Structural Analysis with the Finite Element Method pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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☆☆☆☆☆

出版者:Springer

作者:Onate, Eugenio

出品人:

页数:796

译者:

出版时间:2013-6

价格:$ 145.77

装帧:

isbn号码:9781402087424

丛书系列:

图书标签:

有限元方法
结构分析
结构力学
数值分析
工程力学
计算力学
弹性力学
矩阵分析
结构工程
力学分析

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具体描述

"Structural Analysis with the Finite Element Method Linear Statics Volume 1: The Basis and Solids" Eugenio Onate. The two volumes of this book cover most of the theoretical and computational aspects of the linear static analysis of structures with the Finite Element Method (FEM). The content of this book is based on the lecture notes of a basic course on Structural Analysis with the FEM taught by the author at the Technical University of Catalonia (UPC) in Barcelona, Spain for the last 30 years. Volume 1 presents the basis of the FEM for structural analysis and a detailed description of the finite element formulation for axially loaded bars, plane elasticity problems, axisymmetric solids and general three dimensional solids. Each chapter describes the background theory for each structural model considered, details of the finite element formulation and guidelines for the application to structural engineering problems. This book includes a chapter on miscellaneous topics such as treatment of inclined supports, elastic foundations, stress smoothing, error estimation and adaptive mesh refinement techniques, among others. The text concludes with a chapter on the mesh generation and visualization of FEM results. This book will be useful for students approaching the finite element analysis of structures for the first time, as well as for practising engineers interested in the details of the formulation and performance of the different finite elements for practical structural analysis. "Structural Analysis with the Finite Element Method Linear Statics Volume 2: Beams, Plates and Shells" Eugenio Onate. The two volumes of this book cover most of the theoretical and computational aspects of the linear static analysis of structures with the Finite Element Method (FEM). The content of the book is based on the lecture notes of a basic course on Structural Analysis with the FEM taught by the author at the Technical University of Catalonia (UPC) in Barcelona, Spain for the last 30 years. Volume 2 presents a detailed description of the finite element formulation for analysis of slender and thick beams, thin and thick plates, folded plate structures, axisymmetric shells, general curved shells, prismatic structures and three dimensional beams. Each chapter describes the background theory for each structural model considered, details of the finite element formulation and guidelines for the application to structural engineering problems Emphasis is put on the treatment of structures with layered composite materials. The book will be useful for students approaching the finite element analysis of beam, plate and shell structures for the first time, as well as for practising engineers interested in the details of the formulation and performance of the different finite elements for practical structural analysis.

