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有限元方法基础理论.第6版

有限元方法基础理论.第6版

  • 装帧: 平装
  • 出版社: 世界图书出版社
  • 作者: (英)监凯维奇 著
  • 出版日期: 2008-12-13
  • 商品条码: 9787506292542
  • 版次: 1
  • 开本: 24开
  • 出版年份: 2008
定价:¥115 销售价:登录后查看价格  ¥{{selectedSku?.salePrice}} 
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精选
内容简介
    this book is dedicated to our wives helen, mary lou and song and our families for their support and patience during the preparation of this book, and also to all of our students and colleagues who over the years have contributed to our knowledge of the finite element method. in particular we would like to mention professor eugenio oniate and his group at cimne for their help, encouragement and support during the preparation process.
目录
Preface
1  The standard discrete system and origins of the finite element method
  1.1  Introduction
  1.2  The structural element and the structural system
  1.3  Assembly and analysis of a structure
  1.4  The boundary conditions
  1.5  Electrical and fluid networks
  1.6  The general pattern
  1.7  The standard discrete system
  1.8  Transformation of coordinates
  1.9  Problems
2  A direct physical approach to problems in elasticity: plane stress
  2.1  Introduction
  2.2  Direct formulation of finite element characteristics
  2.3  Generalization to the whole region - internal nodal force concept abandoned
  2.4  Displacement approach as a minimization of total potential energy
  2.5  Convergence criteria
  2.6  Discretization error and convergence rate
  2.7  Displacement functions with discontinuity between elements -non-conforming elements and the patch test
  2.8  Finite element solution process
  2.9  Numerical examples
  2.10  Concluding remarks
  2.11  Problems
3  Generalization of the finite element concepts. Galerkin-weighted residual and variational approaches
  3.1  Introduction
  3.2  Integral or 'weak' statements equivalent to the differential equations
  3.3  Approximation to integral formulations: the weighted residual-Galerkin method
  3.4  Vitual work as the 'weak form' of equilibrium equations for analysis of solids or fluids
  3.5  Partial discretization
  3.6  Convergence
  3.7  What are 'variational principles' ?
  3.8  'Natural' variational principles and their relation to governing differential equations
