《有限元方法編程（第五版）》是2017年5月電子工業出版社出版的圖書，作者是張新春。
基本介紹
- 書名：有限元方法編程（第五版）
- 作者：張新春
- ISBN：9787121314148
- 頁數：528頁
- 定價：99元
- 出版社：電子工業出版社
- 出版時間：2017年5月
- 開本：16開
內容簡介,圖書目錄,
內容簡介
本書在前幾版的基礎上進行了全面的修訂，主要圍繞三個方面的問題展開有限元程式設計，即固體力學問題、流體力學（包括熱力學）問題及固體與流體的耦合問題（如土力學中的問題），涉及到的方程主要有靜力平衡方程、傳導方程和特徵值方程。本書致力於幫助讀者通過有限元技術來使用為算法設計的""構件塊”。其重點並不在於程式，而在於過程或子程式的集合。目的在於教會讀者編寫智慧型程式並使用它們。
圖書目錄
目 錄
第1章 預備知識：計算機策略 1
1.1 引言 1
1.2 計算機硬體 1
1.3 存儲管理 2
1.4 向量處理器 2
1.5 多核處理器 3
1.6 協處理器 3
1.7 並行處理器 3
1.8 套用軟體 4
1.8.1 編譯器 5
1.8.2 算術精度 5
1.8.3 條件語句 6
1.8.4 循環語句 6
1.9 數組 7
1.9.1 動態數組 7
1.9.2 數組“廣播” 8
1.9.3 數組賦值 8
1.9.4 向量下標 8
1.9.5 子數組 9
1.9.6 數組的整體操作 9
1.9.7 進行數組運算的內部函式 9
1.9.8 模組 10
1.9.9 子程式庫 10
1.9.10 結構化編程 13
1.10 第三方函式館 14
1.10.1 BLAS函式館 14
1.10.2 數學函式館 14
1.10.3 用戶子函式 14
1.10.4 MPI函式館 14
1.11 可視化 15
1.11.1 啟動ParaView 15
1.11.2 顯示約束節點 16
1.11.3 顯示施加荷載 17
1.11.4 顯示變形的格線 17
1.12 本章小結 18
參考文獻 19
第2章 有限元的空間離散化 20
2.1 引言 20
2.2 桿單元 20
2.2.1 桿單元剛度矩陣 20
2.2.2 桿的慣性矩陣 22
2.3 特徵值方程 23
2.4 梁單元 23
2.4.1 梁單元剛度矩陣 23
2.4.2 梁單元慣性矩陣 25
2.5 具有軸向力作用的梁 25
2.6 彈性地基梁 26
2.7 離散化處理概述 27
2.8 推導單元剛度的另一種方法 27
2.9 二維單元：平面應力單元 28
2.10 能量法和平面應變 31
2.11 平面單元的慣性矩陣 33
2.12 軸對稱應力與應變 33
2.13 三維應力與應變 34
2.14 平面彎曲單元 36
2.15 固體單元方程小結 39
2.16 流體流動：納維-斯托克斯方程 39
2.17 流動方程的簡化 42
2.17.1 穩態問題 42
2.17.2 瞬態問題 43
2.17.3 對流問題 44
2.18 畢奧固結耦合方程 45
2.19 本章小結 46
參考文獻 47
第3章 有限元的編程實現 48
3.1 引言 48
3.2 四邊形單元的局部坐標 48
3.2.1 四邊形單元上的數值積分 50
3.2.2 四邊形單元上的解析積分 51
3.3 三角形單元的局部坐標 52
3.3.1 三角形單元的數值積分 52
3.3.2 三角形單元的解析積分 53
3.4 多單元組裝 53
3.5 逐個單元法 55
3.5.1 求解線性方程組的共軛梯度法 55
3.5.2 前置法 56
3.5.3 非對稱系統 57
3.5.4 對稱的非正定方程 58
3.5.5 特徵值系統 58
3.6 邊界條件的引入 58
3.7 模組化編程 61
3.7.1 黑盒子程式 62
3.7.2 專用子程式 63
3.7.3 使用四邊形單元對彈性實體的平面應變(應力)分析 63
3.7.4 使用三角形單元對彈性實體的平面應變(應力)分析 66
3.7.5 彈性實體的軸對稱應變分析 66
3.7.6 平面穩態流層 67
