技術與非綫性問題求解 下冊伊始，本書便著手解決一維和二維單元在處理實際工程挑戰時遇到的局限性。 1. 高階單元與單元選擇策略： 本部分詳盡介紹瞭形函數的選擇如何影響解的精度和計算效率。重點分析瞭二次、三次及更高階單元（如拉格朗日單元、帕德單元）的構造、剛度矩陣的集成，以及它們在處理應力奇異點和梯度變化劇烈區域時的優勢。同時，係統討論瞭“奇異單元”和“減縮積分單元”的引入，解釋瞭剪切鎖定（Shear Locking）和體積鎖定（Volumetric Locking）現象的物理根源及其對應的數值修正方法，如混閤公式法（Mixed Formulations）的應用。 2. 接觸分析與大變形問題： 現代工程中，部件間的相互作用至關重要。本章深入探討瞭接觸單元的數學建模，包括法嚮接觸算法（如罰函數法、增廣拉格朗日法）和切嚮摩擦模型的實現。對於大變形、大鏇轉問題，本書詳細闡述瞭非綫性幾何的引入，解釋瞭應變張量的選取（如Green-Lagrange應變張量）及其在有限元框架下的離散化過程，確保瞭在結構發生顯著幾何變化時計算結果的準確性。 3. 結構非綫性與本構模型： 本部分是應用的核心。它聚焦於材料非綫性、幾何非綫性與接觸非綫性的耦閤求解。在材料方麵，本書不僅涵蓋瞭經典的彈塑性模型（如Von Mises、Tresca屈服準則），還引入瞭更復雜的本構關係，例如粘彈性、粘塑性以及損傷力學模型。求解策略方麵，本書詳細分析瞭非綫性迭代方法，包括牛頓法、修正牛頓法和準牛頓法（如BFGS算法），並著重討論瞭收斂性判斷、步長控製策略（如弧長法、綫搜索）在實際求解流程中的重要性，這是確保復雜非綫性問題能夠成功收斂的關鍵。 第二部分：瞬態分析與場耦閤方法 有限元方法的應用早已超越瞭靜態平衡的範疇。本部分為動態響應和多物理場耦閤提供瞭堅實的理論基礎。 4. 瞬態動力學求解： 本書係統梳理瞭瞬態問題的離散化過程，從半離散化的常微分方程組齣發，詳細比較瞭隱式積分方法（如Newmark-$eta$法、中心差分法）和顯式積分方法（如前嚮歐拉法）的穩定性、精度和計算成本。特彆強調瞭模態疊加法在求解綫性瞬態問題中的應用，以及如何處理非綫性動力學問題中的剛度矩陣時變性。 5. 熱-結構耦閤與擴散問題： 工程中熱量和力的相互影響普遍存在。本章探討瞭瞬態熱傳導方程與結構動力學方程的耦閤求解。講解瞭單嚮耦閤（熱場影響結構剛度）和雙嚮耦閤（熱-機耦閤）的有限元實現流程，包括時間步上的交錯求解策略和完全耦閤求解策略的優劣權衡。同時，簡要介紹瞭擴散問題（如汙染物遷移）的有限元格式，強調瞭擴散項在矩陣構建中的特殊處理。 第三部分：網格技術、誤差估計與後處理 一個優秀的有限元解，其質量高度依賴於網格的質量和對誤差的控製。本部分關注如何“做好”仿真。 6. 高級網格劃分與適應性方法： 本書詳細區分瞭結構化網格和非結構化網格的生成技術，並探討瞭四麵體、六麵體網格在三維建模中的應用挑戰。核心內容在於網格自適應（Adaptive Mesh Refinement, AMR）策略。通過對解的梯度、應力集中區域進行誤差估計（如後驗誤差估計中的Zienkiewicz-Zhu (ZZ) 估計器），係統地指導如何局部加密或粗化網格，從而在滿足預定精度要求下，將計算成本降至最低。 7. 求解器技術與並行計算： 本章深入到大規模有限元求解器的底層技術。對於大型稀疏綫性係統的求解，詳細分析瞭直接法（如Cholesky分解在對稱係統中的應用）和迭代法（如共軛梯度法、GMRES）的收斂性與內存需求。特彆針對高性能計算，介紹瞭矩陣的預處理技術（如代數多重網格法AMG、不完全LU分解ILU）在加速迭代收斂中的作用，以及基礎的並行計算框架（如域分解法）如何應用於有限元求解器。 8. 結果驗證與後處理： 最終的仿真結果必須經過嚴格的驗證。本書強調瞭解的後處理技術，包括光滑應力計算、能量平衡檢查以及邊界條件檢查。同時，提供瞭關於工程標準驗證的指導，例如，如何將有限元計算結果與實驗數據或經典解析解進行對比，確保結果在工程實踐中的可靠性。 總結 《有限元法：理論、格式與求解方法（第2版）.下》是一部麵嚮實踐的深化之作。它不僅彌補瞭理論應用上的鴻溝，更是一本關於如何駕馭復雜數值問題的操作指南。全書結構嚴謹，論述詳盡，特彆適閤需要進行復雜結構分析、非綫性動力學模擬以及耦閤場分析的工程師和研究生，是將其有限元知識從“會用軟件”提升到“深刻理解數值機理”的關鍵橋梁。通過對本冊內容的深入學習，讀者將能夠構建、求解並準確評估各類前沿工程問題的有限元模型。

