有限元方法

有限元方法

該書為有限元方法系列專著的第1卷——基本原理,涵蓋了有限元分析的一些基礎領域,同時還涉足有限元分析的前沿內容。該卷共20章,內容廣泛,既強調有限元的數學力學原理,又結合工程實際背景。該書的第1版完成於1967年,到現在已出版第5版,歷時40餘年,成為有限元領域的經典著作,已有幾代從事計算力學的學者從該書中受益。該書可作為高年級本科生和研究生的課程學習參考書,也是從事有限元研究的科研人員和工程技術人員的重要學習文獻。對於希望進一步了解有關非線性固體力學有限元分析的讀者,請閱讀該系列專著的第2卷——固體力學(清華大學出版社,2006年6月出版);對於希望進一步了解有關流體力學有限元分析的讀者,請閱讀該系列專著的第3卷——流體力學。

基本內容

有限元方法有限元方法

作者簡介

O.C.Zienkiewicz教授,英國Swansea大學的榮譽退休教授,是該校工程數值方法研究所的原主任,現在仍然是西班牙巴塞隆納Calalunya技術大學工程數值方法的UNESCO主席。從1961至1989年,擔任Swansea大學土木工程系的主任,使該系成為有限元研究的重要中心之一。在1968年,創辦了International Journal for NumericalMethods in Engineering雜誌並任主編,該雜誌至今仍然是該領域的主要刊物。他被授予24個榮譽學位和多種獎勵。Zienkiewicz教授還是5所科學院的院士,這是對他在有限元方法領域的奠基性發展和貢獻的讚譽。1978年,成為皇家科學院和皇家工程院的院士;並先後被選為美國工程院的外籍院士(1981),波蘭科學院院士(1985),中國科學院院士(1998)和義大利國家科學院院士(1999)。1967年,他出版了該書的第1版,直到1971年,該書的第1版仍然是該領域的惟一書籍。

圖書目錄

譯者序

英文版前言(第1卷)

1 預備知識: 標準的離散系統

2 彈性問題的直接解法

3 有限元的基本概念: Galerkin(伽遼金)加權殘值法和變分方法

4 平面應力和平面應變

5 軸對稱應力分析

6 三維應力分析

7 穩態場問題——熱傳導、電磁勢、流體等

8 標準單元和升階譜單元的形狀函式——C0連續的單元族

9 映射單元和數值積分——“無限”和“奇異”單元

10 拼片試驗、縮減積分和非協調單元

11 混合列式和約束方程——全域法

12 不可壓縮材料、混合法及其他求解方法

13 混合列式及約束——非完整(雜交)場方法、邊界/Trefftz方法

14 誤差、修複方法和誤差估計

15 自適應有限單元細化

16 基於點的近似: 無格線Galerkin方法以及其他無格線方法

17 時間維——場的半離散化、動力學問題和解析求解

18 時間維問題的離散近似

19 耦合系統

20 有限元分析的計算機實現

附錄A 矩陣代數

附錄B 彈性問題近似分析中的張量標記符號

附錄C 基於位移分析的基本方程(第2章)

附錄D 三角形的一些積分公式

附錄E 四面體的一些積分公式

附錄F 矢量代數基礎

附錄G 二維或三維空間的分部積分(Green定理)

附錄H 節點處的求解精度

附錄I 矩陣的對角化或集中

中文索引

英文索引

編輯推薦

《有限元方法(英文版)》編輯推薦:有限元法的主體及其數學理論是非常廣闊的,有限元法是套用廣泛的一類科學計算。《有限元方法(英文版)》涉及的標準和非標準的數學理論橢圓型偏微分方程邊值問題的有限元方法方程。

