《一维有限单元法》使你的有限元学习，不再艰难

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内容简介

本书以一维杆单元为例，系统地阐述了有限单元法的基本原理、数值方法、程序实现和固体力学领域各类问题中的应用。

全书共13章。前6章为有限单元法的理论基础，包括直接刚度法，一维杆的“强”形式与“弱”形式，单元和插值函数的构造，加权余量法与虚功原理建立有限元格式，变分原理建立有限元格式。后7章为专题部分，包括线性静态有限元分析，线性动态有限元分析，几何非线性有限元分析，材料非线性有限元分析，复合材料多尺度分析，结构灵敏度分析，桁架结构有限元教学软件EFESTS。本书通过一维杆单元详尽地展示了有限单元法的细节，使读者更容易地学习有限元理论，这是作者的基本出发点，也是本书的特色。

本书适用于力学专业本科生、硕士生教学，可作为机械、土木、航空航天、材料工程和交通运输等理工科专业的研究生教材，也可作为相关专业高等学校教师和工程技术人员的参考书。

购买方式

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写作目的

有限单元法是工程分析中应用最广泛的微分方程数值解法，不仅被普遍地列为工科专业本科生和研究生的学位课程，而且也是相关工程技术人员和教师继续学习的重要内容。自20世纪50年代有限单元法问世以来，相关专著和教材层出不穷，涵盖的基本内容有：有限元一般原理和表达格式、单元和插值函数、等参元和数值积分、线性问题及其解法、非线性问题及其解法。由于有限元是一种数值方法，对自由度超过3个的问题，就不容易在纸面上展开详细推导，所以这些专著和教材基本上都重点关注有限元表达格式的推导，而对有限元理论结合具体单元的推导，以及有限元理论对具体案例的应用过程，细节展示不够。因此给大多数读者的感觉是有限元理论过于抽象和复杂，即使其本身是非常具体的数值方法。作者学习有限单元法以来，也有类似的感受，相关书籍很多，但是容易上手、容易看懂、适合自学的并不多，尤其是非线性有限元，需要很多书籍结合着阅读才能有所理解。

鉴于这些原因，作者选择最简单的一维轴力杆单元来详细地展示有限单元法的基本原理与求解方法。本书首先通过直接刚度法感性地展示有限元的基本过程；接着针对杆单元的“强”形式，构造了各种“弱”形式以及各种变分形式；其次采用杆单元给出了线性静态分析、线性动态分析、几何非线性分析、材料非线性分析、复合材料多尺度分析的有限元格式、解法以及案例的详细步骤；然后推导了有限元方程的导数，也即灵敏度分析；最后给出了作者开发的开源EFESTS软件和部分Matlab代码。此外，结构灵敏度分析本应是属于结构优化的内容，但是对有限元方程求其导数是个很自然的过程，所以将结构灵敏度分析列在本书中也是一个新的尝试。EFESTS是个完全面向有限元教学的软件，具有友好的图形用户界面、快速的二维桁架结构有限元建模、详细的有限元分析过程与数据导出、求解过程与结果的可视化，比如单元刚度矩阵的组装过程就是动态可视化的。对于有限元的每种分析方法，书中都通过一个小规模的桁架结构，详细地展示了求解的每一步骤，有助于读者深入理解其基本理论。总之，通过杆单元这只“五脏俱全”的“小麻雀”，较为具体地展示了有限单元法的细节，使读者能够容易地学习有限单元法。同时，建议读者结合其他较为抽象的有限元书籍，互为补充，一起学习有限单元法，避免杆单元“一叶障目”带来的不足。

内容概览

作者简介

左文杰，1981年出生，吉林大学机械与航空航天工程学院教授，博士生导师。2001～2010年在吉林大学获得学士、硕士、博士学位；2014～2015年，美国密歇根大学机械工程系国家公派访问学者；2017年晋升吉林大学教授。从事结构优化设计研究，提出了完整的车身结构正向设计方法，解决了结构薄壁化设计难题。开发了具有自主知识产权的车身结构正向设计CAE软件CarFrame，得到了车企的认可与应用。主持国家自然科学基金2项，省部级与车企项目6项。在AIAA、IJVD等期刊发表SCI论文25篇、EI论文15篇；获发明专利4项、软件著作权10项；行业学术会议特邀报告6次；获省部级奖励2项；Google Scholar被引800余次，ESI高被引论文1篇。

汽车正向设计与轻量化团队

左文杰

zuowenjie@jlu.edu.cn

吉林省长春市人民大街5988号

吉林大学机械学院力学系

来源：结构设计CAE工业软件研发

车身骨架正向设计软件CarFrame资料

一、软件介绍主要功能：(1) 车身梁骨架快速建模、静态和碰撞分析及优化设计；(2) 梁截面形状的快速设计、动静态特性快速求解以及其优化。CarFrame操作梁截面设计截面属性求解截面形状优化二、软件资料下载1. 软件使用说明书与案例说明书链接：https://pan.baidu.com/s/1KCyZrLXPs6GixGE-DkCJzw提取码：mj392. 软件安装包链接：https://pan.baidu.com/s/1BkPMReubm4Rsxfezjs6bow提取码：i0y33. 案例文件链接：https://pan.baidu.com/s/1jjF7o3m3B6Qq5gJgWPkjRg提取码：xua04. 视频：薄壁骨架建模链接：https://pan.baidu.com/s/177KPBC-bmYBVItH30Riung提取码：joe95. 视频：薄壁骨架分析链接：https://pan.baidu.com/s/1syu3G1IVroiFsoTTjr9dYw提取码：1z3j6. 视频：薄壁骨架灵敏度分析和优化设计链接：https://pan.baidu.com/s/1-skPxmiBxbJGxgwU5h4wdw提取码：144k7. 案例视频：U型结构设计、扭转刚度求解以及灵敏度分析链接：https://pan.baidu.com/s/17R6KK_XJSRwuGN_oW9Qd_w提取码：04mx8. 视频：复杂断面建模链接：https://pan.baidu.com/s/1j9KuCz_pmGk-OQanoDAx0A提取码：y0m39. 视频：复杂断面分析链接：https://pan.baidu.com/s/1YTGuqCyRhMKgKylhRAk9UQ提取码：dk9610. 视频：复杂断面灵敏度分析与优化设计链接：https://pan.baidu.com/s/17ohqaUllBzgQTuDW58dbDQ提取码：us1y汽车正向设计与轻量化团队左文杰吉林省长春市人民大街5988号吉林大学机械学院力学系来源：结构设计CAE工业软件研发

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