工程力学计算方法与程序设计

本书的主要特色是书中的主要内容是以算法为主线，按照算法独立，算法具有通用性和有利于编程的三个原则为工程力学问题挑选算法或设计算法，重点讲述如何将一个工程力学问题计算机化涉及到的算法选择，程序设计，数据分类和数据处理的相关内容。通过本书学习，能够帮助读者学会将工程力学问题计算机化的主要思路与方法，为使用计算机解决不同工程实际问题奠定基础。

本书是作者多年从事工程力学教学、科学研究和工程应用研究成果和经验的积累与总结。全书共分6章，第1章为绪论，主要为工程力学计算方法的分析与总结，以及本书的写作目的；第2章为线性代数方程组的主要解法；第3章为平面静定桁架的计算方法与应用；第4章为平面物系的计算方法与应用；第5章为梁变形的计算方法与应用；第6章为超静定梁力与变形的计算，主要介绍了数值微分、超静定梁变形计算的有限差分法、超静定梁变形计算的积分法和超静定梁变形计算的混合方法、位移法和力法。本书可以作为桥梁、井架与吊笼设计工程师的参考用书，也可以作为相关专业本科生和研究生的参考用书。本书配有计算程序和执行文件，供读者选用。

叶金铎 男，天津大学力学系研究生毕业，工学硕士学位，现任天津理工大学教授，硕士研究生导师。天津市力学学会理事，副理事长，中国力学学会科普委员会委员。主要研究方向是金属塑性成型和钢结构抗火，已经主持完成天津市自然科学重点基金1项，2006，天津市自然科学基金1项，1997和1项天津市教委基金，参加完成中英国际合作项目，天津市自然科学重点基金、基金，中国地震科学联合基金项目等，国家自然科学基金10余项。2002年到英国爱丁堡大学进行合作研究，2005年到美国内布拉斯加大学进行学术交流。授权发明专利多项。发表学术论文80余篇，参与出版教材2本，主持出版一本学术专著。2015年获得天津市科技进步一等奖1项（成员），目前主持国家自然科学基金1项。

第1章 绪论
1.1 工程力学计算方法的任务
1.2 工程力学计算方法研究的内容
1.2.1 算法的研究
1.2.2 程序设计
第2章 线性代数方程组的求解
2.1 用高斯法解线性代数方程组
2.1.1 高斯法举例
2.1.2 消元过程的循环公式
2.2 用列主元法解线性代数方程组
2.3 解三对角形方程组的追赶法
2.4 常用算法语言的特点与选用
2.4.1 常用算法语言的特点
2.4.2 算法语言的选用
第3章 平面静定桁架的内力计算
3.1 平面静定桁架的基本理论
3.2 循环节点法
3.3 电算方案
3.3.1 系数矩阵的特点与方程组的解法
3.3.2 节点号码与桁杆的编号原则
3.3.3 桁架结构线性代数方程组的建立
3.4 程序设计
3.4.1 程序设计内容和主程序结构设计
3.4.2 读入信息子程序（INPUT）
3.4.3 杆件角度计算子程序（ANGL）
3.4.4 系数矩阵生成子程序（FAMTR）
3.4.5 载荷列阵子程序（LOAD）
3.4.6 平面桁架计算程序
习题
第4章 平面物系的平衡
4.1 平面物系平衡的基本理论
4.2 平面物系平衡的计算方法
4.2.1 单个物体的平衡方程
4.2.2 物体系统的平衡方程
4.2.3 系统总体平衡方程的特点及其求解
4.3 程序设计
4.3.1 主程序框图
4.3.2 读入信息及举例
4.3.3 源程序及注释
习题
第5章 梁的变形计算
5.1 梁变形计算的基本理论
5.1.1 积分法
5.1.2 叠加法
5.1.3 能量方法
5.1.4 三弯矩方程
5.1.5 有限差分法
5.1.6 矩阵位移法
5.2 计算梁变形的固定端法
5.2.1 相对变形与绝对变形计算
5.2.2 广义固定端梁的概念
5.2.3 分类载荷作用下固定端梁的变形计算
5.2.4 固定端法
5.3 梁变形计算的通用算法
5.3.1 广义固定端转角和支座反力计算
5.3.2 梁上任一截面的挠度和转角计算
5.3.3 通用方法通用性的讨论
5.4 梁变形计算的有限差分法
5.4.1 差分方程
5.4.2 方程个数与未知数个数分析
5.4.3 补充方程
5.5 电算方案选择
5.5.1 系数矩阵的特点与线性代数方程组的解法
5.5.2 关于简支梁与外伸梁变形的计算
5.5.3 梁上任一截面挠度和转角的计算
5.6 程序设计
5.6.1 程序设计的内容和主程序结构设计
5.6.2 读入有关信息
5.6.3 计算广义固定端转角与支座反力子程序
5.6.4 分类载荷变形计算程序
习题
第6章 超静定梁力与变形的计算
6.1 数值微分
6.1.1 用泰勒展开式求数值微分公式
6.1.2 用插值多项式求微商
6.1.3 各阶导数计算公式表
6.2 超静定梁变形计算的有限差分法
6.2.1 静定梁的有限差分方程和边界条件
6.2.2 超静定梁的有限差分方程和边界条件
6.3 超静定梁变形计算的积分法
6.3.1 用叠加法求解超静定梁存在的问题
6.3.2 用积分法直接求解超静定梁的变形
6.4 超静定梁力与变形计算的混合方法
6.5 超静定梁力与变形计算的位移法
6.6 超静定梁力与变形计算的力法
附录A 习题参考答案
参考文献