計算動力學（第2版）

第2 版前言

根據本書第1 版多年來在清華大學和兄弟院校中的使用情況，並結合作者近年來的教學和科研實踐，第2 版在第1 版的基礎上做了較大幅度的修訂，主要體現在：

1. 在2.6 節中補充了稀疏矩陣的行壓縮存儲格式，簡要介紹了高性能大規模稀疏對稱和非對稱線性方程組求解器PARDISO，並刪除了活動列求解器COLSOL 的原始碼(共2頁)，讀者可從本教材的網站下載。

2. 進一步改寫了STAP90 程式，增加了記憶體管理模組memAllocate，顯著地提高了STAP90 程式的易讀性，並重寫了2.6.5 節。

3. 在1.4 節中補充了拉格朗日乘子法的可解性條件、閉鎖問題和疊代解法的內容，並增加了Nitsche 法。Nitsche 法結合了拉格朗日乘子法和罰函式的優點，在發展新型數值方法中受到了關注。

4. 為了節約篇幅，從第3 章中刪除了求解大型系統特徵值問題的子程式JACOBI90、SSPACE90 和LANCZOS90 的原始碼(共34 頁)，讀者可從本教材的網站上下載。

5. 時域分析需要求解關於時間的二階常微分方程組，對於複雜結構問題計算量很大，且不便於分析結構在地震、風和海浪等隨機載荷作用下的回響問題。另外，許多工程問題更關心結構的最大回響，而不是其時間歷程。因此第2 版增加了結構動力學問題的頻域分析方法(第6 章)，包括頻響函式與快速傅立葉變換、回響譜分析方法及其套用和隨機振動數值分析初步。

6. 對計算衝擊動力學部分進行了大幅度修改和擴充，增加了爆炸模擬中常用的歐拉描述的控制方程(含非守恆形式和守恆形式)，擴展了應力率內容並給出了其Lie 導數解釋，補充了接觸算法的增廣拉格朗日子乘子法，擴充了接觸面搜尋算法。另外，為了公式表達簡潔，除了指標記號外，還補充了部分常用公式的張量實體表達形式。

7. 將材料模型作為單獨一章並進行了大幅度擴充，詳細講述了亞彈性模型和亞彈性-塑性模型的本構積分算法返回映射法，並給出了線性亞彈性、理想彈塑性、各向同性硬化彈塑性、Johnson-Cook 塑性和Drucker-Prager 模型的理論和實現方法；增加了模擬流體的線性多項式狀態方程和模擬炸藥的JWL 狀態方程，補充了失效模型。

8. 增加了任意拉格朗日-歐拉法一章，詳細講述了任意拉格朗日-歐拉描述的運動描述方法、守恆方程及其有限元離散格式（含彼得羅夫-伽遼金有限元）和格線更新算法，並講述了求解歐拉法和任意拉格朗日-歐拉法控制方程的運算元分裂法和輸運算法。

9. 鑒於近年來物質點法在模擬衝擊爆炸等涉及材料破壞的問題中發展迅速，第2 版重寫了物質點法部分，並簡要介紹了本課題組用C++ 語言研發的三維物質點法數值仿真軟體MPM3D。MPM3D 的FORTRAN 90 簡化版MPM3D-F90 已經開源，可從本教材網站上下載。

10. 近年來多核計算機發展迅速，因此在並行計算部分中補充了用於共享記憶體並行編程的OpenMP 編程方法。

11. 將原第9 章改為第III 篇，並重整為4 章。

12. 增加了用ParaView 進行後處理的內容（附錄C）。ParaView 可以對極大規模的數據進行快速可視化，功能強大、操作簡單靈活。ParaView 是開源、跨平台軟體，其數據處理規模和效率遠高於Tecplot 軟體，還可以基於原始數據做多種多樣的數據提取和再分析。

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