有限元方法：固體力學和結構力學(第7版 英文版) 9787510098499 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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[英] O.C.Zienkiewicz，R.L.T 著

圖書標籤:

• 有限元方法
• 固體力學
• 結構力學
• 數值分析
• 力學
• 工程
• 高等教育
• 教材
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齣版社： 世界圖書齣版公司

ISBN：9787510098499

商品編碼：14868078478

包裝：平裝

齣版時間：2015-07-01

基本信息

書名:有限元方法：固體力學和結構力學(第7版 英文版)

定價：145.00元

售價：97.2元,便宜47.8元,摺扣67

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

齣版社：世界圖書齣版公司

齣版日期：2015-07-01

ISBN：9787510098499

字數：

頁碼：624

版次：7

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

內容提要

《有限元方法：固體力學和結構力學（第7版 英文版）》重點講述瞭成功的結構分析和模擬所的核心知識和數學、分析工具，因此該書是研究生、科研工作者和工程師選擇的。

目錄

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
……

作者介紹

文摘

序言

固體力學與結構分析前沿：理論、模型與數值實現 簡介 本書旨在為固體力學與結構分析領域的學者、工程師及高年級學生提供一套全麵、深入且與時俱進的理論與計算方法論基礎。聚焦於材料行為的本構描述、結構響應的精確預測以及復雜問題的數值求解策略，本書涵蓋瞭從經典理論到現代計算方法的關鍵進展。我們力求構建一座理論深度與工程應用之間的堅實橋梁，強調物理直覺的培養與數學嚴謹性的結閤。 第一部分：固體力學的基本原理與本構關係 本部分從最基本的變形與應力概念入手，係統闡述瞭描述連續介質運動與平衡的數學框架。 1. 連續介質力學基礎： 詳細介紹瞭描述物體變形的幾何量——有限應變理論與小變形假設下的綫性化應變張量。平衡方程（靜力平衡與動力學平衡）被推導並以張量形式錶達，為後續的本構關係和求解奠定基礎。應力狀態的描述，包括柯西應力張量及其在不同坐標係下的轉換，是理解材料內在力的核心。同時，對涉及邊界條件和初始條件的討論，確保瞭問題的完整性描述。 2. 材料本構關係： 本構理論是連接外部載荷與內部響應的關鍵環節。本書深入探討瞭綫彈性材料的本構模型，詳述瞭各嚮同性材料的楊氏模量與泊鬆比的物理意義及其在三維空間中的本構矩陣（C 矩陣）。針對工程中常見的各嚮異性材料，如復閤材料和晶體材料，介紹瞭廣義鬍剋定律（Generalized Hooke's Law）及其在不同坐標係下的錶示。 3. 高級本構理論： 超越綫彈性範圍，本書詳細解析瞭塑性理論的基石。屈服準則（如馮·米塞斯、德斯海斯）的幾何意義被清晰闡述。針對金屬材料，闡述瞭流動法則（Flow Rule）和硬化準則（Hardening Rule）在描述不可逆變形中的作用。對於粘彈性材料，引入瞭蠕變（Creep）和應力鬆弛（Stress Relaxation）的概念，利用鬆弛函數和蠕變柔量描述時間依賴性行為。高級部分還會觸及斷裂力學的基礎概念，如應力強度因子和能量釋放率，為材料損傷分析做鋪墊。 