连续体和结构的非线性有限元(第2版) [美] 泰德·彼莱奇科（Ted Belytschko pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[美] 泰德·彼莱奇科（Ted Belytschk 著

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店铺： 博远慧达图书专营店

出版社： 清华大学出版社

ISBN：9787302447221

商品编码：27563447871

包装：平装

出版时间：2016-12-01

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基本信息

书名:连续体和结构的非线性有限元(第2版)

定价：78.00元

售价：45.24元,便宜32.76元,折扣58

作者: 泰德·彼莱奇科（Ted Belytschko）

出版社：清华大学出版社

出版日期：2016-12-01

ISBN：9787302447221

字数：943000

页码：600

版次：2

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.4kg

编辑推荐

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内容提要

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这本畅销书的再版对内容进行了更新扩展，全面介绍了非线性有限元分析的方法和理论。新增内容包含了近年来非线性有限元建模领域中前沿方法的简明介绍，以及扩展有限单元法（XFEM）、微观结构的多尺度连续理论、基于位错密度的晶体塑性理论等。
　　本书集中讨论了离散方程的公式和解答，以应用于固体和结构力学中普遍关注的重点问题。所涵盖的主题包括一维和多维连续体的有限元离散化；非线性材料和大变形的本构方程；离散方程的求解程序，并考虑其数值和多尺度不稳定性；结构和接触-碰撞问题的处理等。
　　本书是机械工程、土木工程、应用数学、工程力学和材料科学等专业的研究生的必备教科书，也是科研人员和行业从业者的有力助手。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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1绪论
1.1在设计中应用非线性有限元
1.2非线性有限元的有关著作和简要历史
1.3标记方法
1.4网格描述
1.5偏微分方程的分类
1.6练习
2一维Lagrangian和Eulerian有限元
2.1引言
2.2完全的Lagrangian格式的控制方程
2.3完全的Lagrangian格式的弱形式
2.4完全的Lagrangian格式的有限元离散
2.5单元和总体矩阵
2.6更新的Lagrangian格式的控制方程
2.7更新的Lagrangian格式的弱形式
2.8更新的Lagrangian格式的单元方程
2.9Eulerian格式的控制方程
2.10Eulerian网格方程的弱形式
2.11有限元方程
2.12求解方法
2.13小结
2.14练习
3连续介质力学
3.1引言
3.2变形和运动
3.3应变度量
3.4应力度量
3.5守恒方程
3.6Lagrangian守恒方程
3.7极分解和框架不变性
3.8练习
4Lagrangian网格
4.1引言
4.2控制方程
4.3弱形式：虚功率原理
4.4更新的Lagrangian有限元离散
4.5编制程序
4.6旋转公式
4.7完全的Lagrangian格式
4.8完全的Lagrangian弱形式
4.9有限元半离散化
4.10练习
5本构模型
5.1引言
5.2应力�灿Ρ淝�线
5.3一维弹性
5.4非线性弹性
5.5一维塑性
5.6多轴塑性
5.7超弹�菜苄阅Ｐ�
5.8粘弹性
5.9应力更新算法
5.10连续介质力学和本构模型
5.11练习
6求解方法和稳定性
6.1引言
6.2显式方法
6.3平衡解答和隐式时间积分
6.4线性化
6.5稳定性和连续方法
6.6数值稳定性
6.7材料稳定性
6.8练习
7任意Lagrangian和Eulerian公式
7.1引言
7.2ALE连续介质力学
7.3ALE描述中的守恒规则
7.4ALE控制方程
7.5弱形式
7.6Petrov�睪alerkin方法介绍
7.7动量方程的Petrov�睪alerkin公式
7.8路径相关材料
7.9离散方程线性化
7.10网格更新方程
7.11数值算例： 一个弹�菜苄圆ǖ拇�播问题
7.12完全的ALE格式
