LS-DYNA3D理论基础与实例分析

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出版者:科学出版社
作者:白金泽
出品人:
页数:234
译者:
出版时间:2005-5
价格:35.00元
装帧:简裝本
isbn号码:9787030152503
丛书系列:数码工程师系列丛书
图书标签:
  • ls-dyna
  • 白金泽
  • 爆炸力学
  • 机械
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具体描述

《LS-DYNA3D理论基础与实例分析》通过实例详细阐述了非线性力学理论、有限元离散方法及其在LS-DYNA3D软件中的具体实现;分析了软件操作步骤,系统讲解了有限元模拟过程以及相关注意事项;由浅入深地帮助读者理解分析非线性有限元的基本思想,积累实际操作经验,以便不断提高分析处理问题的能力。LS-DYNA3D软件是功能齐全的几何非线性、材料非线性以及摩擦和接触分离等界面状态非线性有限元数值计算程序,是军用和民用相结合的通用结构分析非线性有限元程序。《LS-DYNA3D理论基础与实例分析》可供汽车、航空航天、国防军工、岩士工程、土木工程、电子、石油、船舶以及建筑等行业的科技人员进行力学分析与产品开发使用,也可以作为大学本科与研究生学习非线性力学及有限元课程的参考教材。

《结构动力学基础与有限元方法应用》 内容概述: 本书系统阐述了结构动力学理论的核心概念、分析方法及其在工程实践中的具体应用。全书内容紧密围绕工程结构在动态载荷作用下的响应分析展开,侧重于理论的严谨性与计算方法的实用性相结合。 第一部分:结构动力学基础理论 本部分首先回顾了经典力学和材料力学的基础知识,为后续的动力学分析奠定理论基础。重点深入讲解了单自由度(SDOF)和多自由度(MDOF)系统的振动理论。 章节安排: 1. 绪论与基本概念: 结构动力学在土木、机械、航空航天等工程领域的重要性,自由振动、强迫振动、阻尼等基本术语的定义与物理意义。 2. 单自由度系统动力学: 详述无阻尼和有阻尼自由振动的解法,包括特征值、固有频率和模态。引入了外部激励(简谐力、冲击载荷、地震波)下的强迫振动分析,重点讨论了稳态响应、瞬态响应的求解过程,以及共振现象的机理。 3. 多自由度系统动力学: 从牛顿第二定律和能量法推导出系统的运动微分方程。核心内容聚焦于模态分析,包括正交性、主坐标变换、以及模态叠加法(Mode Superposition Method)的推导和应用。详细分析了系统的固有值问题(特征值求解)和模态求解的数值算法。 4. 连续体动力学导论: 概述了梁、板、壳等连续体结构的动力学建模,介绍了能量泛函和哈密顿原理在动力学分析中的应用,为过渡到有限元方法做准备。 第二部分:有限元方法在动力学分析中的应用 本部分将动力学理论与计算方法相结合,着重介绍如何利用有限元方法对复杂工程结构进行动力学建模和求解。 章节安排: 1. 有限元基础回顾: 单元刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵的构建,特别是结构动力学中质量矩阵的惯性效应处理(集中质量与一致质量矩阵的比较)。 2. 瞬态动力学分析(时间域求解): 详述了求解非线性动力学问题的数值积分方法。深入探讨了直接积分法(如Newmark-β法、中心差分法)的稳定性和精度,以及模态叠加法的适用条件与局限性。 3. 模态与频率响应分析(频域求解): 详细介绍了结构模态的提取过程,以及在交变载荷作用下,结构对不同频率激励的响应分析,包括复模态分析的概念。 4. 非线性动力学问题处理: 讨论了几何非线性(大变形、材料非线性(屈服、塑性、损伤)对结构动力响应的影响。介绍了隐式和显式求解策略的选择与应用。 第三部分:工程实例与应用 本部分通过多个具体的工程算例,展示动力学分析方法在实际工程问题中的解决过程,涵盖从模型建立到结果解读的全过程。 章节安排: 1. 地震工程应用: 以某高层建筑或桥梁结构为例,进行反应谱分析和动力时程分析的对比,重点讨论如何根据设计规范确定地震动输入。 2. 冲击与碰撞分析: 分析高速冲击载荷下的结构响应,包括材料的动态本构关系选择和侵彻过程的模拟。 3. 旋转机械动力学: 探讨转子系统的不稳定性和涡动、颤振现象的分析,以及对支撑系统(如轴承)动力特性的评估。 4. 声固耦合基础: 简要介绍结构振动与周围流体(声场)相互作用的基础建模与分析方法。 本书特色: 理论深度与实用性兼顾: 不仅推导了核心公式,更强调这些公式在数值计算中的实现细节。 强调数值算法的选择与判断: 引导读者理解不同数值积分方案的优缺点,培养批判性地使用计算工具的能力。 案例丰富且贴近工程实际: 选取的案例覆盖了土木工程、机械工程及碰撞安全等多个重要领域。 本书适用于高等院校机械工程、土木工程、航空航天工程及材料科学等专业的高年级本科生、研究生,以及从事结构动力学分析、仿真计算的工程师和研究人员。学习本书后,读者将能够熟练掌握现代结构动力学分析的基本理论和先进的有限元计算技术。

