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有限元入门教材推荐

发布日期:2015-01-28 21:01:13  点击量:4588   信息来源:原创

机械学生对有限元并不陌生,甚至很多人都在做,然而对有限元的理论,相信很多机械学生却是陌生的,国内学生一向不重视理论基础,在所在的课题组曾经还一度以最大主应力来评判箱体强度,可见不懂得基本有限元理论,会闹出多大笑话。个人每接触一个领域,都喜欢找该领域里最经典的书看,要不然总觉得心里不踏实。网上确实有很多教材推荐,然而大多人云亦云,很多并不适合初学者。结合自身体会,给大家推荐几本入门教材吧。

1、《Finite Element Method》,作者Zienkiewicz O. C.,Taylor H. E.相信大家对这本是如雷贯耳,Zienkiewicz O. C.是有限元的创始人之一,98年timoshenko奖获得者。然而这并不是我要推荐的,诚然,此本教材和Bathe老先生的《finite element procedure》是绝对的经典著作,亦是每个搞有限元理论的必备参考书,然而内容太多,并不适合初学者,可作为有一定基础的人去研究。

2、《A first cours in the finite element method》,作者Daryl L. Logan. 这本书是我重点推荐的,写的很简约,却不简单,非常容易理解对最小势能原理,迦辽金法,利兹法等都有讲到,但每个初学者又能非常轻松的理解。国内李人宪的那本有限单元法应该就是模仿此本来写的,但内容远远没有那么翔实。

3、《Finite element in Plasticity》,作者D. R. J. Owen。这本是因为我要做塑性力学方面的计算才偶然看到的。此书偏向塑性力学有限元,是非线性有限元的内容,但写的很容易理解,有一定塑性力学基础的都能看懂。书中有很多例子,结合此书对学习有限元编程非常有帮助。08年,Owen作为作者之一又出了一本《Computational methods for plasticity 》,感觉语言没有前面那本平易近人。虽然是80年出版的,但内容经典,语言很容易理解,一直想买一本,但美国价格太高,一百多刀,忍了忍,还是算了。后来发现国内有影印版出售,不到一百人民币,欣喜若狂,回国后一定买一本。

还有其他有限元的书籍,如belytschko ,cook等人的,没看过,不评价。国内王勖成的《有限单元法》和朱伯芳的《有限单元法原理与应用》算是不错的,但有些讲的不够详细,没仔细读。我觉得有第二本作为入门,第三本进阶,第一本搞研究,对做有限元的已经是足够了。

没有写关于非线性有限元这块的,这块不是入门时看的东西。记得刚来美国时,导师给了本Belytschko的《nonlinear finite elements for continua and structures》让我看,看得我晕头转向。这本书很多人评为非线性有限元的经典,我看了前五章,内容很多,但起点太高,初学者接受不了。说到有限元,初学者还应该掌握其他的理论基础,比如连续介质力学和弹塑性力学。连续介质力学我推荐冯元桢的《A first course in continuum mechanics》,内容简洁,写作风格总是让人带着问题去思考,是我最喜欢的一本,国内有影印版的。另外一本Gurtin M.E.(04年Timosheko奖获得者)的《An introduction to continuum mechanics》,写作风格完全不一样,是以数学的语言形式写的。这两本同样语言简单,不啰嗦,相比美国大多数教材动不动就六七百页,要薄的多。另外一本经典,是Malvern的《Introduction to the Mechanics of a Continuous Medium》,虽然年代久远,但内容绝对经典,对张量分析讲的很细致。说到张量分析,很多人推荐国内黄克智院士那本,除非是专搞连续介质力学的,否则没必要看那本,有点深,难度大。他的这本和《固体本构关系》,对我来说,死活看不懂,最后还是放弃,看英文版的了。另外,弹塑性力学这门课在重大机械学院竟然没开,我在跟这边的一位老师聊天时,他听说重大没开连续介质力学和弹塑性力学,很吃惊的说,那有限元怎么做?最基本的理论都不懂,边界条件,加载条件都不知道,就用软件算,那结果能信吗?确实如此,国内很多人软件是很熟练,基本理论却一窍不通。其实国内弹性力学的经典教材很多,清华的那本就很不错,而且是用张量的形式写的,推荐这本。关于塑性力学的教材,国内貌似比较少,看了几本也被作者搞的云里雾里。Hill的《the mathematical theoty of plasticity》和Kachanov的《Fundamentals of the theory of plasticity》是经典,但年代有点久远。国内很多人推荐陈惠发院士的《弹性与塑性力学》,这本也是我看的第一本塑性力学教材,感觉讲的内容是够多,但都不详细,很多地方都没讲明白,他的另外一本英文版教材《Plasticity for structure engineers》也是一样,而且写作语言不敢恭维,理解起来很困难,相比较Khan的《Continuum theory of plasticity》,这本语言就要简洁多了,而且对拉伸应力应变讲的极为详细,是不错的入门教材。

自去年九月底到美国,已有半年了。这半年才是我博士开始的时间,以前虚度了。原本一直对振动力学感兴趣,一直想做这个方向,无奈未实现,直至来到这,导师让我用Gurson模型来做损伤模拟,才开始对固体力学方面的知识有所了解,这半年里算是补课了,希望亡羊补牢,未为晚也。


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