3.7.7 質量矩陣 67
3.7.8 高階二維單元 68
3.7.9 三維塊單元 69
3.7.10 單元剛度矩陣的組裝 73
3.8 平衡方程的求解 77
3.9 特徵值和特徵向量的計算 78
3.9.1 雅可比算法 78
3.9.2 Lanczos和Arnoldi算法 79
3.10 一階率相關問題的求解 79
3.11 耦合納維-斯托克斯問題的求解 82
3.12 耦合瞬態問題的求解 84
3.12.1 完全載荷法 84
3.12.2 載荷增量法 85
3.13 二階偏導率相關問題的求解 85
3.13.1 模態疊加 86
3.13.2 紐馬克或克蘭克-尼科爾森法 88
3.13.3 威爾遜法 89
3.13.4 複合回響法 89
3.13.5 顯式積分法和其他方法的概述 90
參考文獻 91
第4章 結構的靜力平衡 93
4.1 引言 93
4.2 本章小結 127
4.3 變數名稱術語 127
4.4 習題 129
參考文獻 135
第5章 線彈性實體的靜力平衡 136
5.1 引言 136
5.2 變數名稱術語 178
5.3 習題 182
參考文獻 187
第6章 材料非線性 188
6.1 引言 188
6.2 材料的應力-應變關係 189
6.3 應力不變數 190
6.4 破壞準則 192
6.4.1 米澤斯破壞準則 192
6.4.2 莫爾-庫侖和特雷斯卡破壞準則 193
6.5 體荷載的生成方法 193
6.6 黏塑性法 194
6.7 初始應力法 195
6.8 破壞面和塑性勢面的拐點 196
6.9 彈塑性率相關的積分 220
6.9.1 正向歐拉積分法 222
6.9.2 後向歐拉積分法 222
6.10 切線剛度法 223
6.10.1 非一致切線模量矩陣 223
6.10.2 一致切線模量矩陣 224
6.10.3 收斂性判斷準則 224
6.11 堤防結構構築與土方開挖的土工技術處理方法 236
6.11.1 築堤防護 236
6.11.2 開挖技術 242
6.12 不排水剪分析 249
6.13 變數名稱術語 262
6.14 習題 268
參考文獻 270
第7章 恆定流 272
7.1 引言 272
7.2 變數名稱術語 292
7.3 習題 295
參考文獻 298
第8章 一階瞬態問題(非耦合) 299
8.1 引言 299
8.2 程式8.4，程式8.5，程式8.6和程式8.7的比較 320
8.3 變數名稱術語 337
8.4 習題 340
參考文獻 342
第9章 耦合問題 343
9.1 引言 343
9.2 變數名稱術語 369
9.3 習題 374
參考文獻 374
第10章 特徵值問題 375
10.1 引言 375
10.2 變數名稱術語 387
10.3 習題 390
參考文獻 392
第11章 受迫振動 393
11.1 引言 393
11.2 變數名稱術語 421
11.3 習題 425
參考文獻 426
第12章 有限元分析的並行處理 427
12.1 引言 427
12.2 並行和串列程式間的差異 428
12.2.1 並行庫 428
12.2.2 全局變數 429
12.2.3 MPI庫常規 429
12.2.4 _pp附屬 430
12.2.5 簡單的測試問題 430
12.2.6 讀入和輸出 433
12.2.7 rest取代nf 433
12.2.8 聚與散 433
12.2.9 重新索引 434
12.2.10 域組成 434
12.2.11 第三方格線劃分工具 434
12.2.12 載入平衡 436
12.3 圖形處理器 480
12.4 雲計算 485
12.5 本章小結 486
12.6 變數名稱術語 487
參考文獻 493
附錄A 等效節點荷載 495
附錄B 形函式和單元節點編號 499
附錄C 塑性應力－應變矩陣及塑性勢偏導數 505
附錄D main庫子程式 508
附錄E 幾何庫子程式 512
附錄F 並行庫子程式 513
附錄G 外部子程式
