计算动力学(第2版)/清华大学动力学与控制丛书

张雄、王天舒、刘岩编著的这本《计算动力学(第2版)》将计算结构动力学、计算冲击动力学和计算多体系统动力学内容有机整合，系统讲授工程结构和机械系统在各类瞬态载简作用下动力学行为的数值分析方法和程序实现技术。
全书分为3篇，共有16章和4个附录。第1章从加权余量法出发，讲述达朗贝尔-拉格朗日原理、哈密顿原理和广义变分原理。第2章以平面三结点三角形单元为例，讲述有限元法的一般过程，详细讨论了有限元法的程序实现方法，并给出了有限元法示例程序STAP90。第3章详细讲述大型特征值问题的求解方法及误差估计问题，给出了广义雅可比法、子空间迭代法和Lanczos迭代法的FORTRAN 90程序。第4章阐述大型离散系统运动方程的求解方法，给出了时间积分示例程序TIP90。第5章讲述大型复杂系统动力分析的有效方法――动态子结构法。第6章简要讲述结构动力学问题的频域分析方法，并给出了响应谱计算程序RespSpec。第7章讲述连续介质力学基础，包括物体运动和变形的描述方法、应变及应力的度量方法和守恒方程。第8章讲述拉格朗日有限元法，并给出显式有限元程序EFEP90。第9章讲述材料模型及其程序实现方法。第10章讲述任意拉格朗日-欧拉法。第11章讲述无网格法，包括伽辽金型无网格法、光滑质点流体动力学方法和物质点法。第12章简要介绍并行计算方法和并行程序设计，并给出了并行版的高速碰撞分析显式有限元程序PEFEP90。第13章讲述刚体运动学基础。第14章讲述多刚体系统的运动学分析。第15章讲述多刚体系统的动力学分析，并给出示例程序MBSim。第16章讲述柔性多体系统动力学建模方法。附录A简要地介绍张量指标记号、Voigt记号和张量运算法则。附录B介绍Tecplot进行有限元后处理的相关功能。附录c介绍如何用ParaView进行有限元后处理。附录D讲述FEAP程序的使用方法、程序结构以及进行二次开发的方法，便于学生在FEAP程序的基础上快速开展自己的研究工作。
本书可作为力学、机械、航空航天、土木水利、汽车等专业的研究生和高年级本科生教材及科研人员的参考书。

张雄，清华大学教授、博士生导师。1992年获大连理工大学博士学位，2004年入选教育部首批新世纪优秀人才支持计划，先后获教育部自然科学奖二等奖（第1完成人）和一等奖（第6完成人）、北京市教育创新标兵、北京市高等教育教学成果奖二等奖等奖励。兼任中国力学学会理事、北京振动工程学会副理事长、计算力学学报编委、计算机辅助工程编委、国际华人计算力学协会（ICACM）常务理事等。近年来主要从事计算力学基本理论、数值方法及其在科学与工程中的应用等方面的研究工作，尤其是强冲击载荷作用下材料与结构力学行为的多尺度、多介质、多物理场耦合数值分析方法的研究。已发表论文120余篇，与他人合作出版了《无网格法》、《物质点法》、《计算动力学》、《弹性力学及有限元》、《理论力学》、《理论力学课堂教学多媒体系统》、《理论力学教学网》、《理论力学网络试题库系统》和《理论力学多媒体素材库》等专著和教材。

第I篇 计算结构动力学
第1章 线弹性动力学变分原理
1.1 加权余量法
1.2 达朗贝尔-拉格朗日原理
1.3 哈密顿原理
1.4 约束条件的施加方法
1.5 广义变分原理
习题
第2章 有限元离散
2.1 三结点三角形单元
2.2 运动方程
2.3 质量矩阵
2.4 阻尼矩阵
2.5 刚度矩阵
2.6 有限元程序实现
2.7 STAP90程序
习题
第3章 大型系统特征值问题
3.1 特征解的性质
3.2 误差估计
3.3 向量迭代法
3.4 变换法
3.5 瑞利-里兹法
3.6 子空间迭代法
3.7 Lanczos迭代法
习题
第4章 运动方程的解法
4.1 振型叠加法
4.2 直接积分法的稳定性
4.3 中心差分法
4.4 Houbolt法
4.5 Newmark法
4.6 Wilson θ法
4.7 广义α法
4.8 精细积分法
4.9 时间域离散
4.10 基于伽辽金法弱形式的时间积分法
4.11 各种方法的比较
4.12 显式和隐式积分方法的综合
4.13 时间积分程序TiP90
习题
第5章 动态子结构方法
5.1 静力凝聚和静力子结构法
5.2 固定界面模态综合法
5.3 自由界面模态综合法
5.4 复模态理论
习题
第6章 频域分析方法
6.1 频响函数与快速傅里叶变换
6.2 响应谱分析方法及其应用
6.3 随机振动数值分析初步
习题

第II篇 计算冲击动力学
第7章 连续介质力学基础
7.1 物体运动和变形的描述方法
7.2 应变度量
7.3 应力度量
7.4 守恒方程
第8章 拉格朗日有限元法
8.1 网格描述
8.2 更新拉格朗日格式
8.3 完全拉格朗日格式
8.4 方程求解
8.5 人工体积粘性
8.6 沙漏模态
8.7 接触-碰撞算法
8.8 显式有限元程序EFEP90
第9章 材料模型
9.1 应力更新
9.2 强度模型
9.3 状态方程
9.4 失效模型
9.5 材料模型程序实现
第10章 任意拉格朗日-欧拉法
10.1 运动描述
10.2 守恒方程
10.3 有限元离散
10.4 网格更新
10.5 算子分裂
10.6 输运算法
第11章 无网格法
11.1 移动最小二乘近似
11.2 伽辽金型无网格法
11.3 光滑质点流体动力学方法
11.4 物质点法
第12章 并行计算
12.1 并行计算和并行机
12.2 任务分配
12.3 并行程序设计
12.4 EFEP90程序并行化

第III篇 计算多体动力学
第13章 刚体运动学基础
13.1 参考系运动学
13.2 刚体的有限转动
13.3 刚体的姿态坐标
13.4 小结
第14章 多刚体系统的运动学分析
14.1 约束及约束方程
14.2 多刚体系统的运动学分析
第15章 多刚体系统的动力学分析
15.1 多刚体系统的动力学方程
15.2 静力学分析和逆动力学分析
15.3 多刚体系统的动力学分析
15.4 多刚体系统动力学分析示例程序
第16章 柔性多体系统动力学建模方法
16.1 基于模态坐标柔性多体系统动力学建模方法
16.2 柔性多体系统动力学方程的有限元格式

附录A 张量
A.1 指标记号与求和约定
A.2 张量运算
A.3 Voigt记号
附录B 用Tecplot进行后处理
附录C 用ParaView进行后处理
C.1 一个实例
C.2 数据格式
附录D FEAP程序
D.1 FEAP程序
D.2 程序结构
D.3 单元子程序的执行过程
D.4 时间积分法的实现过程
D.5 特征值求解过程
索引
参考文献