7.13练习
8单元技术
8.1引言
8.2单元性能
8.3单元性质和分片试验
8.4Q4和体积自锁
8.5多场弱形式和单元
8.6多场四边形
8.7一点积分单元
8.8举例
8.9稳定性
8.10练习
9梁和壳
9.1引言
9.2梁理论
9.3基于连续体的梁
9.4CB梁的分析
9.5基于连续体的壳
9.6CB壳理论
9.7剪切和膜自锁
9.8假设应变单元
9.9一点积分单元
9.10练习
10接触�才鲎�
10.1引言
10.2接触界面方程
10.3摩擦模型
10.4弱形式
10.5有限元离散
10.6关于显式方法
11扩展有限单元法
11.1引言
11.2单位分解与扩充项
11.3一维XFEM
11.4多维XFEM
11.5弱和强形式
11.6离散方程
11.7水平集方法
11.8虚拟节点法
11.9积分
11.10XFEM模拟的例题
11.11练习
12多尺度连续理论概述
12.1动机： 材料是含微结构的连续体
12.2微结构连续体的宏观变形
12.3块体微结构连续体的广义力学
12.4多尺度微结构及连续理论
12.5多尺度连续理论的控制方程
12.6构造MCT本构关系
12.7RVE模拟的基本指南
12.8MCT的有限元编程
12.9数值算例
12.10MCT模拟的未来研究方向
12.11练习
13单晶塑性理论
13.1引言
13.2立方和非立方晶体的描述
13.3单晶塑性的原子机制和伯格斯矢量
13.4在一般单晶中定义滑移面和滑移方向
13.5单晶塑性的运动学
13.6位错密度演化
13.7位错运动所需应力
13.8率相关单晶塑性的应力更新
13.9基于率相关位错密度的晶体塑性算法
13.10数值算例： 局部剪切和非均匀变形
13.11练习
附录1Voigt标记
附录2范数
附录3单元形函数
附录4由极图确定欧拉角
附录5位错密度演化方程的算例
术语汇编
索引
参考文献
框目录
框目录
框目录
框2.1一维完全的Lagrangian格式的虚功原理24
框2.2完全的Lagrangian格式的离散方程31
框2.3更新的Lagrangian格式的离散方程43
框2.4Eulerian格式的控制方程48
框2.5Lagrangian网格显式时间积分流程图53
框3.1应力度量的定义76
框3.2应力转换77
框3.3守恒方程88
框3.4在功率上的应力�脖湫危ㄓΡ洌┞蜀詈隙�93
框3.5客观率99
框4.1更新的Lagrangian格式的控制方程107
框4.2更新的Lagrangian格式的弱形式： 虚功率原理113
框4.3更新的Lagrangian格式的离散方程和内部节点力算法121
框4.4完全的Lagrangian格式的控制方程146
框4.5完全的Lagrangian格式的弱形式： 虚功原理149
框4.6完全的Lagrangian格式的离散化方程和内部节点力算法151
框5.1切线模量之间的关系174
框5.2二阶张量的基本不变量179
框5.3一维率无关塑性与结合各向同性和运动硬化的本构关系184
框5.4一维率相关塑性的本构关系，结合各向同性和(线性)运动硬化185
框5.5次弹�菜苄员竟鼓Ｐ�(Cauchy应力公式)188
框5.6J2流动理论次弹�菜苄员竟鼓Ｐ�189
框5.7J2流动理论次弹�菜苄员竟鼓Ｐ徒岷细飨蛲�硬化191
框5.8率无关Gurson模型195
框5.9次弹�菜苄员竟鼓Ｐ停� 旋转Kirchhoff应力公式196
框5.10弹�菜苄员竟鼓Ｐ汀�—小应变198
框5.11大应变率相关塑性199
框5.12超弹�菜苄訨2流动理论本构模型204
框5.13向后Euler图形返回算法211
框5.14径向返回算法213
框5.15超弹�舱乘苄阅Ｐ偷挠αΩ�新方法220
框5.16后拉和前推运算的总结222
框5.17Lie导数223
框6.1显式时间积分的流程图235
框6.2Newmark β方法239
框6.3隐式时间积分的流程图244
框6.4平衡解答的流程图244
框6.5内部节点力的Jacobian（切线刚度矩阵）258
框6.6平衡求解流程图： 采用算法模量的Newton方法265
框7.1ALE 控制方程303
框7.2关于ALE应力更新矩阵316
框7.3显式时间积分324
框7.4式(7.10.16)在一维、二维和三维的例子329
框8.1在混合单元中的内力计算363
框8.2单元节点力的计算374
框9.1CB梁单元的算法393
框10.1接触界面条件436
框10.2弱形式448
框10.3非线性接触的半离散方程454
框11.1扩充单元的内部节点力计算480
框12.1在MCT中本构模拟策略505
框13.1前处理： 确定初始滑移方向和法向528
框13.2基于位错密度的单晶塑性算法537