作者简介

目录信息

第一章 LS-DYNA3D简介
第二章 弹性杆的撞击
第三章 LS-DYNA3D 理论基础
第四章 鸟撞飞机风档
第五章 爆炸模拟
第六章 用户材料子程序
第七章 刚体与刚性墙
第八章 高级应用(一)
第九章 高级应用(二)
第十章 后置处理软LS-DYNA3D
参考文献
后记
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书的装帧和纸张质感令人印象深刻,拿到手中就能感受到作者和出版方在细节上的用心。封面设计简洁却富有科技感,配色稳重大气,很符合工程计算领域的专业调性。内页的排版也处理得相当出色,字体清晰易读,图表的位置安排合理,使得复杂的公式和模型示意图得以清晰呈现。我在阅读过程中,发现那些关键概念的定义和数学推导部分,都有非常细致的注释和旁白,这对于初学者来说简直是福音,因为它有效地降低了理解门槛。尤其是对那些高阶的材料本构模型和接触算法的描述,作者似乎花费了大量精力去打磨语言,力求用最直观的方式解释其背后的物理意义,而不是单纯的数学堆砌。这让我联想到很多市面上那些只堆砌公式、让人望而生畏的教科书,这本书显然是站在读者的角度,努力架起理论与实践之间的桥梁。光是这种阅读体验的舒适度,就足以让我在众多技术手册中优先选择翻阅它。

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我必须强调,这本书的语言风格在技术书籍中是相当独特的。它既有严谨的科学叙述,又偶尔穿插着作者基于多年实践经验的“小贴士”和“避坑指南”。这种口吻的切换,让原本冰冷的技术文档瞬间变得鲜活起来。我记得有一次在处理一个接触收敛困难的问题时,书中提到一个关于接触刚度迭代的微妙技巧,这个技巧在官方手册中是极其隐晦的,但作者用一种近乎闲聊的语气点明了关键所在,我立刻茅塞顿开。这表明作者在撰写时,真正把自己定位成了一个经验丰富的导师,而不是一个冷漠的知识搬运工。这种人性化的表达方式,极大地增强了阅读的愉悦感和代入感,让我感觉不是在啃一本枯燥的教材,而是在与一位资深工程师进行一对一的辅导交流,这种体验在其他专业书籍中是极为罕见的。

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这本书的实战案例部分,展现出了远超预期的深度和广度。我特别欣赏作者没有停留在那些教科书式的标准工况模拟,而是深入挖掘了许多在实际工程中极具挑战性的非线性问题。例如,对于冲压成型过程中回弹现象的精细化控制,以及复杂装配体在冲击载荷下的失效路径分析,书中都提供了详尽的步骤解析。更难能可贵的是,作者不仅仅是展示了输入文件的写法,还花笔墨解释了为何选择特定的求解器设置和时间步长控制策略。这种“知其所以然”的讲解方式,对于我这种已经接触过软件但希望提升分析水平的人来说,是极其宝贵的。它不仅仅是教会了我“怎么做”,更重要的是让我理解了在不同物理场景下,软件内部算法是如何协同作用的。这使得我对模拟结果的准确性判断和误差分析能力得到了显著提高,不再是盲目地相信软件输出的数字。

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从结构上看,这本书的逻辑编排堪称一绝,它建立了一个非常扎实且循序渐进的学习路径。开篇并没有急于抛出复杂的卡片(Keyword),而是先花了相当大的篇幅去梳理底层数值方法的基础知识,例如有限元法的基本假设、网格划分的影响因素等,这为后续的深入学习打下了坚实的理论地基。随后,章节的过渡非常自然,从静态结构分析平稳过渡到动态响应,再到冲击和爆炸等非线性动力学问题,每一步都像是精心设计的阶梯。我特别注意到,作者在介绍新的分析模块时,总会巧妙地回顾前面章节已经学过的概念,形成知识的闭环。这种编排方式,极大地减轻了学习过程中的认知负担,让读者能够始终保持一种“一切尽在掌握”的信心,而不是在知识点的海洋中迷失方向。这对于系统性地掌握一门复杂软件的全部功能至关ட்ட是至关重要的。

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这本书的另一大亮点在于其对现代计算物理前沿问题的关注度。它并非仅仅局限于软件的旧有功能介绍,而是将目光投向了诸如材料失效的微观建模、复杂流固耦合(FSI)的初步设定,乃至显式动力学求解器在高并行计算环境下的性能优化建议。尤其是在探讨损伤与断裂的本构模型时,作者不仅列举了常见的连续介质模型,还简要介绍了侵蚀算法的应用场景,这让我对未来可能遇到的更复杂的工程难题有了一个初步的认识和心理准备。这本书的深度使得它能够服务于从本科高年级学生到资深研发工程师的广泛群体。它不仅是入门的工具书,更是进阶研究的参考手册,确保了它的价值不会随着软件版本的迭代而迅速贬值,因为它强调的是解决问题的核心思想,而非仅仅是界面的按钮位置。

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