高等学校教材：有限元基础教程（附CD-ROM光盘1张） pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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曾攀 著

图书标签:

• 有限元
• 数值分析
• 高等教育
• 教材
• 工程计算
• 结构力学
• 计算机应用
• 科学计算
• 理工科
• 大学教材

出版社： 高等教育出版社

ISBN：9787040258417

版次：1

商品编码：11263051

包装：平装

开本：16开

出版时间：2009-07-01

用纸：胶版纸

页数：380

字数：460000

正文语种：中文

附件：CD-ROM光盘

附件数量：1

编辑推荐

　　学习有限元方法，不但要掌握它的数学力学原理，更重要的是要深入实践，这体现在两个方面：亲自写出有限元分析的源程序，以及应用著名软件平台解决一些典型实际问题。《高等学校教材：有限元基础教程》正是基于这样的考虑编写的，本基础教程具有3个方面的特色，即：（1）以基本变量、基本方程、求解原理、单元表征的方式描述有限元方法基本原理，体现出有限元分析的标准化和规范性；（2）以典型例题展示有限元方法的具体应用过程，给出有限元分析过程的完整数学推演逻辑；（3）以MATLAB程序、ANSYS命令流描述各个问题的完整编程过程，用MATLAB算例、ANSYS算例来完整展示有限元的建模原理，使读者领会有限元方法的力学原理、程序编制和实例应用的内涵。
　　《高等学校教材：有限元基础教程》主要特点：
　　以简洁明了的方式介绍有限元方法的数学力学基本原理与工程概念
　　以“基本原理”及“单元构建”的方式来描述常用单元的推演过程
　　针对常用的单元，给出对应于原理实现的完整“MATLAB程序”
　　将“典型例题”、“MATLAB算例”、“ANSYS算例”给出推导与计算的衔接
　　提供54个典型例题及算例洋解和63个习题，可作为编程校验的标准考题（Benchmark）
　　提供自主程序与ANSYS前后处理器的衔接技术及具体实现方法
　　在“ANSYS算例”中提供建模的详解（GUI、命令流、APDL参数化）
　　涉及一般结构分析、结构振动、传热过程和弹塑性材料等领域
　　提供本书所有MATLAB程序、ANSYS算例编程的配书光盘（CD-ROM）

内容简介

　　《高等学校教材：有限元基础教程》包括两大部分，共分9章。第1部分为有限元分析基本原理，包括第1～5章，内容有：绪论、有限元分析过程的概要、桥粱结构分析的有限元方法、连续体结构分析的有限元方法、有限元分析中的若干问题讨论；第2部分为有限元分析的典型应用领域，包括第6——9章，内容有：静力结构的有限元分析、结构振动的有限元分析、传热过程的有限元分析、弹塑性材料的有限元分析。《高等学校教材：有限元基础教程》以基本变量、基本方程、求解原理、单元构建、典型例题、MATLAB程序及算例、ANSYS算例等一系列规范性方式来描述有限元分析的力学原理、程序编制以及实例应用：给m的典型实例都提供了完整的数学推演过程以及AN-SYS实现过程。本书的丛本理论阐述简明扼要，重点突出，实例丰富，书中的两部分内容相互衔接，也可独立使用。适合于大学高年级学生作为课程教材，也适合于不同程度的读者进行自学：对于希望在MATLAB程序以及ANSYS平台进行建模分析的读者，《高等学校教材：有限元基础教程》更具备参考价值。木书就有限元分析中基本单元的MATLAB程序、ANSYS算例的编程提供有配书光盘（CD-ROM），以方便读者使用。
　　《高等学校教材：有限元基础教程》的读者对象为机械、力学、土木、水利、航空航天等专业的高年级本科让、工程技术人员、科研工作者。