  3.9  Establishment of natural variational principles for linear, self-adjoint, differentaal equations
  3.10  Maximum, minimum, or a saddle point?
  3.11  Constrained variational principles. Lagrange multipliers
  3.12  Constrained variational principles. Penalty function and perturbed lagrangian methods
  3.13  Least squares approximations
  3.14  Concluding remarks - finite difference and boundary methods
  3.15 Problems
4  Standard' and 'hierarchical' element shape functions: some general families of Co continuity
  4.1  Introduction
  4.2  Standard and hierarchical concepts
  4.3  Rectangular elements - some preliminary considerations
  4.4  Completeness of polynomials
  4.5  Rectangular elements - Lagrange family
  4.6  Rectangular dements - 'serendipity' family
  4.7  Triangular element family
  4.8  Line elements
  4.9  Rectangular prisms - Lagrange family
  4.10  Rectangular prisms - 'serendipity' family
  4.11  Tetrahedral dements
  4.12  Other simple three-dimensional elements
  4.13  Hierarchic polynomials in one dimension
  4.14  Two- and three-dimensional, hierarchical elements of the 'rectangle' or 'brick' type
  4.15  Triangle and tetrahedron family
  4.16  Improvement of conditioning with hierarchical forms
  4.17  Global and local finite element approximation
  4.18  Elimination of internal parameters before assembly - substructures
  4.19  Concluding remarks
  4.20 Problems
5  Mapped elements and numerical integration - 'infinite' and 'singularity elements'
  5.1  Introduction
  5.2  Use of 'shape functions' in the establishment of coordinate transformations
  5.3  Geometrical conformity of elements
  5.4  Variation of the unknown function within distorted, curvilinear elements. Continuity requirements
  5.5  Evaluation of element matrices. Transformation in ε, η, ζ coordinates
  5.6  Evaluation of element matrices. Transformation in area and volumecoordinates
  5.7  Order of convergence for mapped elements
  5.8  Shape functions by degeneration
  5.9  Numerical integration - one dimensional
  5.10  Numerical integration - rectangular (2D) or brick regions (3D)
  5.11  Numerical integration - triangular or tetrahedral regions
  5.12  Required order of numerical integration
  5.13  Generation of finite element meshes by mapping. Blending functions
  5.14  Infinite domains and infinite elements
  5.15  Singular elements by mapping - use in fracture mechanics, etc.
  5.16  Computational advantage of numerically integrated finite elements
  5.17  Problems
6  Problems in linear elasticity
  6.1  Introduction
  6.2  Governing equations
  6.3  Finite element approximation
  6.4  Reporting of results: displacements, strains and stresses
  6.5  Numerical examples
  6.6  Problems
7  Field problems - heat conduction, electric and magnetic potential and fluid flow
  7.1  Introduction
  7.2  General quasi-harmonic equation
  7.3  Finite element solution process
  7.4  Partial discretization - transient problems
  7.5  Numerical examples - an assessment of accuracy
  7.6  Concluding remarks
  7.7  Problems
8  Automatic mesh generation
  8.1  Introduction
  8.2  Two-dimensional mesh generation - advancing front method
  8.3  Surface mesh generation
  8.4  Three-dimensional mesh generation - Delaunay triangulation
  8.5  Concluding remarks
  8.6  Problems
9  The patch test, reduced integration, and non-conforming elements
  9.1  Introduction
  9.2  Convergence requirements
  9.3  The simple patch test (tests A and B) - a necessary condition for convergence
  9.4  Generalized patch test (test C) and the single-element test
  9.5  The generality of a numerical patch test
  9.6  Higher order patch tests
  9.7  Application of the patch test to plane elasticity dements with 'standard' and 'reduced' quadrature
  9.8  Application of the patch test to an incompatible element
  9.9  Higher order patch test - assessment of robustness
  9.10  Concluding remarks
  9.11  Problems
10  Mixed formulation and constraints - complete field methods
  10.1  Introduction
  10.2  Discretization of mixed forms - some general remarks
  10.3  Stability of mixed approximation. The patch test
  10.4  Two-fidd mixed formulation in elasticity
  10.5  Three-field mixed formulations in elasticity
  10.6  Complementary forms with direct constraint
  10.7  Concluding remarks - mixed formulation or a test of element 'robustness'
  10.8  Problems
11  Incompressible problems, mixed methods and other procedures of solution
  11.1  Introduction
  11.2  Deviatoric stress and strain, pressure and volume change
  11.3  Two-field incompressible elasticity (up form)
  11.4  Three-field nearly incompressible elasticity (u-p-~o form)
  11.5  Reduced and selective integration and its equivalence to penalized mixed problems
  11.6  A simple iterative solution process for mixed problems: Uzawa method
  11.7  Stabilized methods for some mixed elements failing the incompressibility patch test
  11.8  Concluding remarks
  11.9  Problems
12  Multidomain mixed approximations - domain decomposition and 'frame' methods
  12.1  Introduction
  12.2  Linking of two or more subdomains by Lagrange multipliers
  12.3  Linking of two or more subdomains by perturbed lagrangian and penalty methods
  12.4  Interface displacement 'frame'
  12.5  Linking of boundary (or Trefftz)-type solution by the 'frame' of specified displacements
  12.6  Subdomains with 'standard' elements and global functions
  12.7  Concluding remarks
  12.8  Problems
13  Errors, recovery processes and error estimates
  13.1  Definition of errors
  13.2  Superconvergence and optimal sampling points
  13.3  Recovery of gradients and stresses
  13.4  Superconvergent patch recovery -, SPR
  13.5  Recovery by equilibration of patches - REP
  13.6  Error estimates by recovery
  13.7  Residual-based methods
  13.8  Asymptotic behaviour and robustness of error estimators - the Babuska patch test
  13.9  Bounds on quantities of interest
  13.10  Which errors should concern us?
  13.11  Problems
14  Adaptive finite element refinement
  14.1  Introduction
  14.2  Adaptive h-refinement
  14.3  p-refinement and hp-refinement
  14.4  Concluding remarks
  14.5  Problems
15  Point-based and partition of unity approximations. Extended finite element methods
  15.1  Introduction
  15.2  Function approximation
  15.3  Moving least squares approximations - restoration of continuity of approximation
  15.4  Hierarchical enhancement of moving least squares expansions
  15.5  Point collocation - finite point methods
  15.6  Galerkin weighting and finite volume methods
  15.7  Use of hierarchic and special functions based on standard finite elements satisfying the partition of unity requirement
  15.8  Concluding remarks
  15.9  Problems
16  The time dimension - semi-discretization of field and dynamic problems and analytical solution procedures
  16.1  Introduction
  16.2  Direct formulation of time-dependent problems with spatial finite element subdivision
  16.3  General classification
  16.4  Free response - eigenvalues for second-order problems and dynamic vibration
  16.5  Free response - eigenvalues for first-order problems and heat conduction, etc.
  16.6  Free response - damped dynamic eigenvalues
  16.7  Forced periodic response
  16.8  Transient response by analytical procedures
  16.9  Symmetry and repeatability
  16.10  Problems
17  The time dimension - discrete approximation in time
  17.1  Introduction
  17.2  Simple time-step algorithms for the first-order equation
  17.3  General single-step algorithms for first- and second-order equations
  17.4  Stability of general algorithms
  17.5  Multistep recurrence algorithms
  17.6  Some remarks on general performance of numerical algorithms
  17.7  Time discontinuous Galerkin approximation
  17.8  Concluding remarks
  17.9  Problems
18  Coupled systems
  18.1  Coupled problems - definition and classification
  18.2  Fluid-structure interaction (Class I problems)
  18.3  Soil-pore fluid interaction (Class II problems)
  18.4  Partitioned single-phase systems - implicit--explicit partitions(Class I problems)
  18.5  Staggered solution processes
  18.6  Concluding remarks
19  Computer procedures for finite dement analysis
  19.1  Introduction
  19.2  Pre-processing module: mesh creation
  19.3  Solution module
  19.4  Post-processor module
  19.5  User modules
Appendix A: Matrix algebra
Appendix B: Tensor-indicial notation in the approximation of elasticity problems
Appendix C: Solution of simultaneous linear algebraic equations
Appendix D: Some integration formulae for a triangle
Appendix E: Some integration formulae for a tetrahedron
Appendix F: Some vector algebra
Appendix G: Integration by parts in two or three dimensions (Green's theorem)
Appendix H: Solutions exact at nodes
Appendix I: Matrix diagonalization or lumping
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