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The Finite Element Method: Basis and Fundamentals, Sixth Edition

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简介:
本书为第六版《有限元方法:基础与原理》,全面系统地介绍了有限元分析的基本理论和应用技巧。适合工程及数学专业高年级学生和研究人员阅读。 《有限元方法:基础与原理》第六版是有限元仿真领域最经典的参考书籍之一,作者为O.C.ZIENKIEWICZ、R.L.TAYLOR 和 J.Z.ZHU。在当当网上该书的原价为900元。

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  • The Finite Element Method: Basis and Fundamentals, Sixth Edition
    优质
    本书为第六版《有限元方法:基础与原理》,全面系统地介绍了有限元分析的基本理论和应用技巧。适合工程及数学专业高年级学生和研究人员阅读。 《有限元方法:基础与原理》第六版是有限元仿真领域最经典的参考书籍之一,作者为O.C.ZIENKIEWICZ、R.L.TAYLOR 和 J.Z.ZHU。在当当网上该书的原价为900元。
  • 习题解答:The Finite Element: Its Basis and Fundamentals(第六版)
    优质
    本书为《The Finite Element: Its Basis and Fundamentals》第六版的配套习题解答,深入解析了有限元方法的基本理论和应用实例。 ### 《有限元法:其基础与基本原理》第六版习题解答 #### 简介 本教师手册为《有限元法:其基础与基本原理》第六版提供了丰富的习题解答,对于深入理解该书内容及应用有限元法解决实际问题具有重要意义。本书由O.C. Zienkiewicz、R.L. Taylor和J.Z. Zhu共同编著,旨在为学习者提供一系列难度不等的练习题目及其解答。 #### 书籍背景 - **作者介绍**: - **O.C. Zienkiewicz**: 曾任英国威尔士斯旺西大学工程数值方法研究所所长,并担任巴塞罗那国际数值方法工程中心教授。 - **R.L. Taylor**: 加州大学伯克利分校土木与环境工程系研究生院教授。 - **J.Z. Zhu**: ESI US R&D公司高级科学家。 - **出版日期**:2005年3月29日 - **书籍概述**:本书提供了对《有限元法:其基础与基本原理》一书中包含的许多习题的解答。这些习题涵盖了从简单的到相当复杂的多个层次,旨在帮助读者逐步理解和掌握有限元法的基本概念和技术。 #### 解答特点 - **随机排序**:每个章节中的习题按照随机顺序排列,目的是让读者能够区分不同复杂度级别的问题。 - **非穷尽列表**:提供的习题并非全部,但足以让教师根据需要设计更多的示例。 - **数据选择**:部分习题需要读者自行选择特定的数据进行解答,这有助于培养读者在学习新知识时的主动性和创造力。 - **编程要求**:尽管本书没有提供需要编写计算机程序来解答的问题的答案,但强烈建议通过编程实践来真正掌握有限元法的技术。 #### 重点知识点解析 1. **有限元法的基本原理** - **基本概念**:有限元法是一种将连续体划分为若干个离散单元进行分析的方法,适用于求解复杂的工程问题。 - **单元类型**:包括线性单元、二次单元等,不同的单元形状和阶次适用于不同类型的问题。 - **形状函数**:用于描述单元内位移分布的函数,其形式取决于单元的几何形状和阶次。 2. **形函数的构造及其导数** - **构造方法**:通过插值多项式构建形状函数,确保单元边界上的位移连续。 - **导数计算**:计算形状函数的导数对于建立刚度矩阵至关重要。 3. **刚度矩阵的建立** - **积分过程**:通过数值积分(如高斯积分)计算单元贡献到整体刚度矩阵的元素。 - **组装过程**:将所有单元的刚度矩阵组装成全局刚度矩阵。 4. **边界条件处理** - **约束条件**:包括固定约束、铰接约束等,需要正确处理以反映结构的实际边界情况。 - **载荷施加**:包括节点载荷、面载荷等,需正确转化为矩阵形式。 5. **求解线性方程组** - **直接方法**:如高斯消元法,适用于小型问题。 - **迭代方法**:如共轭梯度法等,适用于大型稀疏矩阵问题。 6. **后处理与结果可视化** - **应力应变分析**:根据位移结果计算应力应变场。 - **可视化展示**:利用专业软件(如MATLAB等)展示分析结果,便于理解和解释。 《有限元法:其基础与基本原理》第六版教师手册为读者提供了系统学习有限元法的重要资源。通过解答不同难度级别的习题,不仅可以加深对理论知识的理解,还能提升解决实际工程问题的能力。