内页插图

目录

第1部分 有限元分析基本原理
第1章 绪论
1.1 概况
1.2 有限元方法的历史
1.3 有限元分析的作用
第2章 有限元分析过程的概要
2.1 有限元分析的目的和概念
2.2 地维阶梯杆结构问题的求解
2.3 有限元分析的基本流程
2.4 有限元分析的特点
2.5 本章要点
第3章 杆梁结构分析的有限元方法
3.1 杆梁结构分析的工程概念
3.2 杆件有限元分析的标准化表征与算例
3.2.1 杆件分析的基本力学原理
3.2.2 局部坐标系中的杆单元描述
3.2.3 杆单元的坐标变换
3.2.4 杆单元分析的MATLAB程序
3.2.5 杆结构分析的算例
3.3 梁件有限元分析的标准化表征与算例
3.3.1 粱件分析的基本力学原理
3.3.2 局部坐标系中的平面梁单元
3.3.3 平面梁单元的坐标变换
3.3.4 空间梁单元及坐标变换
3.3.5 梁单元的常用等效节点载荷
3.3.6 梁单元分析的MATLAB程序
3.3.7 粱结构分析的算例
3.4 应用：桥梁结构的ANSYS参数化分析
3.4.1 桥梁结构描述
3.4.2 基于ANSYS的桁架桥梁结构分析
3.5 本章要点
3.6 习题
第4章 连续体结构分析的有限元方法
4.1 连续体结构分析的工程概念
4.2 连续体结构分析的基本力学原理
4.3 平面问题有限元分析的标准化表征
4.3.1 平面问题的3节点三角形单元描述
4.3.2 平面问题的4节点矩形单元描述
4.3.3 平面问题3节点三角形单元的MATLAB程序
4.3.4 平面问题4节点矩形单元的MATLAB程序
4.4 轴对称问题有限元分析的标准化表征._
4.4.1 轴对称问题的基本变量及方程
4.4.2 3节点三角形轴对称单元（环形单元）
4.4.3 4节点矩形轴对称单元（环形单元）
4.5 空间问题有限元分析的标准化表征
4.5.1 空间问题的4节点四面体单元描述
4.5.2 空间问题的8节点正六面体单元描述
4.5.3 空间问题4节点四面体单元的MATLAB程序
4.5.4 空间问题8节点正六面体单元的MATLAB程序
4.6 形状映射参数单元的一般原理和数值积分
4.6.1 两个坐标系之间的三个方面的变换
4.6.2 参数单元的三种类型
4.6.3 参数单元刚度矩阵计算的数值积分
4.7 平面问题分析的算例
4.7.1 平面3节点三角形单元分析的算例
4.7.2 平面4节点四边形单元分析的算例
……


第2部分 有限元分析的典型应用领域

前言/序言

　　有限元分析已经在教学、科研以及工程应用中成为重要而又普及的数值分析方法和工具。本基础教程力求提供具备现代特色的实用教程。在教材的内容体系上，综合考虑有限元方法的力学分析原理、建模技巧、应用领域、软件平台、实例分析等方面，按照教科书的方式深入浅出地叙述有限元方法，并体现出有限元原理“在使用中学习，在学习中使用”的交互式特点。在介绍每一种单元的同时，提供完整的典型推导实例、MATLAB实际编程以及ANSYS应用数值算例，并且给出的各种类型的算例都具有较好的前后对应性，使学生在学习分析原理的同时，也进行实际编程和有限元分析软件的操作，经历实例建模、求解、分析和结果评判的全过程，在实践的基础上深刻理解和掌握有限元分析方法。
　　一本基础教材应该在培养学生掌握坚实的基础理论、系统的专业知识方面发挥作用，因此，教材不但要提供系统的、具有一定深度的基础理论，还要介绍相关的应用领域，以给学生进一步学习提供扩展空间。本教程正是按照这一思路进行设计的。全书的内容包括两个部分，共分9章。第1部分为有限元分析基本原理，包括第1～5章，内容有绪论、有限元分析过程的概要、杆梁结构分析的有限元方法、连续体结构分析的有限元方法、有限元分析中的若干问题讨论；第2部分为有限元分析的典型应用领域，包括第6～9章，内容有静力结构的有限元分析、结构振动的有限元分析、传热过程的有限元分析、弹塑性材料的有限元分析。在基本原理方面，以基本变量、基本方程、求解原理、单元构建等一系列规范的方式进行介绍；在阐述有限元分析与应用方面，采用典型例题、MATLAB程序及算例、ANSYS算例的方式，以体现出分析建模的不同阶段和层次，引导学生领会有限元方法的实质，还提供有大量的练习题。
　　本教程的重点是强调有限元方法的实质理解和融会贯通，力求精而透，强调学生综合能力（掌握和应用有限元方法）的培养，为学生亲自参与建模以及使用先进的有限元软件平台提供较好的素材。同时，给学生进一步学习提供新的空间。

