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Finite Element Analysis: Concepts and Applications

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简介:
《Finite Element Analysis: Concepts and Applications》是一本介绍有限元分析基本概念及应用的书籍,适合工程和技术专业的学生与从业者阅读。书中详细讲解了如何使用有限元方法解决复杂的工程问题,并提供了大量的实例和案例研究来帮助读者更好地理解该技术的应用。 RD.COOK的《有限元分析的概念与应用》这本书提供了关于有限元分析的基本概念及其实际应用的详细解释。

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  • Finite Element Analysis: Concepts and Applications
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    《Finite Element Analysis: Concepts and Applications》是一本介绍有限元分析基本概念及应用的书籍,适合工程和技术专业的学生与从业者阅读。书中详细讲解了如何使用有限元方法解决复杂的工程问题,并提供了大量的实例和案例研究来帮助读者更好地理解该技术的应用。 RD.COOK的《有限元分析的概念与应用》这本书提供了关于有限元分析的基本概念及其实际应用的详细解释。
  • 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
  • Matrix Analysis and Linear Algebra Applications
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    《Matrix Analysis and Linear Algebra Applications》深入探讨了矩阵理论及其在线性代数中的应用,涵盖基础概念、高级主题以及在工程和科学领域中的实际案例。 这是一本经典的线性代数教材,作者是Carl D. Meyer。全书共分八个章节:第一章介绍Linear equations;第二章讨论Rectangular Systems and Echelon Forms;第三章讲解Matrix Algebra;第四章探讨Vector Spaces;第五章涵盖Norms, Inner Products, 和Orthogonality;第六章分析Determinants;第七章深入Eigenvalues和Eigenvectors的理论;第八章则研究Perron-Forbenius Theory。
  • Dissipative Systems: Analysis, Control, and Applications
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    本书《耗散系统:分析、控制及应用》深入探讨了耗散系统的理论与实践,涵盖了从基础概念到高级分析技巧的知识体系,并详细介绍了控制系统的设计方法及其在工程领域的广泛应用。 耗散系统分析与控制理论是控制工程中的一个重要分支领域,它关注的是输入输出能量转换关系及其对系统的稳定性影响,并通过各种手段来优化这些过程。该理论提供了理解和设计复杂系统的方法,确保它们在不同条件下都能保持稳定性和鲁棒性。 相关书籍涵盖了多个子领域的知识: - 稳定性与稳态化问题,在无限维系统中的应用。 - 非光滑力学,研究非平滑动力学系统的分析和控制方法。 - 针对非线性控制系统的研究和技术应用,如L2增益、无源性和其他技术手段。 - 有关调节及输入约束的线性系统控制理论。 - 研究在不确定条件下仍能保持性能的鲁棒与H∞控制策略。 - 计算机控制系统的分析和设计方法。 - 复杂且难以预测的行为中的控制系统设计技巧,包括模型降维、正性和二维系统的应用等。 耗散系统理论不仅适用于物理工程领域,还包括生物化学等领域。它帮助研究者理解能量交换过程,并在控制器的设计中利用这些特性来增强鲁棒性。 此外,在现代控制理论中,H∞控制方法是一种有效的方法,用于设计能够抵抗外部扰动的控制器。这种方法特别适合于那些对模型不确定性敏感的应用场景。通过最小化性能指标(即H无穷大范数),可以确保系统在各种干扰下的稳定性与效能。 随着技术的进步,子空间辨识法已经成为一种重要的参数估计方法,尤其是对于线性动态系统的应用。该方法利用输入输出数据来构建数学模型,并且适用于那些无法直接测量内部状态的场景。 数字控制系统的设计和分析是近年来发展迅速的一个领域,在此过程中伴随着数字信号处理与微电子技术的进步而得到广泛应用。相比传统模拟系统而言,数字化控制具有更高的灵活性,能够通过软件更新实现复杂策略的应用。 在多变量控制系统中,需要同时管理多个输入输出对的问题变得更为普遍。例如航空器的飞行控制系统必须协调不同方向上的运动控制问题。因此对于这些复杂的系统来说,设计特殊算法以确保稳定性和性能达标至关重要。
  • Hands-On Machine Learning with Python: Concepts and Applications...
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    《Hands-On Machine Learning with Python》是一本实践导向的机器学习书籍,通过Python语言教授核心概念和应用。书中涵盖各种算法及模型,并提供大量案例研究。适合初学者与进阶读者阅读。 Hands On Machine Learning with Python by John Anderson, published on 6 Aug. 2018, has an ISBN of 1724731963 and contains 224 pages in EPUB format with a file size of 2.22 MB.
  • Robust Analysis and Control Applications of LMI.pdf
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    本文档探讨了线性矩阵不等式(LMI)在系统分析与控制应用中的稳健方法,并提供了理论分析及实用案例。 LMI在鲁棒分析与控制中的应用: 1. 数学基础 2. 利用线性矩阵不等式(LMI)进行李雅普诺夫稳定性分析及静态状态反馈(SSF)综合 3. 连续时间系统下的有界实引理(CT-BRL) 4. 连续时间系统的H∞合成方法 5. 离散时间系统下的有界实引理(DT-BRL) 6. 各种鲁棒性和H∞分析及综合作法的MATLAB代码 7. 附录B:用于仿真的三个“基准”系统
  • Convex Analysis and Its Applications in Optimization
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    本课程深入探讨凸分析的基础理论及其在优化问题中的应用,涵盖凸集、凸函数以及对偶性等核心概念,旨在为学生提供解决各类优化难题的有效工具和方法。 Bertsekas的《凸优化分析》是一本非常有用的书。
  • The Finite Element Method: Basis and Fundamentals, Sixth Edition
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    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。
  • High Performance AC Motor Applications: Analysis and Control...
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    本论文深入探讨高性能交流电机的应用、分析及控制策略,旨在提高电机效率与性能,适用于工业自动化和新能源汽车等领域。 Sakae Yamamura所著的作品由Bosa Roca出版社在美国出版发行,提供高清英文原版扫描版本。
  • Real Analysis: Modern Techniques and Their Applications (Folland)
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    《实分析:现代技术和应用》(Folland)是一本深入介绍实分析理论及其在各个领域中应用的经典教材,内容涵盖测度论、泛函分析等核心主题。 Real Analysis, Modern Techniques and Their Applications是由Folland撰写的一本书籍。这本书深入探讨了实分析领域的现代技术和应用方法。它不仅涵盖了传统的实分析内容,还结合了一些最新的研究成果和技术手段,为读者提供了全面而深刻的理论框架以及实用的应用技巧。书中包括测度论、积分理论、傅里叶变换等核心主题,并且通过丰富的例子和习题帮助学生加深理解并掌握这些概念的实际应用。 这本书适合数学专业的研究生及研究人员使用,同时也可作为相关领域高年级本科生的教材或参考书。它不仅能够为读者提供扎实的基础知识,还能激发他们对实分析更深层次的研究兴趣。