《工程有限元方法》:强调有限元方法的工程理解和融会贯通

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2025-05-03 来源:科学出版社公众号

随着大型建造业、高风险及大型工程的迅速发展,如大型飞机舰船、高架路桥、跨海大桥和超高建筑等高风险工程项目,对其进行可行性预研、可靠性分析及总体可信度论证或评估等工作显得越来越重要。作为一种数值分析工具,有限元方法对促进当代科学技术的发展和工程实际应用已发挥并将继续发挥其重要作用。特别是在固体力学和结构分析领域,有限元方法取得了巨大的进展;利用它,人们已成功解决了一大批具有重大意义的科学和工程问题。近几年,对产品的材料与结构进行有限元分析与计算机辅助研究已经成为提高研究效率、降低研发成本、提升产品性能及降低风险的有效手段之一。据有关统计,在我国机械制造业中,采用有限元法开发和设计的新产品已超过 70%。在机械工程、车辆工程、土木工程、航空航天、材料加工等领域从事工程设计与优化、材料宏微观模拟与分析的论文中,有 90% 以上采用有限元法作为分析工具。可以看出,有限元分析已经成为科研、产品设计、教学中广泛使用的重要工具。

目前,有限元分析已从过去只有少数专业人员掌握的理论和方法,变成本科生、研究生、科技工作者、工程技术设计人员广泛使用的通用分析工具,其中一个重要的原因就是有限元分析商业软件的普及。但拥有了先进或完全自动化的有限元分析软件,并不意味着就能够得到正确的分析结果或掌握了有限元分析方法。《工程有限元方法》针对这一发展现状,力求提供反映时代特色的实用教程,强调有限元方法的工程理解和融会贯通,既给出有限元方法基本原理的清晰推导,又提供丰富的例题和习题。

本书系统介绍了有限元方法的基本理论和基本方法,重点强调有限元方法的工程概念、数学力学基础、建模方法及实际应用,既给出了有限元方法基本原理的清晰推导,又提供了较多的例题和丰富的习题,主要内容包括工程有限元方法的数学基础、弹性力学与传热学基础、杆件结构有限元法、连续体问题有限元法、单元插值基函数、等参单元与数值积分、有限元应力解的改进、板壳结构有限元法、动力学问题有限元法、热传导和热应力有限元法。

本书适用于力学、机械、土木、航空航天等专业的本科生、研究生、工程技术人员、科研工作者。

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