课程编号: 111M1006H |
课时: 60 |
学分: 4.0 |
课程属性: 一级学科核心课 |
主讲教师:张年梅 |
英文名称: Finite Element Methods |
教学目的、要求
教学目的、要求:本课程为力学、声学、地学及工程类相关专业研究生的专业基础课。随着计算机的发展,有限元法成为解连续域边值及初值问题的强有力数值方法,本课程提供研究生所需有限元方法的基本知识及初始上机技能。
预修课程
计算机语言、材料力学、弹性力学
教 材
自编讲义
主要内容
引言
有限元方法及其发展,有限元法基础,有限元方程的建立及有限元方法的解题思路。
第一章 一维问题的有限元方法
一维杆单元的形函数及其物理性质,单刚的建立,杆件系统的总刚,桁架结构的求解。二节点梁单元的形函数构成和总刚的建立,刚架结构的求解。
第二章 弹性力学平面问题
平面应力与平面应变问题的基本理论,有限元方法求解步骤,三角形元、形函数与面积坐标、单元刚度阵,等效结点力、整体分析。矩形单元,形函数、局部坐标及系统的整体解。热应力问题的求解;广义坐标有限元一般格式。
第三章有限元法的分析基础
结构的离散,计算模型的建立;有限元解的性质及收敛准则;有限元数值解的精度,计算结果的整理,通用程序的构成,非协调元,子结构法。
第四章、轴对称问题
轴对称问题的基本理论和特点。三角形环单元,单元刚度阵计算,外载荷的等效节点力,精确刚度矩阵的计算,算例。
第五章 弹性力学空间问题
空间问题的基本方程。四面体常应变元,体积坐标,单刚及等效节点力计算。六面体砖块元,局部坐标和单刚的建立。
第六章 插值函数
有限元的形函数,Lagrange插值,一维、二维和三维问题中一次元、二次元及高次元形函数的构成。Hermite单元及其性质,变节点单元的构造。
参考文献
1. 谢贻权、何福保,《弹性和塑性力学中的有限单元法》,机械工业出版社,1981。
2. 王勖成、邵敏,《有限单元法基本原理与数值方法》,清华大学出版社,1997。
3. Klaus-Jhurgen Bathe,Finite Element Procedures in Engineering Analysis, Prentice-Hall, Inc., Englewood Cliffs, New Jersey,1982.