  • Introduction to the Finite Element Method (Scan Edition)
    优质
    《有限元方法导论(扫描版)》是一本介绍有限元分析基础概念和技术的入门书籍,适用于工程和科学领域的学生及专业人士。 Hardcover: 912 pages Publisher: McGraw-Hill Science/Engineering/Math; 3rd edition (January 11, 2005) Language: English ISBN-10: 0072466855 ISBN-13: 978-0072466850
  • Finite Element Method and Boundary Element Method - Hunter
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    Finite Element Method and Boundary Element Method - Hunter是一本全面介绍有限元法和边界元法理论与应用的专业书籍,适用于工程分析与设计。 ### 有限元方法与边界元方法 #### 一、有限元基础函数 ##### 1.1 一维场表示 有限元方法(FEM)是一种数值解法,用于求解复杂的工程问题,特别是在结构分析和热传导等领域。在处理一个连续的一维函数时,我们通常采用一系列线性或高阶多项式基函数来近似该函数。 ##### 1.2 线性基函数 在线性近似中,每个节点定义了一个基函数,在其上取值为1,并且其他所有节点上的值为0。通过这种设置,我们可以用两个相邻节点的线性组合来表示两点之间的变化情况。例如,在一维空间中,如果两个节点间的距离是h,则可以使用以下公式:φ1(x) = (x2 - x)/h 和 φ2(x) = (x - x1)/h ,其中x1和x2分别是这两个节点的位置坐标。 ##### 1.3 基函数作为权重函数 基函数不仅用于表示场变量,也可以在弱形式的构建中用作加权函数。通过将微分方程转换为积分的形式,并利用这些基函数(即权重函数)进行加权处理,可以得到更稳定的数学模型。 ##### 1.4 二次基函数 随着问题复杂性的增加,需要使用更高阶的多项式来逼近未知场变量。例如,在曲率变化较大的情况下,采用二次或更高的多项式作为基函数能够提供更好的近似效果。 ##### 1.5 二维和三维元素 在处理更复杂的几何形状时(如弯曲面),我们需要考虑二维甚至三维的情况。此时,单元的选择会更加复杂,包括三角形、四边形等不同类型的多边形单元,并且每个单元内部的场变量表示依然通过基函数来完成。 ##### 1.6 高阶连续性 在某些应用中,为了提高精度和准确性,要求相邻单元之间不仅场变量本身要保持连续,其导数也要保持一致。这种高阶连续性的实现需要更复杂的数学处理方法。 ##### 1.7 三角形单元 三角形单元是二维有限元分析中最常用的元素之一。它具有三个节点,并且可以使用线性基函数来表示单元内部的场变量变化情况,从而适应各种复杂几何形状的要求。 ##### 1.8 曲线坐标系 对于处理弯曲或非规则表面的问题时,曲线坐标系统提供了更好的解决方案。在这种情况下,选择适当的曲率相关的基函数能够显著提高计算精度和效率。 #### 二、稳态热传导 ##### 2.1 一维稳态热传导 一维稳态热传导问题是一个经典的有限元分析案例。它涉及到温度分布随位置变化的描述,在这种条件下时间被视为常数不变量。首先需要建立一个微分方程,然后通过将其转换为弱形式来求解各节点上的温度值。 ##### 2.2 α-依赖源项 当热源的位置或者强度随着位置的变化而改变时(即α-依赖性),我们需要在有限元模型中引入相应的处理机制以适应这种变化情况,并调整方程中的相应参数。 ##### 2.3 伽辽金权函数回顾 在有限元方法的应用过程中,通过使用适当的基函数来最小化残差的方法被称为伽辽金法。