有限元方法：理论与实践 本书系统地阐述了有限元方法的基本原理、数学理论及其在工程和科学领域的广泛应用。我们致力于为读者提供一个清晰、深入且富有实践指导意义的学习体验，帮助您掌握这一强大的数值分析工具。 本书内容涵盖： 引言与基本概念： 有限元方法的起源与发展历程。 为什么需要有限元方法？其优势与局限性。 离散化思想：将连续问题转化为离散问题。 单元（Element）的概念：节点（Node）、形函数（Shape Function）、积分域（Domain）。 位移法的基本框架：协调性、平衡性、变分原理。 数值积分与精度分析： 高斯求积（Gaussian Quadrature）：及其在有限元中的应用。 高斯点（Gauss Point）与权重（Weight）。 数值积分的精度与单元阶数的关系。 误差估计与收敛性分析：误差的来源与减小误差的策略。 单元发展与插值基函数： 一维单元（杆单元、梁单元）：线单元、二次单元。 二维单元（三角形单元、四边形单元）：拉格朗日单元、塞尔宾单元、混合单元。 三维单元（四面体单元、六面体单元）：概念与应用。 形函数的构造方法：线性插值、高次插值。 形函数的性质：局部性、单位分解性。 刚度矩阵的形成与组装： 应变-位移矩阵（B矩阵）的推导。 本构关系矩阵（D矩阵）的建立。 单元刚度矩阵的计算：基于虚功原理或变分原理。 全局刚度矩阵的组装：基于节点自由度的映射。 边界条件的施加：固定边界、强制位移。 外力与边界条件的引入： 体力（Body Force）的等效节点力。 面力（Surface Force）的等效节点力。 集中力（Concentrated Force）的直接施加。 位移边界条件与力边界条件的统一处理。 求解线性方程组： 直接求解法：高斯消元法、Cholesky分解。 迭代求解法：共轭梯度法（Conjugate Gradient Method）、雅可比迭代法、高斯-赛德尔迭代法。 大规模方程组的求解策略。 后处理与结果分析： 应变与应力的计算。 位移场的显示与可视化。 结果的解释与工程意义。 结果的验证与对比。 有限元方法在不同领域的应用： 结构力学： 杆、梁、桁架、框架、薄板、厚板等的应力分析、变形分析、屈曲分析、振动分析。 热传导： 稳态与瞬态热传导问题的温度场分析。 流体力学： 低雷诺数流动的速度场与压力场分析（简要介绍）。 电磁场： 静电场、稳恒磁场分析（简要介绍）。 其他领域： 岩土工程、生物力学等。 高级主题与前沿进展（可选）： 非线性有限元方法简介。 动态响应分析。 损伤力学与断裂力学中的有限元应用。 自适应网格细化技术。 本书的特点： 理论严谨，逻辑清晰： 从基本概念出发，循序渐进地深入讲解有限元方法的核心理论，确保读者理解其数学根基。 强调实践，代码示例： 穿插大量实例，展示如何将理论应用于实际问题。我们提供了详细的算法步骤和伪代码，方便读者转化为实际的编程实现。 图文并茂，易于理解： 大量使用图示和表格，直观地展示概念和计算过程，降低学习难度。 涵盖广泛，应用导向： 内容覆盖结构力学、热传导等经典应用领域，并展望了在其他领域的潜力。 配套资源支持： (此处根据您提供的CD-ROM内容进行描述，例如：光盘中包含了本书的例题求解代码、演示动画、参考文献数据库等，可以帮助读者更深入地学习和实践。) 本书适合高等院校机械工程、土木工程、航空航天工程、材料科学、计算科学等相关专业的本科生、研究生以及工程技术人员阅读。通过学习本书，您将能够独立运用有限元方法解决实际工程问题，并为进一步学习更高级的数值分析技术打下坚实的基础。

