MATLAB有限元結構動力學分析與工程應用

作者:徐斌

出版:清華大學出版社

年代:2009 更多圖書信息

圖書簡介

本書共8章,系統地闡述了基于有限元和MATLAB軟件的結構動力學計算和它在工程數值仿真中的應用,包括有限元的基本方法和步驟、結構的動力特性和響應分析、單元的質量矩陣和剛度矩陣的建立及典型結構的動力學分析、工程應用和數值仿真等內容。本書可作為力學、機械、航空航天、土木、水利等專業的本科生和研究生教材,也可作為上述專業教師、工程師和科研人員的參考用書。

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編輯推薦

《Matlab有限元結構動力學分析與工程應用》特色
·采用MATLAB作為編程平臺,利用MATLAB強大的科學計算和符號運算功能,幫助讀者輕松跨越繁瑣的公式推導和復雜的編程技巧,獲得最佳的學習效率。
·鑒于國內基于MATLAB的有限元分析介紹主要停留在靜力學問題分析上,很少或較少篇幅涉及動力學分析,《Matlab有限元結構動力學分析與工程應用》系統深入地介紹基于MATLAB的結構動力學分析。
·《Matlab有限元結構動力學分析與工程應用》除了介紹有限元的基本理論,還介紹了作者多年來基于MATLAB的工程仿真成果。

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目錄

第1章 有限元法基礎
1.1 有限元法簡介
1.2 建立有限元方程的基本方法
1.2.1 加權余量法
1.2.2 變分方法
1.2.3 Ritz法
1.2.4 能量原理
1.3 有限元法基本步驟
1.3.1 前處理部分
1.3.2 計算各單元矩陣和單元節點載荷向量
1.3.3 系統整體剛度、質量、阻尼矩陣和節點載荷向量
1.3.4 施加位移約束條件
1.3.5 求解

第2章 結構的動力特性和響應分析
2.1 動力特性分析
2.1.1 矢量迭代法
2.1.2 子空間迭代法
2.2 時域動力響應分析
2.2.1 數值積分法
2.2.2 振型疊加法
2.3 頻響函數分析
2.3.1 比例阻尼系統(實模態分析)
2.3.2 一般阻尼系統(復模態理論)
2.4 應用問題與MATLAB程序
2.4.1 結構動力特性分析
2.4.2 結構時域動力響應分析
2.4.3 結構頻響函數分析
2.4.4 本實例所用的MATLAB函數

第3章 桁架結構
3.1 桿單元
3.1.1 局部坐標系下的桿件單元剛度矩陣
3.1.2 坐標轉換矩陣
3.1.3 單元質量矩陣
3.1.4 三維桿單元
3.2 算例
3.2.1 問題介紹
3.2.2 MATLAB程序及說明
3.2.3 計算結果

第4章 等參單元
4.1 一維單元
4.2 四邊形單元
4.3 三角形單元
4.4 三維單元
4.5 等參單元用于彈性力學分析的一般格式
4.6 數值積分方法
4.6.1 一維數值積分
4.6.2 二維和三維Gauss積分
4.7 應用問題及MATLAB程序

第5章 梁與剛架結構
5.1 基本單元分析
5.1.1 Euler-Bernoulli梁單元
5.1.2 Timoshenk0梁單元
5.1.3 考慮剪切變形的Euler-Bemoulli梁單元
5.1.4 混合梁單元
5.2 平面剛架
5.3 空間剛架
5.4 應用問題與MATLAB程序
5.4.1 靜力學問題分析
5.4.2 特征值問題與模態分析
5.4.3 瞬態問題分析
5.4.4 頻響分析
5.5 應用問題的MATLAB函數

第6章 彈性問題
6.1 甲面問題
6.1.1 常應變三角形單元
6.1.2 矩形雙線性單元
6.2 空間與軸對稱問題
6.2.1 常應變四面體單元
6.2.2 軸對稱問題
6.3 應用問題與MATLAB程序

第7章 板結構
7.1 經典薄板彎曲理論
7.2 經典板彎曲元
7.2.1 四節點矩形單元
7.2.2 三節點三角形單元
7.3 剪切變形板元
7.4 具有位移自由度的板元
7.5 混合板元
7.6 雜交板元
7.7 非軸對稱超參數殼體單元
7.7.1 曲面單元與映射
7.7.2 位移函數
7.7.3 整體坐標中的應變
7.7.4 局部坐標中的應變與應力
7.7.5 單元剛度矩陣與節點載荷
7.7.6 單元質量矩陣
7.8 復合材料單元
7.9 應用問題與MATLAB程序
7.9.1 求一邊固支方板的頻率
7.9.2 計算
7.7 節中介紹殼體單元的
單元剛度矩陣

第8章 工程應用
8.1 結構動力學優化設計
8.1.1 優化問題基本描述
8.1.2 動力學尺寸優化
8.1.3 動力學拓撲優化
8.2 結構振動控制
8.2.1 線性二次型最優控制
8.2.2 線性定常系統的極點配置
8.2.3 線性定常系統的模態控制
8.3 結構邊界參數優化設計
8.4 結構故障診斷
8.4.1 基于殘余力向量的損傷識別方法
8.4.2 數值驗證
8.5 轉子動力學分析
8.5.1 Newmark數值算法
8.5.2 影響系數法進行雙面轉子動平衡

附錄A MATLAB簡介
A.1 MATLAB使用界面
A.2 MATLAB編程簡介
A.2.1 命令文件和函數文件
A.2.2 變量
A.2.3 算術運算符和算術表達式
A.2.4 關系運算符和邏輯運算符
A.2.5 程序流程控制
A.2.6 函數
A.3 稀疏矩陣和符號變量及其運算
A.3.1 稀疏矩陣
A.3.2 符號變量和符號運算
參考文獻
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作者:徐斌
出版:清華大學出版社

ISBN:9787302211488

出版日期:2009-12-01

清華大學出版社

清華大學出版社

清華大學出版社成立于1980年6月,是由教育部主管、清華大學主辦的綜合出版單位。植根于“清華”這座久負盛名的高等學府,秉承清華人“自強不息,厚德載物”的人文精神,清華大學出版社在短短二十多年的時間里,迅速成長起來。作為來自一流大學的出版單位,清華大學出版社始終堅持弘揚科技文化產業、服務科教興國戰略的出版方向,把出版高等學校教學用書和科技圖書作為主要任務,并為促進學術交流、繁榮出版事業設立了多項出版基金,逐漸形成了以出版高水平的教材和學術專著為主的鮮明特色,在教育出版領域樹立了強勢品牌。目前,清華版教材已在全國一百多所院校得到廣泛使用。高品質、多層次的計算機圖書是清華大學出版社的一大品牌支柱。20世紀80年代末,在席卷全球的信息化浪潮中,清華大學出版社快速切入計算機圖書市場,逐漸成為并一直保持這一市場的領先地位,為發展中國計算機教育做出了巨大貢獻。

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徐斌

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