求推荐几本好的力学及有限元书籍?

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匿名用户1024   2021-5-22 12:02   7924   5
求高手们帮忙推荐
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2#
有关回应  16级独孤 | 2021-5-22 12:02:17 发帖IP地址来自
关注这个问题很久了,贴个长文过来权作回应吧,如下:
扒一扒有限元的那些书
首先是本文的阅读指南,高能预警,温馨提示:笔者治学风工程,故尤善吹X,特喜装B于无形,如果阅读过程中有不适症状,请及时关闭文档。欢迎分享,欢迎合规转载,谢绝冒昧转载(这样做仅是为了显得逼格高一些)。
最近总有师妹问我关于数值模拟、有限元、软件等方面的事情(别问我为什么只有师妹,那不是重点!!),叫我帮着推荐一些相关的入门书单,今天借着酒兴一起说一下吧。
目前的数值计算方法主要包括:FEM(有限单元法)、DEM(离散元)、FVM(有限体积法)、X-FEM(扩展有限元)、FDM(有限差分法)、LBM(玻尔兹曼格子法)、SPH(光滑粒子流体动力学)等等,不一而足,各自有各自最适用的范围,他们好比少林七十二绝技,哪怕仅仅掌握好了一门也可以立足武林,不对,是立足工业界,掌握好了几门则可以威震江湖。
当然,鲁迅先生也曾说过“一部《红楼梦》,经学家看见《易》,道学家看见淫,才子看见缠绵,革命家看见排满,流言家看见宫闱秘事”(翻译成人话就是,仁者见仁,智者见智,这里这样说只是为了显逼格),不同的人对此问题肯定有不同的看法,以下仅为一家之言,无意冒犯,讨厌喷子,欢迎交流。
固体力学里面,用的最多的还是有限单元法,笔者就厚着脸皮来扒一扒看过了还有印象的有限元入门书。哦,有一点忘说了,如果读者想看下面的这些书,看之前,还是希望读者可以懂一点材料力学,了解一点弹性力学,复习一下线性代数,重温一下张量表示,下面我们开扒。
首先是朱伯芳老先生的《有限单元法原理与应用》,敲黑板!!!划重点!!重点在这里!这本书给了笔者很大的心灵启迪,此书成书于十年浩劫期间(至少贵党是这么称呼那段历史的),可参考的资料很少,很多东西都是从最基本道理,最原始的公式推出来的,故读起来深入浅出,回味无穷,将高深的道理阐述的生动细致、环环入扣,引领笔者初窥了有限元的门径。
如果你初次接触有限元,那么Logan大大的那本《A first course in finite element method》也是不二之选,浅显易懂,看起来很有成就感。注意,有一本名字很相似的书《A first course in finite elements》(黄色封皮),同Logan的书名仅一字之差,是Jacob Fish和Ted Belytschko写的,也是很好的入门教材。如果你要问我它为什么好,嘿嘿,你看看作者的名字啊—Jacob—,就是为了计算力学而生的好吧,如果你不知道Jacob矩阵,就当我啥也没说,但我也不会原谅你的浅薄的。




MIT大牛Bathe教授的传世之作《Finite Element Procedures》则是值得传颂的经典教材,辅以Bathe教授的公开课视频,再拿江小白泡点麦片,听着大牛吹着牛,看着教材学着知识,拿着白酒装着B,还能有比这更爽的事情吗?书中有很多的例题,读起来也不至于很枯燥。


如果一定要让我用一句话来形容一下Bathe教授的生平的话,我想那就是“生活要远比小说来的精彩”,在金矿和筑路队工作,在南非读书,到美国攻读博士,到MIT当教授,写了SAP软件,并将其开源(今天有个软件叫SAP2000吧,别问我为什么和Bathe写的软件名字那么像,这里面有一串指责抄袭与撕逼的罗生门故事,有机会再扒),创建了TADINAR&D公司,开发了ADINA软件,并以其变态的收敛性而闻名。笔者曾用Workbench平台做流固耦合,流体模型和固体模型间数据传输的那个效率啊,气得我吐出三升老血,因为Workbench平台在流、固模型的数据传输过程中,只支持单核。后我用了ADINA,才发现世间竟有此神器,助我降妖除魔。好了扯远了。。。。。。总之就是这个老头很牛B,很牛逼。



