土木工程數(shù)值計算方法與仿真技術

內容概要

《土木工程數(shù)值計算方法與仿真技術》根據(jù)東北大學近年來為土木工程專業(yè)本科生和研究生開設的有限元數(shù)值分析及應用的課程的內容編著而成。東北大學土木工程研究所開設的“有限元法及程序設計”及“大型有限元分析軟件在工程中的應用”課程已近十年，并在有限元數(shù)值分析理論及其在土木工程應用方面取得了一定成果。編寫《土木工程數(shù)值計算方法與仿真技術》的主要目的是為本科生和研究生進行土木工程的有限元分析打下堅實的基礎，既注意到了力學分析上的基礎性，又側重土木工程應用上的實用性，比較系統(tǒng)地闡述了有限元數(shù)值分析基本理論和工程應用的基本方法，對以往土木工程數(shù)值分析的科研成果進行了分類總結，形成了多個實用的數(shù)值分析實例。

作者簡介

梁力，1982年2月畢業(yè)于東北大學工程力學專業(yè)，長期從事教學與科研工作，現(xiàn)任東北大學資源與土木工程學院教授、博士生導師，土木工程研究所所長。曾作為中英聯(lián)合培養(yǎng)的博士研究生在英國威爾士斯望西大學土木工程系留學。遼寧省土木建筑學會常務理事，《橋梁建設》雜志編委會委

書籍目錄

第1章 緒論 　1.1 有限元數(shù)值計算方法及其工程應用 　1.2 計算機仿真技術的意義與趨勢 　1.3 現(xiàn)代計算機協(xié)同仿真技術與發(fā)展 　1.4 土木工程數(shù)值計算與仿真分析軟件簡介 第2章 有限元數(shù)值計算和仿真技術的理論與方法 　2.1 彈性力學的基本理論與基本方程 　　2.1.1 彈性力學中的基本概念 　　2.1.2 彈性力學中的基本假定 　　2.1.3 彈性力學的兩種平面問題 　　2.1.4 平面問題的基本方程與邊界條件 　　2.1.5 圣維南原理與疊加原理 　2.2 有限元數(shù)值分析的基本理論與方法 　　2.2.1 有限單元離散 　　2.2.2 位移模式與形函數(shù) 　　2.2.3 虛位移原理與虛功方程 　　2.2.4 單元剛度矩陣與整體剛度矩陣 　　2.2.5 計算荷載的種類與數(shù)值處理 　2.3 多媒體技術與實現(xiàn)仿真的基本方法 　　2.3.1 多媒體技術簡介 　　2.3.2 多媒體協(xié)同設計環(huán)境 　　2.3.3 工程研究的多媒體仿真分析 　2.4 線性與非線性有限元數(shù)值求解方法 　　2.4.1 線性代數(shù)方程組的求解 　　2.4.2 工程中的非線性問題及特點 　　2.4.3 非線性方程組的求解 　2.5 結構局部與整體穩(wěn)定問題的數(shù)值分析 　　2.5.1 結構屈曲基本原理及分類 　　2.5.2 結構穩(wěn)定問題計算方法 　　2.5.3 有限元求解結構屈曲的基本方法 　　2.5.4 應用ANSYS求解結構屈曲的實現(xiàn) 　　2.5.5 非線性屈曲分析的具體注 　2.6 巖土工程問題穩(wěn)定性數(shù)值分析方法 　　2.6.1 瑞典圓弧法計算原理 　　2.6.2 畢肖普法計算原理 　　2.6.3 簡布的普遺條分法計算原理 　2.7 動力學問題的基本方程與求解方法 　　2.7.1 動力響應及荷載類型 　　2.7.2 振動問題與波動問題 　　2.7.3 動力響應基本方程與波動問題的求解 　2.8 滲流與地震反應問題的數(shù)值求解方法 　　2.8.1 滲流問題的數(shù)值求解方法 　　2.8.2 地震反應分析的數(shù)值求解方法 　2.9 有限元并行計算技術及應用前景 　　2.9.1 單元分析的并行計算 　　2.9.2 總體剛度矩陣的并行裝配 　　2.9.3 約束條件的并行處理 　2.10 參數(shù)化設計方法與用戶可編程特性 　　2.10.1 參數(shù)化設計語言APD 　　2.10.2 參數(shù)化設計宏文件 　　2.10.3 ANSYS的用戶可編程特性 第3章 有限元數(shù)值計算與仿真分析的前處理方法 第4章 有限元數(shù)值計算誤差估計與自適應分析方法 第5章 有限元數(shù)值計算與仿真分析的后處理方法 第6章 土木工程數(shù)值計算與仿真技術應用實例 主要參考文獻

章節(jié)摘錄

有限單元法(Finite Element Method-FEM)這一數(shù)值計算方法由于計算機軟硬件的迅速發(fā)展而越來越廣泛地應用于工程的許多領域之中。它已被牢固地建立為一種有廣泛適用性的技術工具。它不再是研究工作者或專門學院的唯一的研究領域，現(xiàn)在它正被用在許多技術部門的設計上。有限元法的一個主要優(yōu)點是統(tǒng)一了各類工程問題的求解方法。1956年，在美國為分析飛機結構問題，首次提出了有限單元法，在1961年有限元方法的研究和應用論文僅10余篇，1974年所記載的論文已達1400多篇，而近幾年，每年的論文數(shù)目達到上萬篇。第一本有限單元法的專著由O.C.辛柯維奇在1967年出版，今天已有超過數(shù)百本這方面的專著。在國際上有限元方法及應用的雜志，至少在50種以上。數(shù)值方法與實驗方法相比，有其自身的特點，一般來說有限元計算成本較低，周期短，可容易地模擬復雜載荷條件和多種材料組成的工程問題，它可以補充一些實驗手段的不足，對于某些難以進行實驗的工程問題，可以通過數(shù)值模擬來進行定性和定量分析，但是二者不能相互取代。隨著計算機的進一步發(fā)展和數(shù)值方法的深入研究，許多工程中二維和三維問題可以完全通過數(shù)值模擬來進行分析、比較和設計，其前景是廣闊的。正像著名力學家錢學森院士1997年9月在給清華大學工程力學系建系四十周年的賀信中寫道：“隨著力學計算能力的提高，用力學理論解決設計問題成為主要途徑，而試驗手段成為次要的了。由此展望21世紀，力學加電子計算機將成為工程設計的主要手段?！蹦壳?，有限元法的應用遍及工程各個領域，見表1.1.1。雖然這種方法最初是為分析飛機結構而提出來的，但由于其理論所具有的通用性，使它能廣泛地適用于工程中的各種邊值問題。

編輯推薦

《土木工程數(shù)值計算方法與仿真技術》由東北大學出版社出版。

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