结构分析的艺术与科学：探索物质世界的内在奥秘在人类文明漫长的发展历程中，我们从未停止过对构建与支撑的渴望。从古老的金字塔、宏伟的罗马斗兽场，到现代摩天大楼、跨海大桥，无不体现着人类对结构力学智慧的运用。它们不仅是物理存在的实体，更是承载着人类历史、文化和工程壮举的纪念碑。然而，这些令人惊叹的结构是如何在巨大的载荷下保持稳定，又如何在设计之初就预见并规避潜在的危险？这背后蕴含着一套深刻而精密的科学原理与分析方法。本书旨在为读者打开一扇通往结构分析世界的大门，深入剖析那些塑造我们周围环境的支撑体系的内在工作机制。我们将超越表面，探究隐藏在材料内部、连接节点之处的力的传递与分布，理解材料如何响应外部的拉、压、弯、扭等作用，并最终如何协同工作以维持整体的稳固与安全。宏观视角下的力学：从基本概念到复杂行为结构分析并非一门孤立的学科，它深深植根于经典力学和材料科学的土壤。我们将从最基础的力学概念入手，回顾牛顿运动定律、力的叠加原理等经典理论，建立起对力、力矩、应力、应变等基本物理量的直观认识。理解这些基础概念，是 subsequent 深入学习的关键。然而，现实世界的结构远比简单的杆件模型复杂。它们由各种形状、尺寸各异的构件组成，承受着多样的载荷，例如风、地震、活载以及构件自身的重力。因此，我们需要掌握分析这些复杂结构的方法。本书将系统地介绍经典的结构分析方法，包括：静力平衡与动力平衡：结构之所以稳定，是因为其受力处于平衡状态。我们将深入探讨如何运用静力平衡方程来分析静态荷载下的结构响应，并引入动力平衡的概念，为分析动态荷载，如地震或机械振动下的结构行为奠定基础。材料的力学性能：不同的材料在承受载荷时表现出截然不同的行为。我们将详细阐述金属、混凝土、木材、复合材料等常见工程材料的力学性能，如弹性模量、泊松比、屈服强度、抗拉强度等。理解材料的本构关系，是准确预测结构变形和承载能力的关键。力学杆件分析：许多结构可以简化为由杆件组成的骨架。我们将学习如何分析桁架、梁、框架等基本杆件结构，掌握计算内力（轴力、剪力、弯矩、扭矩）和预测位移的方法。这包括经典的位移法、荷载法等经典解题技巧。连续介质力学基础：对于非杆件类的结构，如薄壁结构、板壳结构等，需要运用更普遍的连续介质力学原理。我们将介绍应力张量、应变张量等概念，以及它们与材料本构关系的联系，从而能够分析更为复杂的应力分布和变形情况。结构稳定性分析：即使材料本身强度足够，结构的几何形状也可能导致其在特定条件下发生突然失稳。本书将深入探讨压杆的屈曲现象，分析薄板和薄壳的失稳模式，并介绍稳定性分析的关键概念，如临界力，确保结构设计不会陷入危险的失稳状态。跨越理论与实践的桥梁：现代分析方法的演进随着计算技术和数值方法的飞速发展，结构分析的能力得到了前所未有的提升。传统的解析方法在处理复杂几何形状和边界条件时往往显得力不从心，而数值方法则为解决这些难题提供了强有力的工具。本书将重点介绍一种极具影响力的数值分析方法——有限元法 (Finite Element Method, FEM)。有限元法的基本思想：有限元法的核心在于“分而治之”。我们将学习如何将一个复杂的、连续的结构域离散化为一组有限个、相互连接的、具有简单形状的单元。通过分析这些小单元在局部载荷下的行为，并将它们“拼接”起来，最终得到整个结构的整体响应。单元的建立与组装：书中将详细介绍不同类型的有限元，例如梁单元、板单元、实体单元等，以及如何推导出它们的形函数和刚度矩阵。我们将学习如何将各个单元的局部刚度矩阵组装成整体结构的总刚度矩阵，这是有限元分析的核心步骤。位移法在有限元中的应用：有限元法本质上是一种基于位移法的变分原理。我们将深入理解如何基于节点位移的未知量，推导出结构的整体平衡方程，并求解节点位移。一旦获得了节点位移，就可以进一步计算单元内的应力和应变。边界条件的施加与载荷的表示：任何结构分析都离不开对边界条件（如固定端、简支端）和外部载荷的准确描述。本书将详细阐述如何在有限元框架下有效地施加各种约束和荷载，确保分析结果的准确性。数值计算与结果解读：有限元法的求解过程通常需要借助计算机程序。我们将讨论如何将有限元方程转化为计算机可执行的算法，并重点在于如何有效地解读和验证计算结果。这包括对位移云图、应力云图的理解，以及对结果的工程合理性进行判断。结构分析的应用场景与案例结构分析的应用范围极为广泛，几乎涵盖了所有涉及物质支撑和承受载荷的领域。本书将通过丰富的案例研究，展示结构分析在不同工程领域的重要作用：土木工程：桥梁、隧道、大坝、高层建筑、体育场馆等基础设施的设计与安全评估。例如，分析桥梁在车辆荷载下的弯曲变形和应力分布，预测地震对高层建筑的动力响应。机械工程：飞机机翼、汽车车身、发动机零件、压力容器等的强度和刚度设计。例如，分析飞机起落架在着陆时的冲击载荷，优化汽车车身的碰撞吸能设计。航空航天工程：航天器结构、火箭发动机、卫星部件等的轻量化与高强度设计。例如，分析火箭发动机在高温高压下的应力状态，确保卫星结构在发射过程中不受损伤。生物医学工程：骨骼、假肢、医疗器械等的设计与力学性能分析。例如，分析人体骨骼在行走时的受力情况，设计更符合人体工学的假肢。材料科学与工程：新型材料的力学性能预测与评估。例如，通过有限元模拟分析复合材料的失效机制，指导新型高强度材料的开发。展望与未来结构分析是一个充满活力且不断发展的领域。随着计算能力的不断提升，新的数值方法和软件工具层出不穷。本书不仅关注经典的分析方法，还将触及一些前沿的研究方向，例如：非线性结构分析：许多实际结构在承受较大载荷时会表现出非线性行为，如材料的塑性变形、几何形状的显著变化。本书将介绍如何处理这些非线性问题。损伤与断裂力学：结构在服役过程中可能出现损伤，并最终导致断裂。本书将介绍如何运用损伤力学和断裂力学来预测结构的寿命和失效模式。多物理场耦合分析：许多工程问题涉及多种物理场之间的相互作用，例如结构的热应力分析、电致伸缩分析等。本书将初步探讨如何进行多物理场耦合分析。通过对本书内容的深入学习，读者将不仅能够掌握结构分析的基本原理和实用技术，更能培养出严谨的工程思维和解决复杂工程问题的能力。结构分析的艺术与科学，正等待着您去探索和实践，去理解和创造那些支撑我们世界，连接我们梦想的宏伟工程。