第二部分：結構分析的經典理論與穩定性 本部分將理論力學應用於宏觀結構體係，探討梁、闆、殼的受力特性及其彈性穩定性。 4. 梁與杆件理論： 詳細迴顧歐拉-伯努利梁理論和鐵木辛柯梁理論的適用範圍及其差異，特彆是對剪切變形的修正。平衡微分方程的推導過程清晰，並提供瞭求解簡支梁、固端梁等經典邊界條件下撓度和內力的解析方法。對於扭轉問題，引入瞭聖維南（St. Venant）扭轉理論，討論瞭非圓形截麵的應力分布。 5. 薄闆與薄殼理論： 闆理論（Kirchhoff-Love 和 Mindlin-Reissner）是結構工程的支柱。本書側重於薄闆的彎麯問題，推導瞭四階平衡微分方程，並探討瞭在均勻載荷和集中載荷作用下的解法。對於殼體，基於麯率變化和中性麵假設，給齣瞭諾奇（Naghdi）或類似的一階殼理論，強調瞭膜應力與彎麯應力的耦閤效應，這對於壓力容器和航空航天結構至關重要。 6. 結構穩定性分析： 結構失穩是工程安全關注的核心。本部分重點講解歐拉屈麯理論，推導瞭理想柱的臨界屈麯載荷。引入瞭歐拉公式的局限性，並討論瞭實際結構中不完善性（如初始彎麯、偏心荷載）對屈麯行為的影響。能量法在確定臨界載荷中的應用（如瑞利-裏茲法）作為一種強大的數值工具被介紹。 第三部分：數值計算方法在固體力學中的應用 鑒於實際工程問題的復雜性，本部分係統性地介紹瞭求解偏微分方程（PDEs）的現代數值技術。 7. 有限差分法（FDM）的迴顧與局限： 雖然本書重點在於更通用的方法，但對FDM在簡單網格結構中的應用進行簡要概述，以建立數值離散化的基本概念，並指齣其在處理復雜幾何形狀和非綫性邊界條件時的固有睏難。 8. 有限元方法（FEM）的理論基石： 有限元法是本書數值部分的核心。詳細闡述瞭變分原理（如虛功原理、最小勢能原理）在推導有限元方程中的應用。重點在於形函數（Shape Functions）的選擇及其對結果精度和穩定性的影響。單元剛度矩陣的組裝過程被詳盡分解，從點載荷到分布式載荷，再到本構關係代入的完整流程。 9. 非綫性有限元分析： 真實世界的力學問題往往涉及非綫性，這要求迭代求解。本書深入探討瞭幾何非綫性（大變形）、材料非綫性（塑性、超彈性）和接觸非綫性。詳細介紹瞭牛頓-拉夫遜（Newton-Raphson）法及其修正形式（如綫搜索方法）在求解非綫性平衡方程中的應用。收斂準則（殘差範數、位移增量）的工程意義被著重強調。 10. 高級數值主題： 為瞭應對前沿挑戰，本書還涉及瞭現代計算力學的一些關鍵領域。例如，對顯式和隱式時間積分方案在動力學問題中的比較分析，特彆是中心差分法和Newmark-$eta$法的穩定性與精度權衡。此外，對網格依賴性、網格重劃分（Remeshing）技術以及如何處理復雜接觸界麵（如摩擦接觸）的數值策略進行瞭深入討論。 總結 本書的結構設計旨在引導讀者從微觀的本構行為理解，過渡到宏觀的結構響應預測，最終掌握利用先進數值工具解決復雜工程問題的能力。它不僅是一本理論參考書，更是一份連接理論與實踐的實用指南，鼓勵讀者批判性地評估計算結果的可靠性與物理閤理性。通過係統的學習，讀者將能夠熟練駕馭現代工程力學分析的核心方法論。

評分☆☆☆☆☆

這本教材的深度和廣度都令人印象深刻，絕非市麵上那些隻停留在錶麵操作層麵的“速成指南”。它深入剖析瞭固體力學和結構分析中有限元方法的理論內核，對於那些希望真正掌握這門技術而非僅僅學會使用軟件的人來說，簡直是寶藏。作者在處理材料非綫性、接觸問題等前沿和難點時，展現瞭深厚的學術功底。我印象最深的是它關於單元選擇和網格劃分策略的討論，這部分內容通常被簡化處理，但在這裏卻被係統地、批判性地進行瞭分析，指齣瞭不同方法在精度和效率上的權衡。閱讀過程中，我經常需要停下來，對照我之前學過的經典力學知識，進行反復的思考和驗證，這極大地鍛煉瞭我的分析能力。對於有一定基礎的研究生來說，這本書提供的視角和深度，足以支撐起一篇高質量的研究論文。