好的，以下为您构思的一本与您提供的图书名称主题相近，但内容完全不同的新书的详细简介，该书专注于计算力学的一个不同领域，确保不包含原书的任何信息。 --- 《面向高保真仿真的多尺度材料建模与计算方法》 内容简介 在现代工程和材料科学领域，对复杂材料行为的准确预测已成为高性能设计和先进制造的关键瓶颈。传统上，工程分析依赖于宏观尺度的本构关系，这些关系往往难以准确捕获材料在微观结构变化、界面效应和动态载荷下的真实响应。《面向高保真仿真的多尺度材料建模与计算方法》 一书，正是为弥补这一理论与实践之间的鸿沟而编写的权威性专著。 本书的核心聚焦于构建和求解跨越多个时间与空间尺度的材料模型，旨在实现从原子、晶格尺度到宏观工程构件尺度的无缝信息传递和仿真闭环。本书的叙述严谨而深入，面向具有坚实数学基础和计算力学背景的研究人员、高级工程师以及博士研究生，力求提供一个全面且实用的多尺度计算框架。 第一部分：基础理论与尺度分离 本部分首先对多尺度建模的理论基础进行了详尽的阐述。我们将回顾经典连续介质力学的最新进展，并重点讨论如何将不同尺度的物理现象进行数学上的解耦和耦合。 第一章：尺度与建模范式 本章系统梳理了材料科学中不同尺度的定义（如皮米级、纳米级、微米级直至工程尺度），并引入了多尺度分析的几种主流范式，包括：积分迭代法 (Iterative Integration)、多尺度耦合法 (Coupled Multiscale Approaches)，特别是重点讨论了基于尺度分离原理的均质化方法 (Homogenization Techniques) 的最新发展。我们将深入探讨如何定义有效的空间尺度参数，以及如何量化尺度间的相互影响。 第二章：从量子力学到微观本构 本章将理论基础推向原子级别。详细介绍了基于密度泛函理论（DFT）的材料特性预测方法，特别是如何计算晶格常数、弹性模量、缺陷形成能等基础参数。随后，重点阐述了分子动力学（MD）模拟的基本理论，包括经典力场（如EAM, REAXC）的构建、热力学平衡的实现以及如何从原子轨迹中提取宏观可用的力学响应数据。本章还专门探讨了如何处理非平衡态的快速加载条件下的原子尺度模拟。 第二部分：中尺度建模与结构化演化 中尺度（如微米到毫米级）是材料微观结构（晶粒、晶界、纤维、孔隙等）决定宏观性能的关键区域。本部分侧重于描述和计算这些结构特征的演化。 第三章：晶体塑性与晶界效应 针对金属和陶瓷材料，本章深入探讨了晶体塑性有限元（CPFE） 的理论框架。详细介绍了位错滑移的运动方程、硬化规则（如自发硬化、交互硬化）的数学描述。区别于传统的基于应力-应变曲线的宏观模型，本章强调了晶粒取向、晶界结构对局部应力集中和裂纹萌生的影响。提供了在复杂三维载荷下求解晶体塑性问题的数值稳定化技术。 第四章：随机介质的离散元方法 对于由颗粒、纤维或复合材料基体构成的随机材料系统，离散元法（DEM）提供了直接模拟颗粒间相互作用的有效工具。本章详细介绍了接触模型（Contact Models） 的建立，包括粘性、摩擦和粘附力的引入。重点研究了DEM在模拟材料破碎、颗粒流动以及粉末压实过程中的应用，并探讨了如何将DEM的结果通过等效均质化技术传递至下一尺度。 第五章：相场法在微观界面演化中的应用 相场方法（Phase-Field Method）已成为描述材料微观界面演化（如析出、凝固、腐蚀和微裂纹萌生）的强大工具。本章系统介绍了用于描述界面演化的自由能泛函的构建，以及与之对应的演化方程（如Cahn-Hilliard方程、Allen-Cahn方程的变体）。重点展示了相场方法如何自然地处理界面的移动、合并与分支，避免了传统自由边界法中的网格重划分难题。 第三部分：耦合算法与高保真仿真 本部分是全书的实践核心，旨在集成前两部分建立的模型，并讨论高效、稳定的数值求解策略。 第六章：多尺度计算的非迭代耦合策略 传统的多尺度方法常依赖于迭代过程，这在高保真度的复杂模型中往往效率低下且易于发散。本章专门介绍尺度间的信息传递（Inter-scale Information Transfer） 的非迭代方法，例如子尺度平均法（Sub-scale Averaging） 和激励-响应策略（Excitation-Response Strategy）。详细分析了如何通过精细网格模型（Representative Volume Element, RVE）提取的本构响应，反哺至粗糙网格模型的数值解中，同时保证计算效率。 第七章：异构材料的统一数值框架 针对材料内部存在极端尺度差异（例如，极硬的纳米粒子分散在软聚合物基体中）的情况，本章提出了一种自适应网格细化与多分辨率分析相结合的求解框架。讨论了如何使用基于谱方法的插值技术来处理不同尺度单元间的应力/变形梯度连续性问题，确保在跨尺度的求解过程中保持物理量的一致性。 第八章：高通量计算与验证 本章聚焦于仿真结果的可靠性与效率。介绍如何利用高性能计算（HPC）平台实现大规模并行化的多尺度模拟。同时，详细论述了多尺度模型的实验验证流程，包括如何设计关键的特征尺寸试验（如微拉伸试验、原位断裂测试）来校准和验证模型的输入参数和预测能力，确保计算结果的工程可靠性。 --- 本书特色： 深度融合： 本书首次将原子模拟、离散元、晶体塑性与相场方法在统一的数值框架下进行论述，避免了单一方法的局限性。 面向应用： 理论推导紧密结合工程实际问题，如先进复合材料的损伤演化、增材制造中的残余应力分析等。 算法前沿： 集中探讨了解决多尺度耦合难题的最新非迭代算法和高效率并行计算策略。 通过阅读本书，读者将获得一套完整的、面向高保真仿真的多尺度材料建模工具箱，能够自信地设计和实施跨越多个物理尺度的复杂材料性能预测。

