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有限元技术与程序_甘舜仙编著

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术领城。这是有限元发展史上的一个高潮,随后,便处于一个稳步发展的阶段。面对这个形势,英国已故的工程科学家BruceIrons教授在l980年出版的《Technigies of Finite Element》一书中,高瞻远瞩地指出:“Computation is in its infancy”,接着他进一步描述了在计算机高度发展和普及的条件下,未来的数值计算所起的巨大作用。的确,从科学技术发展的长河来看,数值计算还处在幼年时期。事物总是发展的。近些年来有限元发展也证明,位移法有限元还存在不少局限性。麻省理工学院卞学璜教授针对这些问题,从六十年代中期开始,长期坚韧不拔地研究,到八十年代初,终于创造了杂交/混合有限元。我国唐立民教授创造了拟协调元,周天孝高级工程师创造了混合刚度有限元。目前,许多学者在利用有限元的思想进一步创造新的数值计算方法,科学计算已成了和理论、实验并列的第三手段。现在,我国有限元领域的研究遍地开花,人才济济,许多研究处于世界前列。在有限元通用程序方面,由于我国计算机发展条件的制约,和西方世界比较,还有一段差距。随着我国经济势力的增长,科学技术现代化的迫切需要,这种局面正在逐步改变。·本书在原有教学讲义基础上作了较大的修改和补充,是为初学有限元的高等工科院校有关专业学生和工程技术人员面写的。本书从工程实际的角度出发,以虚功原理、伽辽金法为基础,以有限元法的步骤作为引线,在固体力学有限元法中按单元讲述。首先将杆单元和有限元法的步骤结合在一起影然后把有限元的一些基本内容通过三角形常应变单元来说明;再将其他单元集中在等参数单元一章;并用C°阶单元和单元积分作了总结和推广。C阶单元是有限元的基础,是本书重点,因此作了详细地论述。将梁板壳单元集中在一章,以便说明C阶问题。鉴于板壳问题的复杂性,方法很多,目前仍有一些问题没有彻底解决,所以,本书从实用的角度出发只作了概要介绍。上面所述的内容安排避免了完全按结构力学、弹性力学体系论述有限元法带来的重复性、-2-作者的意图是使读者易于形成有限元法本身的完整概念。作者利用这个思路不仅介绍了大型通用有限元程序中的各种单元,面且便于对有限元法中较深入的问题进行讨论,如降阶积分等,也便于将形函数的讨论逐步深入,最后统一概括,还便于将有限元法推广到动力分析、传热分析和流动分析。本书最后一章用固体、传热和流体统一在一起的二维程序作为全书的结束。这一方面概述了有限元程序,指出了有限元通用程序发展的一个方面;另一方面也是全书有限元系统性的一个有机部分。为了使初学者对有限元的基本原理和方法有较深入的理解,作者编写了适当的例题,每章都有思考与练习。对于已经学过高等数学、线性代数和有关力学课程的读者,阅读本书将不会遇到困难。要了解本书第十章,必须具备FO-RTRAN语言知识。限于作者水平,书中的谬误望读者不吝指教。本书得以出版要感谢宋国枢高级工程师认真细致地审阅,感谢机械电子部飞行器工程专业指导委员会余超志付教授的热心指导和帮助,感谢责任编辑边淑英同志和原兵器部教材编审组的姚康年同志。
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