有限元法与面向对象编程PDF电子书下载

目 录 1

第1章绪论 1

1.1有限元法简介 1

1.2有限元法程序的内容 2

1.3面向对象程序设计方法 3

第2章矩阵法原理 6

2.1 引言 6

2.2杆元刚度矩阵 7

2.2.1基本杆元的刚度矩阵 7

2.2.2杆元刚度矩阵 9

2.2.3单元刚度矩阵［K‘］的讨论 12

2.3结构刚度方程 12

2.3.1节点力 12

2.3.2节点力的平衡方程 14

2.3.3结构刚度矩阵的性质 16

2.4约束处理 17

2.4.1约束处理 17

2.4.2结构对称简化 19

2.5坐标转换 20

2.5.1坐标转换关系 20

2.5.2力与位移的坐标转换 21

2.5.3杆元刚度矩阵的坐标转换 21

2.5.4矩阵法计算步骤 22

2.5.5例题 22

2.6空间杆系结构分析 28

2.6.1空间桁架结构 28

2.6.2空间刚架结构 29

3.2结构动力分析的矩阵法（有限单元法） 32

第3章杆系结构动力分析矩阵法 32

3.1 引言 32

3.3结构的运动方程 34

3.4单元刚度矩阵和整体刚度矩阵 36

3.5质量矩阵 36

3.5.1一致（协调）质量矩阵 36

3.5.2集中质量矩阵 38

3.6阻尼矩阵 39

3.7动力方程的解法 40

3.7.1直接积分法 40

3.7.2振型叠加法 45

3.8特征值问题 48

4.1.1平面问题的两种类型 49

4.1 引言 49

第4章平面问题有限元法 49

4.1.2平面问题的基本方程 50

4.1.3平面问题的解法 52

4.1.4平面问题有限元法与矩阵法比较 52

4.2三角形单元的刚度矩阵 53

4.2.1节点位移与节点力 53

4.2.2单元位移函数 54

4.2.3单元应变函数 57

4.2.4单元应力函数 58

4.2.5单元刚度矩阵 58

4.3结构刚度矩阵 60

4.3.1节点平衡方程式 60

4.3.2结构总刚度矩阵的组成规则 61

10.2.1创建源程序 1 62

4.3.3结构刚度矩阵的特性 62

4.4.1单元中体积力的移置 63

4.4外荷载处理 63

4.5.1解题过程 64

10.2.2创建DEF文件 1 64

4.4.2单元边界力的移置 64

4.5解题过程 64

4.5.2例题 65

4.6矩形单元 66

10.3.3节点约束及材料信息 1 66

10.3.4荷载信息 1 68

4.7.1等参单元刚度矩阵 69

4.7四节点四边形等参单元 69

4.7.2高斯数值积分法 73

4.8 8节点曲边四边形等参单元 76

第5章板弯曲问题有限元法 79

5.1 引言 79

5.2矩形板单元 80

5.2.1单元刚度矩阵 80

5.2.2结构刚度矩阵 84

5.2.3非节点荷载的移置 85

5.2.4边界条件 85

5.3三角形板单元 85

5.3.1问题的提出 85

5.3.2面积坐标介绍 86

5.3.3三角形板单元的刚度矩阵 88

5.3.4非节点荷载的移置 91

5.3.5例题 92

第6章弹性屈曲分析 93

6.1 引言 93

6.2稳定性方程 93

6.3梁单元的几何刚度矩阵 94

6.4板单元的几何刚度矩阵 98

6.5屈曲问题的求解 102

第7章结构有限元程序的面向对象分析 105

7.1 引言 105

7.2对象识别 105

7.2.1对象识别的依据 105

7.2.2对象识别的结果 106

7.3对象关系与确定原则 107

7.3.1基本对象关系 107

7.3.2对象的分层设计原则 108

7.4.2单元类（FemElement）和单元管理类（FemElmMng） 111

7.4.1有限元域类（FemDomain） 111

7.4类／对象间的静态关系描述 111

7.4.4单元属性类（FemElmPrp）、本构模型（FemElmCM）类和相关管理类 113

7.4.3节点类（FemNode）和节点管理类（FemNodeMng） 113

7.4.7有限元分析类（FemAnalysis） 114

7.4.6荷载类（FemLoad）和荷载管理类（FemLoadMng） 114