评分☆☆☆☆☆

这本书的装帧设计初看之下颇为朴实，米白色的封面上，深蓝色的书名和作者信息排列得井井有条，没有太多花哨的图形元素，这种内敛的处理方式，或许正是其内容深度的某种暗示吧。初次翻开，厚重的纸张和清晰的字体给我留下了不错的印象，这至少保证了长时间阅读时的舒适度。我尤其欣赏扉页上对于版本更新的详细说明，可以看出作者团队对于内容迭代的严谨态度。装帧的整体风格给人一种“久经考验的学术经典”的感觉，而非追逐潮流的快餐读物。它不像某些流行科普书那样试图用鲜艳的色彩吸引眼球，而是更专注于内容的呈现质量，这对于一本涉及复杂工程计算的书籍来说，是非常重要的基调设定。那种沉甸甸的质感，让人忍不住想把它放在书架最显眼的位置，随时可以取用查阅。

评分☆☆☆☆☆

我尝试在不同的光照条件下阅读这本书的某些章节，发现其排版细节的处理相当到位。即使是在偏暖色调的台灯下，那些复杂的数学公式和符号依然保持着极佳的可读性，黑白对比度处理得恰到好处，避免了眼睛过早疲劳。而且，章节之间的过渡处理得非常自然，从理论推导到实际应用的逻辑衔接非常顺畅，仿佛有一位经验丰富的导师在引导你逐步深入迷宫的核心。我对其中关于网格划分与收敛性分析的那几页印象尤为深刻，作者似乎非常清楚初学者容易在哪里卡住，因此在关键步骤都配有精炼的文字解释，辅以适当的图示（虽然我不能描述图示内容），使得那些抽象的数值技巧变得可以触摸、可以理解。这种对读者学习路径的细致考量，是许多技术书籍所缺乏的。

评分☆☆☆☆☆

这本书的索引部分，说实话，比我预期的要详尽得多，这对于一本参考手册型的著作来说，简直是福音。我习惯于在遇到特定术语时，能迅速定位到它在全书中的出现位置和上下文解释。翻阅索引时，我发现了一些非常具体的、涉及特定数值方法的术语，它们被清晰地标注在了不同的层级下，这表明编纂者在构建这个检索系统时投入了大量的精力，目的就是为了提高查找效率。这完全超越了一般教科书索引的简单罗列，更像是一个微型的知识地图。这种详尽的检索工具，极大地增强了本书作为案头工具书的实用价值，让人感觉手中的不是一本静态的教材，而是一个动态的知识库。

评分☆☆☆☆☆

在阅读过程中，我注意到作者在论述复杂概念时，常常采用一种“先给出宏观框架，再逐步细化到微观机制”的叙述策略。这种结构安排非常有条理，它有效地避免了读者在面对庞大信息量时产生迷失感。例如，当讨论到某一类新型本构模型时，作者不会立刻一头扎进冗长的张量代数中，而是会先用几段话清晰地勾勒出该模型试图解决的核心物理问题和它在整个理论体系中的位置。这种循序渐进的方式，极大地降低了理解门槛，使得原本可能显得晦涩难懂的理论，变得逻辑清晰、脉络分明。这体现了作者高超的教学艺术和深厚的领域洞察力。

评分☆☆☆☆☆

书本散发出的那种特有的油墨和纸张混合的气味，是我对纸质书籍情有独钟的原因之一。每一次翻阅，那种熟悉的“书卷气”都让人感到安心和专注，仿佛与作者进行着一场跨越时空的对话。我喜欢在书页的空白处做笔记，用不同颜色的笔勾勒重点，这种物理上的互动，是电子阅读体验所无法替代的。特别是那些需要反复推敲的推导过程，用铅笔轻轻标记，时不时地回来重新审视一遍，那种沙沙的翻页声和笔尖划过纸面的触感，构成了我学习过程中不可或缺的一部分。这本厚重的书，不仅仅是知识的载体，更成为了我工作台上一个稳定而可靠的存在。