張雄、王天舒、劉巖編著的這本《計算動力學( 第2版)》將計算結構動力學、計算沖擊動力學和計算 多體系統動力學內容有機整合,系統講授工程結構 和機械系統在各類瞬態載簡作用下動力學行為的數值 分析方法和程序實現技術。
全書分為3篇,共有16章和4個附錄。第1章從加 權余量法出發,講述達朗貝爾-拉格朗日原理、哈密 頓原理和廣義變分原理。第2章以平面三結點三角形 單元為例,講述有限元法的一般過程,詳細討論了 有限元法的程序實現方法,并給出了有限元法示例程 序STAP90。第3章詳細講述大型特征值問題的求解 方法及誤差估計問題,給出了廣義雅可比法、子空間 迭代法和Lanczos迭代法的FORTRAN 90程序。第4 章闡述大型離散系統運動方程的求解方法,給出了時 間積分示例程序TIP90。第5章講述大型復雜系統動 力分析的有效方法——動態子結構法。第6章簡要講 述結構動力學問題的頻域分析方法,并給出了響應 譜計算程序RespSpec。第7章講述連續介質力學基礎 ,包括物體運動和變形的描述方法、應變及應力的 度量方法和守恒方程。第8章講述拉格朗日有限元法 ,并給出顯式有限元程序EFEP90。第9章講述材料 模型及其程序實現方法。第10章講述任意拉格朗日- 歐拉法。第11章講述無網格法,包括伽遼金型無網 格法、光滑質點流體動力學方法和物質點法。第12章 簡要介紹并行計算方法和并行程序設計,并給出了 并行版的高速碰撞分析顯式有限元程序PEFEP90。第 13章講述剛體運動學基礎。第14章講述多剛體系統 的運動學分析。第15章講述多剛體系統的動力學分析 ,并給出示例程序MBSim。第16章講述柔性多體系 統動力學建模方法。附錄A簡要地介紹張量指標記號 、Voigt記號和張量運算法則。附錄B介紹Tecplot進 行有限元后處理的相關功能。附錄c介紹如何用 ParaView進行有限元后處理。附錄D講述FEAP程序的 使 用方法、程序結構以及進行二次開發的方法,便于學 生在FEAP程序的基礎上快速開展自己的研究工作。
本書可作為力學、機械、航空航天、土木水利、 汽車等專業的研究生和高年級本科生教材及科研人 員的參考書。
張雄、王天舒、劉巖編著的《計算動力學(第2版)》將計算結構動力學、計算沖擊動力學和計算多體系統動力學的內容地整合,系統地講授工程結構和機械系統在各類瞬態載荷作用下的動力學響應的數值分析方法和程序設計技術。注重基本概念的闡述,力圖使學生在掌握各類基本方法基本原理的同時,理解各類方法之間的內在聯系與區別。高度重視程序設計方法,注重培養學生的程序設計能力。書中給出了大量的示例程序,以幫助學生理解各類方法的基本原理和程序實現方法。學生可以對這些程序進行擴充,以分析各類復雜結構和機械系統的動力學問題,完成課程的項目訓練。注重吸收相關研究領域中的研究成果,如用于超高速碰撞問題的無網格法(SPH法、物質點法和物質點有限元法)、精細積分法、高性能計算等,使學生盡快進入到相關的研究領域中。
第I篇 計算結構動力學
第1章 線彈性動力學變分原理
1.1 加權余量法
1.2 達朗貝爾-拉格朗日原理
1.3 哈密頓原理
1.4 約束條件的施加方法
1.5 廣義變分原理
習題
第2章 有限元離散
2.1 三結點三角形單元
2.2 運動方程
2.3 質量矩陣
2.4 阻尼矩陣
2.5 剛度矩陣
2.6 有限元程序實現
2.7 STAP90程序
習題
第3章 大型系統特征值問題
3.1 特征解的性質
3.2 誤差估計
3.3 向量迭代法
3.4 變換法
3.5 瑞利-里茲法
3.6 子空間迭代法
3.7 Lanczos迭代法
習題
第4章 運動方程的解法
4.1 振型疊加法
4.2 直接積分法的穩定性
4.3 中心差分法
4.4 Houbolt法
4.5 Newmark法
4.6 Wilson θ法
4.7 廣義α法
4.8 精細積分法
4.9 時間域離散
4.10 基于伽遼金法弱形式的時間積分法
4.11 各種方法的比較
4.12 顯式和隱式積分方法的綜合
4.13 時間積分程序TiP90
習題
第5章 動態子結構方法
5.1 靜力凝聚和靜力子結構法
5.2 固定界面模態綜合法
5.3 自由界面模態綜合法
5.4 復模態理論
習題
第6章 頻域分析方法
6.1 頻響函數與快速傅里葉變換
6.2 響應譜分析方法及其應用
6.3 隨機振動數值分析初步
習題
第II篇 計算沖擊動力學
第7章 連續介質力學基礎
7.1 物體運動和變形的描述方法
7.2 應變度量
7.3 應力度量
7.4 守恒方程
第8章 拉格朗日有限元法
8.1 網格描述
8.2 更新拉格朗日格式
8.3 拉格朗日格式
8.4 方程求解
8.5 人工體積粘性
8.6 沙漏模態
8.7 接觸-碰撞算法
8.8 顯式有限元程序EFEP90
第9章 材料模型
9.1 應力更新
9.2 強度模型
9.3 狀態方程
9.4 失效模型
9.5 材料模型程序實現
第10章 任意拉格朗日-歐拉法
10.1 運動描述
10.2 守恒方程
10.3 有限元離散
10.4 網格更新
10.5 算子分裂
10.6 輸運算法
第11章 無網格法
11.1 移動最小二乘近似
11.2 伽遼金型無網格法
11.3 光滑質點流體動力學方法
11.4 物質點法
第12章 并行計算
12.1 并行計算和并行機
12.2 任務分配
12.3 并行程序設計
12.4 EFEP90程序并行化
第III篇 計算多體動力學
第13章 剛體運動學基礎
13.1 參考系運動學
13.2 剛體的有限轉動
13.3 剛體的姿態坐標
13.4 小結
第14章 多剛體系統的運動學分析
14.1 約束及約束方程
14.2 多剛體系統的運動學分析
第15章 多剛體系統的動力學分析
15.1 多剛體系統的動力學方程
15.2 靜力學分析和逆動力學分析
15.3 多剛體系統的動力學分析
15.4 多剛體系統動力學分析示例程序
第16章 柔性多體系統動力學建模方法
16.1 基于模態坐標柔性多體系統動力學建模方法
16.2 柔性多體系統動力學方程的有限元格式
附錄A 張量
A.1 指標記號與求和約定
A.2 張量運算
A.3 Voigt記號
附錄B 用Tecplot進行后處理
附錄C 用ParaView進行后處理
C.1 一個實例
C.2 數據格式
附錄D FEAP程序
D.1 FEAP程序
D.2 程序結構
D.3 單元子程序的執行過程
D.4 時間積分法的實現過程
D.5 特征值求解過程
索引
參考文獻