評分☆☆☆☆☆

這本書的裝幀和紙張質量讓人感到非常舒適，長時間閱讀也不會有明顯的視覺疲勞。從內容編排上看，它具有極強的邏輯自洽性，章節之間銜接自然流暢，幾乎沒有突兀感。作者在引入“形函數”（Shape Functions）的概念時，處理得極為細緻，不僅給齣瞭常用的插值函數形式，還深入討論瞭形函數所必須滿足的幾何不變性和唯一性要求，這纔是真正理解有限元精髓的關鍵所在。我特彆留意瞭書中關於“剛度矩陣的裝配”這一核心計算步驟的描述，它清晰地展示瞭局部剛度與整體結構之間的映射關係，讓我對“有限元”這個名字的由來有瞭更深刻的理解。這本書更像是一份詳盡的知識地圖，它不僅告訴你“怎麼做”，更重要的是告訴你“為什麼必須這樣做”，對於構建完整的、係統的知識體係非常有幫助。

評分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計簡潔大氣，透露著一種嚴謹的學術氣息。內頁的排版也相當清晰，圖文並茂的講解方式讓我這個初學者也能比較輕鬆地跟上作者的思路。尤其是那些復雜的數學推導，作者似乎總能找到一種既不失嚴謹性又能讓讀者理解的錶達方式，這在很多同類教材中是很難得的。我特彆喜歡它在引入新概念時，總會先給齣一些直觀的物理圖像，這極大地幫助瞭我建立起對有限元方法的宏觀認識，而不是一頭紮進晦澀的公式裏。書中對基礎理論的闡述非常紮實，從最小勢能原理到剛度矩陣的構建，每一步都交代得非常清楚。讀完前幾章，我感覺自己對“力”和“形變”之間的關係有瞭全新的認識，這對我後續學習更復雜的力學問題打下瞭堅實的基礎。總的來說，這是一本非常適閤作為入門教材的經典著作，閱讀體驗遠超我的預期。

評分☆☆☆☆☆

坦白說，這本書的閱讀門檻確實不低，對於隻有基礎微積分知識的讀者來說，可能需要付齣額外的努力。我感覺作者似乎預設瞭讀者已經對高等數學和經典彈性力學有瞭一定的熟悉度。在某些章節，比如涉及到變分原理的推導時，行文節奏非常快，如果不是反復研讀，很容易在邏輯鏈條上跟丟。不過，一旦剋服瞭初期的睏難，你會發現這種“快”恰恰體現瞭作者對內容組織的高度自信和精煉。它省略瞭許多不必要的“囉嗦”，直擊核心的數學本質。我尤其欣賞它在討論更高維問題時，如何通過類比低維情況來構建直覺，這種教學方法極大地減輕瞭復雜幾何描述帶來的認知負擔。對於有誌於從事結構動力學或熱應力分析的讀者，這本書提供的理論框架是無可替代的基石。

評分☆☆☆☆☆

作為一本曆經數次修訂的經典教材，它最讓人稱道的一點就是與時俱進。雖然核心理論經久不衰，但書中對現代計算工具的應用和軟件實現層麵的討論卻從未落後。我發現它在講解數值穩定性和誤差分析時，采用瞭非常現代的視角，這在老舊的教材中是看不到的。書中的例題設計得非常巧妙，它們並非簡單的代數練習，而是模擬瞭真實的工程場景，每道題的求解過程都像是一次完整的工程分析流程。我嘗試著手動推導瞭幾個簡單的梁單元的剛度矩陣，書中的步驟清晰到幾乎不需要額外的參考資料就能完成。此外，它對各種邊界條件的物理意義和數學錶達也做瞭詳盡的梳理，避免瞭初學者在實際應用中常見的誤解。這是一本將理論深度和工程實踐完美結閤的典範之作。