有限元法基础与程序设计

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1、２１世纪高等院校教材有限元法基础与程序设计李亚智赵美英万小朋编著北京内容简介本书讲述结构分析中有限元法的基本原理、程序设计方法和航空结构有限元分析建模技术．基础理论部分主要介绍杆系结构、平面问题、空间问题和等参数单元，重点是有限元法的基本原理及表达格式的建立途径，单元插值函数和特性矩阵的构造及不同单元特性的比较；程序部分结合二维问题静力分析算例，讨论了有限元结构分析的流程、数据结构、算法及其C语言程序设计，同时也给出了相同结构的FORTRAN语言程序，供不同编程语言偏好的人员选择；应用部分介绍了当前国内外有限元软件的功能、现状、发展趋势和复杂组合航空结构建模技术．本书可以作为高等工科院校固体

2、力学、飞行器设计专业学生有限元法结构分析的教材，也适合各行业从事结构工程的技术人员、有关学科的研究生在学习和研究工作中参考．图书在版编目（CIP）数据有限元法基础与程序设计／李亚智，赵美英，万小朋编著．—北京：科学出版社，２００４１　２１世纪高等院校教材ISBN７０３０１２４１８９　Ⅰ．有…　Ⅱ．①李…②赵…③万…　Ⅲ．①有限元法高等学校教材②有限元分析应用软件程序设计高等学校教材　Ⅳ．O２４１８２中国版本图书馆CIP数据核字（２００３）第１０６７５７号责任编辑：杨波王静／责任校对：赵燕责任印制：张克忠／封面设计：陈敬科学出版社发行各地新华书店经销２００４年１月第一版开本：B５（

3、７２０×１０００）２００６年６月第三次印刷印张：１８３／４印数：５００１—６５００字数：３５５０００定价：2600元（如有印装质量问题，我社负责调换枙新欣枛）前言本书内容分成三个组成部分．基础理论部分主要介绍杆系结构、平面问题、空间问题和等参数单元，重点是有限元法的基本原理及表达格式的建立途径，单元插值函数和特性矩阵的构造及不同单元特性的比较；程序部分结合二维问题静力分析算例，讨论了有限元结构分析的流程、数据结构、算法及其C语言程序设计，同时也给出了相同结构的FORTRAN语言程序，供不同编程语言偏好的人员选择；应用部分介绍了当前国内外有限元软件的功能、现状、发展趋势和复杂组合航空结构建模

4、技术．将程序设计部分放在有限元基础理论后讨论，两部分内容均能保持自身体系结构的完整性，相对独立且各有侧重，便于分别组织教学和参考．本书共分１２章．第一章是有限元法引论和概述，第二章讨论杆梁类单元有限元法，第三章介绍有限元分析的一般步骤，第四章讨论平面问题有限元的推导，第五章介绍空间问题有限元法，第六章讨论高次元和等参元的推导，第七章介绍有限元程序设计算例和几种常用单元刚度矩阵程序段的设计，第八章讨论总刚度矩阵的组集及刚度方程的建立方法，第九章是结构刚度方程的求解算法及其程序设计，第十章结合具体算例讨论平面薄壁结构、平面应力问题的程序设计问题，第十一章概要介绍现有大型有限元结构分析程序系统特点

5、，第十二章介绍航空结构建模技术和大型结构有限元分析范例．全书力图将理论与应用相结合、简明性与完整性相结合，内容编排上由简到繁，循序渐进，注重有限元分析思路的建立和有限元分析整体轮廓的明晰．基础部分的主要章节后附有习题，供学员作为巩固知识练习之用．程序部分通过对C语言和FORTRAN语言分别编写的两套计算机程序的算法、结构和流程的了解以及计算机操作练习，巩固和加深理论概念，进而更容易地理解和掌握常用通用结构分析软件系统的特点、功能和使用原理，建立实际结构简化和建模的思路和方法．本书编写分工为，第一章由赵美英、李亚智编写，第三章由万小朋编写，第二、四、五、六章由赵美英编写，第七章至第十章由李亚智

6、编写，第十一章由万小朋、李亚智编写，第十二章由万小朋、赵美英编写，最后由李亚智统一修订．本书可作为高等工科院校固体力学、飞行器设计专业学生学习有限元课程的教材，也适合从事结构工程的技术人员、相关学科的研究生在学习和研究工作中参考．　·ii·　前言西安交通大学建筑工程与力学学院张陵教授在百忙中抽出时间，详细审阅了本书全稿，指出了多处谬误，提出了许多很好的建议．对此，作者谨致以深深的谢意，并已经根据审阅意见进行了重要的修改．本书编写中部分得到黄玉珊先生基金会经费资助．对本书尚存在的不妥和需改进之处，诚恳地希望读者提出批评和改进意见．编者２００１年１２月目录第一章有限元方法引论…………………………

7、……………………………１§１１　有限元法简介………………………………………………………１§１２　有限元分析的一般过程……………………………………………１§１３　有限元法在结构分析中的地位……………………………………３第二章杆系结构有限元法……………………………………………………５§２１　杆单元………………………………………………………………５２１１　一般规定……………………………………………………