目錄

Preface to the Series in Information and Computational Science

Preface

Chapter 1 Variational Principle

1.1 Sobolev Space

1.2 Poisson Equation

1.2.1 Dirichlet Problem

1.2.2 Neumann Problem

1.3 Biharmonic Equation

1.4 Abstract Variational Problem

1.5 Galerkin Method and Ritz Method

Chapter 2 Finite Element and Finite Element Space

2.1 Triangulation

2.2 Finite Element

2.3 Finite Element Space

2.4 Second Order Problem:Simplex Elements

2.4.1 Simplex Element of Degree k

2.4.2 Linear Simplex Element

2.4.3 Quadric Simplex Element

2.4.4 Cubic Simplex Element

2.4.5 Incomplete Cubic Simplex Element

2.4.6 Crouzeix-Raviart Element

2.4.7 Cubic Hermite Simplex Element

2.4.8 Zienkiewicz Element

2.5 Second Order Problem:Rectangle Elements

2.5.1 Rectangle Element of Type(k)

2.5.2 Incomplete Rectangle Element of Type(2)

2.5.3 Wilson Element

2.5.4 Rectangle C-R Element

2.6 Fourth Order Problem:Simplex Elements

2.6.1 Morley Element

2.6.2 Zienkiewicz Element

2.6.3 Morley-Zienkiewicz Element

2.6.4 Modified Zienkiewicz Element

2.6.512-parameter Triangle Plate Element

2.6.615-parameter Triangle Plate Element

2.6.7 Argyris Element

2.6.8 Bell Element

2.6.9 Cubic Tetrahedron Element

2.7 Fourth Order Problem:Rectangle Elements

2.7.1 Rectangle Morley Element

2.7.2 Adini Element

2.7.3 Bogner-Fox-Schmit Element

2.82m-th Order Problem:MWX Element

Chapter 3 Interpolation Theory of Finite Elements

3.1 Affne Mapping and Affne Family

3.2 Affne Continuity and Scale Invariance

3.3 Interpolation Error

3.4 Inverse Inequality

3.5 Approximate Error of Finite Element Spaces

3.6 Interpolation Error of General Element

Chapter 4 Conforming Finite Element Method

4.1 Poisson Equation

4.2 Plate Bending Problem

4.3 A Posteriori Error Estimate

Chapter 5 Nonconforming Finite Element Methods

5.1 Nonconforming Finite Element

5.2 Weak Continuity

5.3 Second Order Elliptic Problem

5.4 Fourth Order Elliptic Problem

5.52m-th Order Elliptic Problem

5.6 A Posteriori Error Estimate

5.7 Error Estimate in L2 Norm

Chapter 6 Convergence of Nonconforming Finite Element

6.1 Generalized Path Test

6.2 Patch Test

6.2.1 Patch Test

6.2.2 Weak Patch Test

6.2.3 Suffciency of Patch Test

6.2.4 Necessity of Patch Test

6.3 Counter Examples of Patch Test

6.4 F-E-M Test

6.4.1 F1-Test

6.4.2 F2-Test

6.4.3 E1-M1-Test

6.4.4 E2-M2-Test

6.4.5 Procedure of F-E-M Test

6.4.6 Quadrilateral Wilson element

6.4.78-parameter quadrilateral element

6.4.815-parameter triangle plate element

6.5 Superapproximation

6.6 Strange Convergence Behaviour

6.6.1 Second Carey Example

6.6.2 Zienkiewicz element

Chapter 7 Quasi-Conforming Element Method

7.1 Second Order Problem:RQC4 Element

7.2 Biharmonic Equation

7.2.1 TQC9 Element

7.2.2 TQC12 Element

7.2.3 TQC15 Element

7.2.4 RQC12 Element

7.2.5 Three Dimensional Case:TQC16 Element

7.3 Rank Condition

7.4 Approximation

7.5 Error Estimate

7.6 A Posteriori Error Estimate

Chapter 8 Unconventional Finite Element Method

8.1 Free Formulation Scheme

8.2 Two Finite Elements

8.2.1 TRUNC Element

8.2.2 Bergan Element

8.3 Convergence Analysis

8.4 General Situation

8.5 A Posteriori Error Estimate

Chapter 9 Double Set Parameter Method

9.1 DSP Method

9.2 Convergence of DSP Method

9.3 DSP Elements for Poisson Equation

9.4 DSP Elements for Plate Bending Problem

9.4.19-parameter Generalized Conforming Element

9.4.2 VZ1 Element

9.4.3 Variants of VZ1 Element

9.4.4 VZ2 Element

9.4.5 DSPT12 Element

9.4.6 Error Estimate

9.5 A Posteriori Error Estimate

Chapter 10 Property of Finite Element Space

10.1 Basic Assumptions

10.2 Embedding Property

10.3 Compact Property

10.4 Inequalities on Finite Element Spaces

10.5 Inequality About Maximum Norm

Chapter 11 L∞ Error Estimate for Second Order Problem

11.1 Weighted Norm

11.2 Regular Green Function

11.3 Conforming Elements

11.4 Nonconforming Elements

Chapter 12 L∞ Error Estimate for Plate Bending Problem

12.1 Regular Green Function

12.2 Conforming Element

12.3 Nonconforming Element

12.4 Quasi-Conforming Element

12.5 Unconventional Element

12.6 DSP Element

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