电子工业出版社-网上书店

本书依托产教融合理念，注重理论与实践的结合，重点讲述有限元法、有限差分法、物质点法、等几何法的理论基础，并提供各理论方法完整的MATLAB代码，对简单的工程问题进行仿真分析，循序渐进地展现各方法的具体实现。同时，针对复杂工程实例，如板料冲压成型、锻造成型及铸造成型，提供相应的数值求解方程及通用软件的操作步骤，加深读者对数值方法理论与实践的理解。各章节的编排均采用先理论后MATLAB实例代码或者工业软件实现的方式，便于读者的领悟。本书在阐述各类典型数值方法的基础理论知识时，力求详尽，通俗易懂。实例化部分采用简洁的MATLAB代码，由浅入深，与理论公式对应进行讲解，易于上机实现。工程实例物理模型的建立与数值理论相辅相成，促进读者对数值方法的理论与实践相结合的了解与掌握。本书可供高等院校机械类、材料类的本科生和研究生及相关科研人员参考。

目录
第1章  先进数值方法概述	1
1.1  常用数值仿真方法简介	1
1.1.1  有限元法	1
1.1.2  有限差分法	3
1.1.3  物质点法	4
1.1.4  等几何法	6
1.2  工业软件发展历程及未来	7
1.2.1  CAE软件发展历史	8
1.2.2  我国工业软件的现状与未来	10
复习思考题	13
第2章  有限元法	14
2.1  有限元法基础理论	14
2.1.1  有限元平衡方程	14
2.1.2  常见单元的形函数	16
2.1.3  等参单元数值积分	21
2.1.4  刚度矩阵和力向量的组装	32
2.1.5  边界条件施加及求解	34
2.2  杆单元和四边形单元实例分析	42
2.2.1  杆单元阶梯杆拉伸	42
2.2.2  四边形单元方板拉伸	44
2.3  悬臂梁弯曲的Ansys分析	54
2.3.1  Ansys模拟	54
2.3.2  理论求解悬臂梁受力	60
2.4  金属塑性成型有限元理论	61
2.4.1  动力学虚功率方程	61
2.4.2  有限元方程	62
2.4.3  中心差分算法	64
2.4.4  临界时间步长	64
2.5  金属锻压成型中的数值模拟	65
2.5.1  金属锻压成型仿真的主流软件	65
2.5.2  应用案例——Deform软件	70
2.6  金属冲压成型中的数值模拟	78
2.6.1  金属冲压成型仿真的主流软件	78
2.6.2  应用案例——NX Forming软件	82
复习思考题	112
第3章  有限差分法	115
3.1  有限差分法基础	115
3.1.1  差分基本概念	115
3.1.2  差分方程、截断误差和相容性	118
3.1.3  差分格式的构造	122
3.2  泊松问题	131
3.2.1  泊松理论	131
3.2.2  实例分析	132
3.2.3  MATLAB源代码	135
3.3  枝晶凝固问题	137
3.3.1  枝晶凝固理论	137
3.3.2  实例分析	139
3.3.3  MATLAB源代码	141
3.4  颗粒烧结问题	144
3.4.1  颗粒烧结理论	144
3.4.2  实例分析	147
3.4.3  MATLAB源代码	150
3.5  通道湍流流动问题	155
3.5.1  通道湍流流动理论	155
3.5.2  实例分析	159
3.5.3  MATLAB源代码	161
3.6  铸造问题	162
3.6.1  铸造理论	162
3.6.2  实例分析——AnyCasting	165
复习思考题	173
第4章  物质点法	175
4.1  物质点法理论	175
4.1.1  更新拉格朗日格式的弱形式	175
4.1.2  物质点离散	178
4.1.3  运动方程求解	181
4.1.4  广义插值物质点法	185
4.1.5  物质点法开源程序	189
4.2  梁问题	189
4.2.1  物质点法变体	190
4.2.2  实例分析	191
4.2.3  MATLAB源代码	194
4.3  边坡失效问题	196
4.3.1  D-P模型	197
4.3.2  实例分析	200
4.3.3  MATLAB源代码	202
4.4  三维压印成型问题	204
4.4.1  动态显式物质点法	204
4.4.2  实例分析	210
4.4.3  伪代码	214
复习思考题	215
第5章  等几何法	217
5.1  等几何法基础理论	217
5.1.1  B样条理论	217
5.1.2  NURBS理论	223
5.1.3  NURBS细化	226
5.1.4  数值积分	229
5.1.5  边界值问题求解	231
5.1.6  等几何法分析流程	233
5.2  圆孔方板的弹性拉伸问题	235
5.2.1  弹性理论	236
5.2.2  实例分析	238
5.2.3  MATLAB源代码	240
5.3  螺栓预紧力的弹塑性拉伸问题	242
5.3.1  弹塑性理论	242
5.3.2  实例分析	246
5.3.3  MATLAB源代码	247
5.4  二维接触压印问题	250
5.4.1  接触搜索理论	251
5.4.2  实例分析	254
5.4.3  MATLAB源代码	259
5.5  枝晶凝固问题	263
5.5.1  枝晶凝固理论	263
5.5.2  实例分析	265
5.5.3  FORTRAN源代码	270
5.6  薄板振动问题	273
5.6.1  数学模型	273
5.6.2  实例分析	274
5.6.3  MATLAB源代码	276
复习思考题	277
第6章  开源软件及编译运行	279
6.1  开源有限元程序	279
6.1.1  OpenRadioss	279
6.1.2  MOOSE	283
6.1.3  Deal.II	286
6.2  开源物质点法程序	287
6.2.1  MPM3D-F90	287
6.2.2  Karamelo	288
参考文献	292

前言
工业软件融合数学、物理、化学、电子、机械等多学科知识，对定义工业产品、控制生产设备、完善业务流程、提高运行效率、提升产品竞争力起到关键性作用。但我国工业软件起步晚、产业规模小，因此培养工业软件核心技术开发人才刻不容缓。而这类人才培养周期长，培养难度大，需要精通信息技术、数学、力学、机械、电气传动与控制等多领域知识。
在工程研究领域中，解决产品开发、设计、制造过程中的实际问题以提高产品质量、生产效率及企业竞争力，离不开CAD、CAE和CAM等工业软件。当前应用于工程行业的通用CAE仿真软件主要有Ansys、Abaqus和Comsol，均为国外软件。众所周知，CAE软件的核心为数值方法理论。
目前，数值方法广泛应用于固体力学、流体力学、生物力学、航空航天、机械制造等领域。它通过对工程问题建立物理数学模型，采用高效准确的数值方法对模型进行离散求解，以指导工程问题解决方案的选择及优化。鉴于实际工程问题的复杂多样性，国内外学者发展了不同的数值方法以满足实际需求，如有限元法、有限差分法、物质点法、等几何法、边界元法、离散元法、无网格法、光滑粒子流体动力学法等。本书主要针对当前工程应用较为广泛的数值方法，即有限元法、有限差分法、物质点法和等几何法的理论及编程应用实例进行详细的讲述。
本书由江苏大学机械工程学院教师和沈阳造币有限公司科研人员共同编写。鉴于编者水平有限，书中难免有不当之处，敬请读者和同行批评指正。在此，特别感谢为本书的顺利完成付出努力的陈笑天、李阳、王运、殷志俊和余振源同学。

编  者

本书配套资源下载

对不起，暂无音视频资源！

先进数值方法的工程应用