7.4.5约束类（FemConstraint）和约束管理类（FemCnsMng） 114

7.4.8矩阵和数学类 115

7.5对象属性和方法的确定 116

7.4.9静态、线性有限元类整体关系图 116

第8章结构有限元程序的面向对象设计 125

8.1 引言 125

8.2线性静力有限元过程的OOD 125

8.2.1对象的形成和初始化 125

8.2.2 OOSA的运行控制流程 128

8.2.3总体刚度矩阵的形成 129

8.2.4单元刚度矩阵的形成 131

8.2.5约束支承条件的处理 135

8.2.6总荷载向量的组装 137

8.2.7平衡方程组的求解 139

8.2.8节点位移更新和单元内力计算 141

8.3其他有限元过程的OOD 143

8.3.1结构自振频率求解 143

8.3.2线性结构动力响应分析的OOD 144

8.4面向对象方法增强有限元程序的表现 146

9.1编程语言的选择 149

第9章结构有限元程序的面向对象编程 149

9.1.1程序设计语言的设计原则 149

9.1.2程序设计语言的发展 150

9.1.3 C++语言介绍 150

9.2编程环境的选择 152

9.2.1 Borland C++Builder开发环境 152

9.1.4 OOFE编程语言的选择 152

9.2.2 Visual C++开发环境 153

9.2.3标准模板库（Standard Template Libray） 156

第10章OOSA的前处理 160

10.1 ObjectARX简介 160

10.1.1 ObjectARX应用程序的特点 160

10.1.3 ObjectARX的软件环境 161

10.1.2 ObjectARX的组成 161

10.2 ObjectARX程序实例 162

10.3结构计算模型的绘制 165

10.3.1绘图比例设置 165

10.3.2结构图绘制 165

10.3.5平面单元的自动划分原理 170

10.4生成计算文件 172

10.4.1计算文件格式 173

10.4.2编程实现 174

第11章OOSA的后处理 177

11.1后处理数据文件格式 177

11.2变形图 178

11.3 内力图 180

11.4等应力线的绘制 183

11.4.1应力等值线的分层 183

11.4.2等应力线坐标的计算 184

11.4.3等应力线的拟合处理 185

11.5系统集成 186

12.1.1 OOSA软件的安装要求 188

12.1.2 OOSA软件的运行 188

12.1 OOSA软件的操作要点 188

第12章操作要点及计算实例 188

12.1.3 OOSA程序的卸载 189

12.1.4利用OOSA程序进行建模 189

12.2计算实例 191

12.2.1静力问题 191

12.2.2平面应力问题 200

12.2.3组合结构 204

12.2.4结构动力问题 208

12.2.5稳定性问题 210

13.1.1有限元软件的发展简介 213

13.1有限元软件概述 213

第13章现代有限元软件 213

13.1.2对有限元分析软件的评价 215

13.1.3微机有限元分析系统 215

13.2 Ansys软件与使用实例 218

13.2.1软件功能介绍 219

13.2.2应用实例 221

13.3现代有限元软件技术 225

第14章有限元法的应用和发展 228

14.1 有限元法对结构工程的推动作用 228

14.1.1提高结构分析模型的仿真度 228

14.1.3提高设计与分析的效率 230

14.1.2提高结构设计或评估的质量 230

14.2有限元法的若干进展 231

14.2.1一般理论方法的进展 231

14.2.2结构优化方法的进展 234

14.2.3非线性分析方法的进展 234

14.2.4并行算法的进展 236

14.2.5反问题分析方法的进展 237

14.2.6计算机数值模拟和仿真技术 237

14.2.7符号系统软件、格子自动机和有限元机研制 238

14.2.8有限元分析的专家系统 239

附录UML图简介 241

参考文献 247