评分☆☆☆☆☆

我是一名刚刚踏入工程领域的研究生，在文献阅读和实际工作中，我经常会遇到有限元分析的结果。为了更好地理解这些结果的来源和可靠性，我决定系统地学习一下有限元方法。这本《高等学校教材：有限元基础教程》成为了我的首选。这本书最大的优点在于它的“循序渐进”。作者并没有一开始就抛出大量的抽象概念，而是从非常基础的物理模型和数学原理入手，逐步引导读者进入有限元方法的殿堂。我特别欣赏书中对于“形函数”的讲解，作者用清晰的语言和生动的图示，解释了形函数是如何用来逼近真实的位移场，以及不同阶数的形函数对精度的影响。这让我对有限元方法的“近似性”有了更深的理解。此外，书中对于“离散化”和“网格划分”的讨论，也为我理解有限元分析中的一些常见问题提供了思路。我还没有完全深入到书中关于“奇异性问题”和“自适应网格”等更高级的内容，但我可以肯定的是，这本书为我提供了一个非常扎实的理论基础，让我能够自信地应对未来学习和研究中的挑战。

评分☆☆☆☆☆

我在学习有限元方法的过程中，遇到过不少教材，但这本《高等学校教材：有限元基础教程》给我留下了最深刻的印象。它最大的亮点在于其“全面性”和“系统性”。书中不仅详细讲解了有限元方法的基本理论，如变分原理、伽辽金法等，还涵盖了各种类型单元的推导和应用，以及在实际工程中常见的各类问题，如静力分析、动力分析、热应力分析等。我尤其喜欢书中关于“边界条件”处理的章节，作者详细列举了各种常见的边界条件，并给出了相应的处理方法，这对于我们在实际建模过程中非常重要。此外，书中还包含了大量经典的算例，通过这些算例的求解过程，我能够将书本上的理论知识与实际应用联系起来，这对于巩固理解和激发学习兴趣起到了重要的作用。虽然我还没有完全掌握书中的所有内容，尤其是关于高级单元和数值算法的部分，但我可以肯定的是，这本书为我提供了一个非常坚实的基础，让我能够自信地应对未来学习和研究中的挑战。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在校的工程力学专业本科生，有限元方法是我们课程体系中非常重要的一环。在接触了多本相关书籍后，这本《高等学校教材：有限元基础教程》给我留下了尤为深刻的印象。它的编排逻辑非常清晰，从最基础的概念，如“离散化”的意义，到“形函数”的选择原则，再到“刚度矩阵”和“载荷向量”的推导，层层递进，环环相扣。我尤其欣赏书中对于“形函数”的讲解，作者通过多种方法的演示，让读者能够理解不同形函数的特点及其对计算精度的影响，这对于我们选择合适的单元类型至关重要。在处理“节点位移”和“单元应变”之间的关系时，书中清晰地展示了从宏观的节点位移推导出微观的单元形变的过程，这对于理解有限元方法的“局部-整体”思想非常有帮助。书中还包含了不少经典的二维和三维单元的推导，虽然过程有些繁琐，但作者的讲解细致入微，并且提供了很多示意图，这极大地降低了理解的难度。当我看到书后附带的CD-ROM光盘时，我更加确信了这本书的实用性，相信其中包含的程序和例题，能够帮助我更好地将理论知识转化为实践能力，进行更深入的学习和研究。

评分☆☆☆☆☆

我一直对如何用数学工具来解决实际工程问题感到着迷，而有限元方法就是其中一种非常强大的技术。在寻找一本能够深入理解有限元精髓的书籍时，我发现了这本《高等学校教材：有限元基础教程》。从这本书的整体风格来看，它非常注重理论与实践的结合。书中并没有一味地堆砌数学公式，而是通过大量的图示和实例，将抽象的数学概念与实际的工程问题联系起来。我特别喜欢书中对于“能量原理”在有限元方法中的应用的讲解，作者详细地阐述了最小势能原理如何被用来建立有限元方程，这让我对有限元方法的物理意义有了更深刻的理解。此外，书中对于不同类型单元的介绍，如三角形单元、四边形单元，以及梁单元、壳单元等，都非常详尽，并且分析了它们各自的优缺点和适用范围，这对于我在实际应用中选择合适的单元类型提供了重要的参考。我还没有来得及完全消化书中的所有内容，尤其是关于高级单元和非线性问题的部分，但我可以肯定的是，这本书为我提供了一个非常坚实的基础，让我能够逐步深入地探索有限元方法的奥秘。