这种方法不仅适用于稳态热传导问题,在其他类型的偏微分方程求解中也非常有用。 #### 三、边界元方法 ##### 3.1 引言 边界元方法(BEM)是一种数值技术,专注于解决具有明确边界的物理现象。相比有限元方法,它只需要在物体的表面上进行离散化处理,从而减少了计算资源的需求量。 ##### 3.2 目录克-德尔塔函数与基本解 目录克-德尔塔函数和基本解是边界元法中的关键概念之一。前者用于表示集中力或源项的影响;后者则是描述该影响下系统的响应情况。 ##### 3.3 二维边界元方法 在二维空间中,BEM通过定义物体边界的节点,并使用基函数来表达这些条件来进行计算工作。接着构造相应的积分方程以求解出各个未知量的值。 ##### 3.4 数值求解边界积分方程的方法 为了解决由边界元素法产生的线性代数问题,通常需要采用数值方法进行处理,包括直接和间接技术以及特定类型的数值积分方案(如高斯积分)等手段来提高精度与效率。 ##### 3.5 数值评价系数矩阵中的项 在BEM中求解过程中会涉及到大量关于边界条件的计算任务。这要求我们使用高效的算法来评估这些复杂的数学表达式,特别是对于那些难以直接解析求解的部分来说更是
  • The Finite Element Method by Zienkiewicz O.C.
    优质
    《The Finite Element Method》由著名学者Zienkiewicz O.C.撰写,是有限元分析领域的经典著作,详细介绍了该方法的基本原理和应用。 这是一套很好的有限软教程的英文版本,分为三册。
  • The Finite Element Method with MATLAB Code
    优质
    本书《The Finite Element Method with MATLAB Code》详细介绍了有限元方法的基本理论和实践应用,并提供了丰富的MATLAB代码实例。适合工程、数学及相关领域的学生与研究人员参考学习。 The_Finite_Element_Method_Using_MATLAB_Second_Edition.rar
  • An Initial Course in the Finite Element Method
    优质
    《An Initial Course in the Finite Element Method》是一本介绍有限元方法基础概念和应用的教材,适用于工程学和物理学专业的学生。书中通过实例详细讲解了如何使用有限元法解决实际问题。 这是一本关于有限元方法的电子书,提供高清版本,是最新且经典的著作,并以英文版呈现。
  • Vol. 1: The Finite Element Method
    优质
    《The Finite Element Method》由O.C. Zienkiewicz和R.L. Taylor合著,是有限元分析领域的经典著作,对工程学和应用数学产生了深远影响。 Zienkiewicz O.C. 和 Taylor R.L. 的《有限元方法 基础卷》是一本不错的有限元书籍。
  • Finite Element Method (by Zienkiewicz).pdf
    优质
    《Finite Element Method》由著名学者Zienkiewicz撰写,全面介绍了有限元方法的基本理论、技术应用及最新进展,是工程科学领域的重要参考文献。 本书是有限元方法最早的出版物之一,并且这是它的第六版。第一版发布于1967年,在近40年间经过了五次更新与改进,内容从最初的结构、固体领域扩展到了流体动力学等领域,也由一卷本扩充为三卷本的规模。这本书汇集了作者近四十年的研究成果,并综合整理了近千篇相关文献的重要发现和理论精华。它在全球范围内培养了几代计算固体力学领域的师生及工程师,成为了有限元方法这一领域内的经典著作。
  • The Handbook of Image Processing Sixth Edition
    优质
    《The Handbook of Image Processing Sixth Edition》全面涵盖了图像处理领域的最新技术与理论,是科研人员和工程师不可或缺的参考书。 The Image Processing Handbook, Sixth Edition by John C. Russ, in English and high definition.