提到了有限元,Zienkiewicz教授的《The Finite Element Method for Solid and Structural Mechanics》是不得不说的,该书可以说是FEM中的圣经,原因有二,一是因为其作者在该领域的鼻祖地位(Zienkiewicz是有限单元法的三位创始人之一),二是因为其涵盖范围非常之广无所不包。但至于说到可读性嘛……我就甩个呵呵的表情吧,毕竟是圣经,原谅我只是个凡人。辛克维奇,这个名字听起来像苏联人,实际上他是波兰人,二战时德国攻陷的第一国家是哪里还记得吗,Zienkiewicz教授一家在二战开始的时候就辗转流落到了英国,后来也一直生活、工作在英国。值得一提的是,Zienkiewicz教授的关门弟子就是我济的地下系系主任黄茂松教授。Zienkiewicz教授曾获得过铁摩辛柯奖(学过材料力学的,没有不知道铁摩辛柯的吧?!),我济的庄晓莹教授则曾获得过Zienkiewicz奖,宣父犹能畏后生,不知他日是否会有以庄晓莹老师命名的奖项,又不知哪位后生有幸可以荣获殊荣。
在非线性有限元方面,笔者推崇的书有两本:


Simo和Hughes的"Computational Inelasticity",经典的材料本构在本书中都有包含,如果想要编程实现其中一些的话,本书是不二之选,只要照着此书的步骤很容易实现。
Ted Belytschko 的《Nonlinear Finite Elements for Continua and Structures》,此书封面就是一个非线性有限元中的经典问题(壳体碰撞后的大变形)。此书有中文译本,是清华的庄茁老师翻译的,首先承认一点,如果是我来翻译的话,那么一定翻译的没有庄老师的这版好,但是我也不想恭维他这版译本翻译的有多好。学好外语很重要,直接看原版(虽然贵了点)!!
贝公在非线性有限元,无网格法、扩展有限元等领域造诣颇深、著作等身,而且是第一个提出了“无网格法”这一名字的人(注意,只是最早命名了无网格法,而不是最早提出了无网格法,笔者有的时候还是很严肃的,哈哈!!)。 Belytschko有一位学生叫J.S. Chen,在当今计算力学界也是赫赫有名,J.S. Chen有位学生就是我济的任晓丹老师,而笔者我…………则去听过任老师的一堂课,所以各位看官也别指望我说的有多好,毕竟我连再传弟子都算不上,但我善于吹啊!
最后扒一扒王勖成老师的《有限单元法》吧,说实话,我一直搞不懂为什么很多高校推崇这本书,这本书除了厚度可以当枕头(看累了直接垫着睡)之外,我没觉得有甚出奇之处(无论是内容还是逻辑)。此书中的第一个公式(如果我没记错的话,当然我也不想去再按照学术写作的套路去仔细查询)TMD居然是一个热传导的公式,笔者当时还只是个不谙世事的小生,对于一个只接触过力学的人来说,这个公式给我带来了颠覆性的打击,深刻怀疑过自己的智商,真的看不懂啊!虽然后来发现这些公式在形式上其实是一样的,但此书也给我留下了莫大的心理阴影,后几经反复接触了一些TS的老师,对TS某些老师的印象总体来说就是太严(zhuang)谨(X)了,真心觉得还是我济来的实在。最可气的是,当年我还一口气买了两本此书,想着一本在办公室研读,一本在宿舍回味,现在想想真的想抽自己,不是心疼钱,主要是用它垫着睡觉容易落枕。



一口气写了这么多,都是固体力学的东西,还没来得及谈及我目前正在做的流体力学的东西,就要草草收场,改日再扒流体的那些事吧!至于改到那日,就再说吧,毕竟笔者很懒很懒。
最近我一直在思考一个问题:资本推手对实业的意义何在,是共赢般扶持企业成长抑或是吸血剥皮?AT&T上市后为迎合华尔街而垮了,顺丰没抵住资本市场的诱惑上市了,老干妈坚决不上市也不知还能坚持多久。但我敢肯定的是,坚定不移走实业兴国,技术为本这一路线的一定包含小同人工作室。
其实,小煤球儿我并不介意大家打赏的太多哈!!!
[h1]欢迎大家关注微信,小同人工作室[/h1]http://weixin.qq.com/r/1EQlPVzEKQFWrRhe9xHG123 (二维码自动识别)
3#
有关回应  16级独孤 | 2021-5-22 12:02:18 发帖IP地址来自
最近看到一篇博客,介绍了工程设计人员和程序开发人员学习有限元所需要掌握的知识,也给出了丰富的参考资料,应该会很有帮助。
How Can I Learn Finite Element Analysis? The Complete Guide for FEA另外,补充一些:
科罗拉多有限元课程:Introduction, Nonlinear, Advanced (链接失效了,网上应该有pdf版的)
力学讲义:链接
4#
有关回应  16级独孤 | 2021-5-22 12:02:19 发帖IP地址来自
我们上课用的课本,个人觉得深入浅出条理很清晰。