评分☆☆☆☆☆

对于大多数初学者来说，有限元方法可能是一个比较抽象且计算量巨大的领域。因此，找到一本能够有效降低入门门槛的教材至关重要。这本《高等学校教材：有限元基础教程》恰恰满足了这一需求。我非常喜欢书中对于基本概念的引入方式，它总是先给出直观的物理背景，然后再引入相关的数学模型。例如，在讲解“单元”和“节点”时，作者通过对连续体进行“离散化”的图示，非常形象地展示了有限元方法的基本思想。在推导“刚度矩阵”时，作者也非常细致，从能量原理出发，逐步引导读者得出各种单元的刚度矩阵，这使得过程不至于太过枯燥。我特别赞赏书中在讨论“形函数”时，给出了多种不同阶数的形函数的表达式和性质，这有助于我理解形函数对计算精度的影响。虽然书中的CD-ROM光盘我还没有来得及仔细体验，但其附带的性质本身就大大增强了教材的实用性，我期待它能为我的学习提供更多帮助。总的来说，这本书是一本非常适合入门的教材，它既有理论深度，又不乏实践指导。

评分☆☆☆☆☆

作为一名对计算力学领域充满好奇的学生，我一直在寻找一本能够系统性地介绍有限元方法的教材。当我在书架上看到这本《高等学校教材：有限元基础教程》时，它的标题就牢牢吸引了我。我喜欢这本书的结构安排，它从基础概念开始，逐步深入到复杂的理论推导和工程应用。书中对于“节点自由度”、“单元节点位移向量”、“单元刚度矩阵”、“整体刚度矩阵”等基本概念的解释清晰明了，并且都配有直观的插图，这使得我能够很容易地理解这些概念的物理含义。我尤其赞赏书中在推导单元刚度矩阵时所采用的方法，作者详细地展示了如何从能量原理或虚功原理出发，一步步地得出各种单元的刚度矩阵，这对于理解有限元方法的内在逻辑至关重要。此外，书中还包含了不少经典的算例，通过这些算例的求解过程，我能够将书本上的理论知识与实际应用联系起来，这对于巩固理解和激发学习兴趣起到了重要的作用。虽然我还没有完全掌握书中的所有细节，但它无疑为我提供了一个非常好的起点，让我对接下来的学习充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

作为一名刚刚接触有限元方法的本科生，对于这门学科的入门级教材，我其实抱有相当高的期待，也经历了不少“摸索”的过程。拿到这本《高等学校教材：有限元基础教程》，首先吸引我的是其“基础教程”的定位，这说明它应该能够很好地引导初学者理解这个相对抽象且计算量大的领域。翻开书，映入眼帘的是清晰的目录和章节划分，从最基本的离散化概念、形函数选择，到各种单元的推导，再到数值求解的策略，脉络清晰，逻辑性很强。尤其值得一提的是，书中很多概念的引入都配以直观的物理背景，比如从连续介质力学中的方程出发，逐步过渡到离散化的方程组，这种循序渐进的方式大大降低了初学者的理解门槛。虽然我尚未深入到每一个公式的推导细节，但整体上，它提供了一个非常扎实的理论框架，让我在脑海中勾勒出了有限元方法求解工程问题的基本流程。我特别喜欢书中对一些基本单元，如三角形单元、四边形单元的推导过程，作者并没有直接给出结论，而是通过详细的数学步骤，引导读者一步步地得出变分原理、刚度矩阵等关键要素，这对于我理解其内在逻辑至关重要。有时候，即便公式推导稍显繁琐，但反复阅读和对照例题，还是能够体会到其严谨性。对于我们这些刚起步的学生来说，拥有这样一本既有深度又不失广度的教材，无疑是事半功倍。