評分☆☆☆☆☆

從實用性的角度來看，這本書簡直是一本“工程師的聖經”。在我實際工作遇到的很多力學分析問題中，都隱約能看到有限元法的影子。之前我總是依賴現成的商業軟件，但往往對軟件的計算結果缺乏深入的理解，甚至有時候會對其可靠性産生疑問。這本書係統地介紹瞭有限元法的“格式”和“求解方法”，讓我能夠理解這些商業軟件背後的原理，從而更自信地使用它們，並且在遇到問題時，能夠有針對性地去分析和解決。 特彆是關於網格劃分、單元選擇以及不同求解器的優劣分析，這些章節對我來說簡直是及時雨。書中對不同類型單元的特性、剛度矩陣的建立過程以及節點力的計算都進行瞭詳細的闡述，讓我明白為什麼在不同的問題中需要選擇不同的單元類型。而且，對於求解綫性方程組的各種方法，比如直接法和迭代法，書中也給齣瞭清晰的比較和應用場景的建議，這對於提高計算效率和保證結果的準確性非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

這本書的結構設計非常閤理，從最基礎的理論概念，逐步過渡到具體的數值格式和求解算法，最後甚至觸及瞭一些更高級的應用。這種層層遞進的講解方式，使得讀者能夠循序漸進地掌握有限元法的知識體係。在閱讀過程中，我發現作者非常注重理論與實際的結閤，每一個理論推導都輔以具體的例子，每一個算法介紹都提供瞭清晰的步驟。 我尤其對書中關於“格式”部分的講解印象深刻。它清晰地闡述瞭如何將連續域的物理方程轉化為離散的代數方程組，包括形函數、雅可比矩陣、單元剛度矩陣的建立等等。這些過程在書中都得到瞭詳盡的展示，讓我能夠理解為什麼有限元法的計算結果是近似的，以及如何通過優化網格和單元來提高精度。對於初學者而言，這種詳細的推導和講解，是理解有限元法精髓的關鍵。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是打開瞭新世界的大門，尤其是對於我這種剛入門的初學者來說。之前對有限元法的理解總是停留在概念層麵，覺得它很強大，但具體怎麼運作、背後的原理是什麼，一直模糊不清。這本書從最基礎的數學概念開始，像是在搭建一個堅實的地基，一步步地引導你理解那些看似復雜的方程組是如何産生的，以及它們背後蘊含的物理意義。作者並沒有一開始就拋齣高深的公式，而是通過循序漸進的講解，將抽象的數學語言轉化為可以理解的邏輯。 我尤其欣賞書中在“理論”部分的鋪墊，它沒有迴避推導過程，而是用非常清晰的步驟展示瞭能量原理、變分原理等核心思想的由來。當我看到如何將連續的物理問題離散化，並最終轉化為一組代數方程時，那種豁然開朗的感覺是難以言喻的。書中舉例也非常貼切，從簡單的梁的彎麯到更復雜的二維問題，都能夠清晰地展現理論是如何應用的。這種細緻入微的講解，讓我不再覺得有限元法是一個遙不可及的黑箱，而是可以通過學習掌握的強大工具。

評分☆☆☆☆☆

這本書給我的最大感受是，它並沒有止步於“是什麼”，而是深入探究瞭“為什麼”和“如何做”。在“求解方法”的部分，作者不僅介紹瞭各種數值算法，還分析瞭它們各自的優缺點、適用範圍以及可能遇到的問題。例如，對於大型稀疏矩陣的求解，書中詳細對比瞭直接法和迭代法的效率和精度，並給齣瞭如何選擇閤適方法的指導。 我特彆欣賞書中對於求解算法的深入剖析，它不僅僅是羅列公式，而是從算法的原理、計算流程、穩定性以及收斂性等方麵進行瞭詳細的解讀。這讓我能夠更深刻地理解不同算法的內在機製，並且在實際應用中，能夠根據問題的特點選擇最閤適的求解器，從而提高計算效率並確保結果的可靠性。對於那些希望將有限元法應用於實際工程問題，並追求高效精確解決方案的讀者來說，這本書絕對是不可多得的寶藏。

評分☆☆☆☆☆

對於想要深入研究有限元法，甚至將其作為研究方嚮的學生來說，這本書提供瞭一個絕佳的起點。它不僅僅是知識的搬運工，更像是為讀者指明瞭一條通往更深層次理解的道路。書中在“格式”和“求解方法”部分，對於一些進階的概念，比如高階單元、非綫性問題以及動態分析，都進行瞭初步的介紹。雖然這些內容可能需要讀者有一定的基礎纔能完全掌握，但它無疑為我們打開瞭探索更廣闊領域的大門。 我特彆喜歡書中在探討不同求解方法時，所提及的一些數學理論支持，例如矩陣性質、收斂性分析等。這讓我明白，有限元法並非僅僅是工程上的技巧，它背後有著堅實的數學理論支撐。這種理論與實踐的結閤，讓我對有限元法的信心倍增，也激發瞭我進一步學習相關數學和數值分析課程的興趣。這本書就像一個引路人，在我迷茫時，點亮瞭前方的道路。

評分☆☆☆☆☆

翻譯太差瞭，看起來難受。

評分☆☆☆☆☆

給力的讀物。

評分☆☆☆☆☆

非常經典的有限元書，收藏

評分☆☆☆☆☆

大師的書，含金量很高，對於初學者比較的晦澀，慢慢研讀吧。

評分☆☆☆☆☆

good……

評分☆☆☆☆☆

不滿意的是包裝，隻有一薄薄的塑料袋，拿到手居然還破損開口。

評分☆☆☆☆☆

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評分☆☆☆☆☆

書很不錯，早就想買的書。看見中午版還是很開心的

評分☆☆☆☆☆

書中例題豐富