Amazon.com: Introduction to Finite Elements in Engineering (4th Edition) (9780132162746): Tirupathi R. Chandrupatla, Ashok D. Belegundu: Books

这本书的第三版有中文翻译的版本,但章节顺序上跟最新的第四版有细微的不同(其实应该不影响学习的)。

工程中的有限元方法 (豆瓣)

(一本书就够了)
5#
有关回应  16级独孤 | 2021-5-22 12:02:20 发帖IP地址来自
力学教材
先说说力学方面的书籍。我们力学系有四大力学之称:材料力学、结构力学、弹性力学、塑性力学(按照进阶的方式,理论力学是一个基础,但是学起来还是蛮难的,我想只要你懂得平衡的概念,这门课程可以不用学习,因为它与工程结构关系较小,因此不再此列)。在介绍具体书籍的时候我只单列一本,因为所有的理论都是一样的,经典教材啃熟一本就行了。

《材料力学》,孙训方、方孝淑,高等教育出版社。这是一本很好的教材,值得细读。
《结构力学》,龙驭球、包世华,高等教育出版社。做结构的人结构力学处于圣经般的地位,我们的导师给我们提要求都是说,一看到结构先不要用软件算你应该大致清楚他的受力情况和变形情况,这就需要结构力学强大的基础做支撑了。
《弹性力学》,徐芝纶,高等教育出版社。这本教材有点老,写的有点晦涩,但是徐老先生很多年前写的一本教材,至今还在用,其经典程度是毋庸置疑的。
《弹塑性力学》,陈明祥,科学出版社。如果觉得上一本弹性力学比较难的朋友,这本弹塑性力学前半部分就是弹性力学,写的非常棒,可惜比较精简,而且偏数学理论(不过力学往深里去就变成数学了。)这本书的塑性力学部分写的是既精简又全面有透彻,是一本非常理想的教材。

有限元教材
看到上面有人推荐清华大学王勖成教授的《有限单元法》,我感觉这是一本不适合入门的教材,啰里啰唆,讲不到点子上,看到了就有点害怕。比较好入门的教材我没有什么推荐的,如果又看到比较好的朋友可以推荐给我。
我倒是有一本比较好的进阶的有限元教材,就是清华大学庄茁教授的《基于abaqus的有限元分析与应用》。


有限元软件
大型通用的有限元软件有:Abaqus、Ansys、NASTRAN、MARC,还有国内的PKPM等等,其中ansys传入中国比较早,应用比较多,在做线性问题和杆系结构、板壳结构有非常大的优势。abaqus较ansys进入中国要晚一些,是九十年代和新世纪由清华大学庄茁教授等人引进中国的,它在做非线性问题时具有明显的优势(不过结构方向,国内现在大部分用不到非线性,研究类用比较多。)

有限元软件书籍
所有的有限元书籍都只讲了某一个方面,某一些例题,而且很多书籍都有照抄的嫌疑,看多了以后就有这种感觉:怎么都是一样的?看完了之后只会做类似的问题,并不能举一反三。
这里我推荐一个老土但是耗时比较大的方法:看Help文档(有的叫做Manual)。
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有关回应  16级独孤 | 2021-5-22 12:02:21 发帖IP地址来自
《有限元分析及应用》(附光盘) 曾攀 清华大学出版社。现在这版的封面很简洁,上白下蓝——容易辨认 。《面向对象结构分析程序设计》吴晓涵编著和 《有限元法与面向对象编程》俞铭华。
起码数学基础好。数学物理方法:这门课主要是从具体的问题中抽象出一个数学模型,再利用数学原理,主要是微积分,建立一个积分方程,然后离散之后就是有限元编程的总方程。
高等数学:这个是每个大学生都必须的,里面的微积分、矩阵运算等等理论都是在以后的数值推导中特别需要的。
数值计算方法:求解不同的微分方程和偏微分方程需要用不同的数值方法,其精度和计算效率都是不同的。学过这门课,才知道有限元里面用哪种方法比较符合自己的情况
其他:做力学有限元分析的话,起码要懂力学吧, 弹性力学结构力学 理论力学 动力学分析等力学知识等;做电磁有限元分析,起码要懂麦克斯韦方程组吧。。市场上卖的有限元教材一般都是结合力学讲的。
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