评分☆☆☆☆☆

我一直对工程问题的数值模拟抱有浓厚的兴趣，而有限元方法无疑是其中最核心、最广泛的应用技术之一。当我在图书馆的众多书籍中看到这本《高等学校教材：有限元基础教程》时，一种莫名的亲切感油然而生。封面设计简洁大方，透露着严谨的学术气息。拿到书后，我迫不及待地翻阅起来。这本书的内容组织非常合理，从引言部分对有限元方法的发展历程和基本思想的概述，到后面详细的理论推导和算例分析，层层递进，逻辑严密。书中对于基本概念的讲解，如“离散化”、“节点”、“单元”、“形函数”、“插值函数”等，都非常到位，并且通过生动的图示和简明的语言，将抽象的概念具象化，让初学者能够更容易地理解。我尤其欣赏书中在讲解位移法和力法在有限元中的应用时，所给出的对比分析，这有助于我更深刻地理解不同方法之间的优劣和适用范围。此外，书中还穿插了不少经典的工程案例，比如梁的弯曲、平面应力问题等，通过这些案例的求解过程，我得以将书本上的理论知识与实际应用联系起来，这对于巩固理解和激发学习兴趣有着重要的作用。虽然我尚未完全掌握书中的所有内容，但它已经在我心中播下了对有限元方法探索的种子，让我对接下来的学习充满了期待。

评分☆☆☆☆☆

作为一名在机械设计领域摸爬滚打多年的工程师，我深知有限元分析在现代工程设计中的关键作用。尽管我并非直接从事有限元方法的理论研究，但掌握其基本原理和应用方法，对于我理解和优化设计方案至关重要。在一次偶然的机会下，我接触到了这本《高等学校教材：有限元基础教程》。从一名应用者的角度来看，这本书最大的亮点在于其“实用性”和“可操作性”。书中不仅详细介绍了有限元方法的理论基础，更重要的是，它提供了大量的实例分析和程序设计指导，这对于我们这些需要将理论转化为实践的工程师来说，无疑是极大的帮助。例如，书中对于各种边界条件的处理、荷载施加的技巧、以及结果后处理的说明，都非常贴合实际工程中的常见问题。我尤其喜欢书中关于“网格划分”和“单元选择”的章节，这直接关系到计算的精度和效率，作者给出的指导性建议，以及不同单元的优缺点分析，都非常有价值。虽然书中提及的CD-ROM光盘我还没有来得及仔细研究，但我相信它其中包含的程序和例题，一定能帮助我更好地理解和应用书中的知识。总而言之，这本书是一本非常优秀的参考书，它既能满足初学者的入门需求，也能为有一定基础的工程师提供更深入的理解和指导。

评分☆☆☆☆☆

我一直对物理世界中的各种现象感到好奇，特别是那些难以直接通过实验观测的复杂力学行为。有限元方法作为一种强大的数值模拟工具，能够帮助我们揭示这些隐藏在背后的规律。这本《高等学校教材：有限元基础教程》给我留下了深刻的印象。从其内容安排上，我能感受到作者在编写过程中的良苦用心。书中并没有一开始就抛出大量的数学公式，而是从最基本的物理概念出发，逐步引导读者进入有限元的世界。比如，在介绍变分原理时，作者并没有直接给出复杂的泛函，而是从能量守恒等基本原理出发，展示了如何推导出这些原理，这使得整个过程显得更加自然和易于接受。我特别喜欢书中关于“形状函数”的讲解，作者通过多项式插值等方法，清晰地解释了形状函数的作用以及如何选择合适的形状函数，这对于理解有限元方法的精度和收敛性至关重要。此外，书中对于不同类型单元的讨论，也让我对有限元方法的灵活性有了更直观的认识。虽然我对其中的一些高等数学知识还不够熟悉，但这本书无疑为我打开了一扇理解复杂物理现象的大门，让我看到了用科学的方法去探索未知世界的可能性。

评分☆☆☆☆☆

难度正合适，非常划算！

评分☆☆☆☆☆

纸质很差，味道很浓，整个就很明显的盗版书籍

评分☆☆☆☆☆

不错不错，，，曾老师的书，，还在继续看中

评分☆☆☆☆☆

曾攀的这本书不错，通俗易懂。

评分☆☆☆☆☆

东西不错，值得购买，赞(≧▽≦)/

评分☆☆☆☆☆

书是正版书，质量也挺好，京东质量有保证。

评分☆☆☆☆☆

非常不错啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊

评分☆☆☆☆☆

将“典型例题”、“MATLAB算例”、“ANSYS算例”给出推导与计算的衔接

评分☆☆☆☆☆

这个书还是不错的，给满分，好评吧！！