有限元方法编程(第5版) (英)I.M.史密斯(I.M.Smith),(美)D.V.格里菲斯(D.V.Griffiths),(英)L.玛吉茨(L.Margetts) 著;张新春 等 译 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

I.M.史密斯、D.V.格里菲斯、L.玛吉茨著的《有限元方法编程（第5版）》在前几版的基础上进行了全面的修订，主要围绕三个方面的问题展开有限元程序设计的讨论，即固体力学问题、流体力学（包括热力学）问题及固体与流体的耦合问题（如应力学中的问题），涉及的方程主要有静力平衡方程、传导方程和特征值方程。本书致力于帮助读者通过有限元技术来使用为算法设计的“构建模块”。其重点并不在于程序，而在于过程或子程序的集合，目的在于教会读者编写智能程序并使用它们。

本书结构合理、示例丰富，可作为从事有限元研究与开发的工程技术人员及土木工程和机械工程等相关专业的教师、学生的参考书。

第1章预备知识：计算机策略

1.1引言

1.2计算机硬件

1.3存储管理

1.4向量处理器

1.5多核处理器

1.6协处理器

1.7并行处理器

1.8应用软件

1.8.1编译器

1.8.2算术精度

1.8.3条件语句

1.8.4循环语句

1.9数组

1.9.1动态数组

1.9.2数组“广播”

1.9.3数组赋值

1.9.4向量下标

1.9.5子数组

1.9.6数组的整体操作

1.9.7进行数组运算的内部函数

1.9.8模块

1.9.9子程序库

1.9.10结构化编程

1.10第三方函数库

1.10.1BLAS函数库

1.10.2数学函数库

1.10.3用户子函数

1.10.4MPI函数库

1.11可视化

1.11.1启动ParaView

1.11.2显示约束节点

1.11.3显示施加荷载

1.11.4显示变形的网格

1.12本章小结

参考文献

第2章有限元的空间离散化

2.1引言

2.2杆单元

2.2.1杆单元刚度矩阵

2.2.2杆的惯性矩阵

2.3特征值方程

2.4梁单元

2.4.1梁单元刚度矩阵

2.4.2梁单元惯性矩阵

2.5具有轴向力作用的梁

2.6弹性地基梁

2.7离散化处理概述

2.8推导单元刚度的另一种方法

2.9二维单元：平面应力单元

2.10能量法和平面应变

2.11平面单元的惯性矩阵

2.12轴对称应力与应变

2.13三维应力与应变

2.14平面弯曲单元

2.15固体单元方程小结

2.16流体流动：纳维-斯托克斯方程

2.17流动方程的简化

2.17.1稳态问题

2.17.2瞬态问题

2.17.3对流问题

2.18毕奥固结耦合方程

2.19本章小结

参考文献

第3章有限元的编程实现

3.1引言

3.2四边形单元的局部坐标

3.2.1四边形单元上的数值积分

3.2.2四边形单元上的解析积分

3.3三角形单元的局部坐标

3.3.1三角形单元的数值积分

3.3.2三角形单元的解析积分

3.4多单元组装

3.5逐个单元法

3.5.1求解线性方程组的共轭梯度法

3.5.2前置法

3.5.3非对称系统

3.5.4对称的非正定方程

3.5.5特征值系统

3.6边界条件的引入

3.7模块化编程

3.7.1黑盒子程序

3.7.2专用子程序

3.7.3使用四边形单元对弹性实体的平面应变(应力)分析

3.7.4使用三角形单元对弹性实体的平面应变(应力)分析

3.7.5弹性实体的轴对称应变分析

3.7.6平面稳态流层

3.7.7质量矩阵

3.7.8高阶二维单元

3.7.9三维块单元

3.7.10单元刚度矩阵的组装

3.8平衡方程的求解

3.9特征值和特征向量的计算

3.9.1雅可比算法

3.9.2Lanczos和Arnoldi算法

3.10一阶率相关问题的求解

3.11耦合纳维-斯托克斯问题的求解

3.12耦合瞬态问题的求解

3.12.1接近载荷法

3.12.2载荷增量法

3.13二阶偏导率相关问题的求解

3.13.1模态叠加

3.13.2纽马克或克兰克-尼科尔森法

3.13.3威尔逊法

3.13.4复合响应法

3.13.5显式积分法和其他方法的概述

参考文献

第4章结构的静力平衡

4.1引言

4.2本章小结

4.3变量名称术语

4.4习题

参考文献

第5章线弹性实体的静力平衡

5.1引言

5.2变量名称术语

5.3习题

参考文献

第6章材料非线性

6.1引言

6.2材料的应力-应变关系

6.3应力不变量

6.4破坏准则

6.4.1米泽斯破坏准则

6.4.2莫尔-库仑和特雷斯卡破坏准则

6.5体荷载的生成方法

6.6黏塑性法

6.7初始应力法

6.8破坏面和塑性势面的拐点

6.9弹塑性率相关的积分

6.9.1正向欧拉积分法

6.9.2后向欧拉积分法

6.10切线刚度法

6.10.1非一致切线模量矩阵

6.10.2一致切线模量矩阵

6.10.3收敛性判断准则

6.11堤防结构构筑与土方开挖的土工技术处理方法

6.11.1筑堤防护

6.11.2开挖技术

6.12不排水剪分析

6.13变量名称术语

6.14习题

参考文献

第7章恒定流

7.1引言

7.2变量名称术语

7.3习题

参考文献

第8章一阶瞬态问题(非耦合)

8.1引言

8.2程序8.4，程序8.5，程序8.6和程序8.7的比较

8.3变量名称术语

8.4习题

参考文献

第9章耦合问题

9.1引言

9.2变量名称术语

9.3习题

参考文献

第10章特征值问题

10.1引言

10.2变量名称术语

10.3习题

参考文献

第11章受迫振动

11.1引言

11.2变量名称术语

11.3习题

参考文献

第12章有限元分析的并行处理

12.1引言

12.2并行和串行程序间的差异

12.2.1并行库

12.2.2全局变量

12.2.3MPI库常规

12.2.4_pp附属

12.2.5简单的测试问题

12.2.6读入和输出

12.2.7rest取代nf

12.2.8聚与散

12.2.9重新索引

12.2.10域组成

12.2.11第三方网格划分工具

12.2.12加载平衡

12.3图形处理器

12.4云计算

12.5本章小结

12.6变量名称术语

参考文献

附录A等效节点荷载

附录B形函数和单元节点编号

附录C塑性应力-应变矩阵及塑性势偏导数

附录Dmain库子程序

附录E几何库子程序

附录F并行库子程序

附录G外部子程序

I. M. Smith，来自英国曼彻斯特大学。

D. V. Griffiths，来自美国科罗拉多矿业大学。

L. Margetts，来自英国曼彻斯特大学。

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