結(jié)構(gòu)力學(xué)與有限元法 王世忠主編.pdf
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結(jié)構(gòu)力學(xué)在19世紀末就已經(jīng)成為一門獨立的學(xué)科,即經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學(xué)c經(jīng)典結(jié)構(gòu)力學(xué)的研究內(nèi)容主要是扦件結(jié)構(gòu)的計算方法。到了 20世紀初,由于船艦技術(shù)的發(fā)展和飛機、火箭制造的需要,又發(fā)展了板、殼和薄壁結(jié)構(gòu)力學(xué);但是,在提出結(jié)構(gòu)力學(xué)的經(jīng)典方法,例如力法和位移法的年代,人們還在使用計算尺和手搖計算機進行計算。當時,由于計算手段的限制,對于大型結(jié)構(gòu)的分析問題,結(jié)構(gòu)力學(xué)很難完成。20世紀50年代以后,數(shù)字電子計算機問世,矩陣理論在結(jié)構(gòu)力學(xué)中得到應(yīng)用。隨著結(jié)構(gòu)矩陣分析法和有限元法的不斷進步,結(jié)構(gòu)力學(xué)的新的研究領(lǐng)域——計算結(jié)構(gòu)力學(xué)相繼產(chǎn)生并得到飛速發(fā)展c大型高容量、高速度數(shù)字電7計算機取代了原來的計算尺和手搖計算機,人們完全擺脫了計算手段的束縛,結(jié)構(gòu)力學(xué)的應(yīng)用范圍迅速擴展。今天,隨著計算機容量的增長和計算速度的提高,在一切復(fù)雜工程的結(jié)構(gòu)分析中,結(jié)構(gòu)力學(xué)都得到了應(yīng)用。
結(jié)構(gòu)力學(xué)是固體力學(xué)的分支,從19世紀末到20世紀初主要研究梁拱和衍架的計算,20世紀20年代到30年代研究了剛架的計算。20世紀40年代數(shù)字電子計算機出現(xiàn),產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)矩陣分析法,即矩陣力法和矩陣位移法。從矩陣力法和矩陣位移法產(chǎn)生有限元法t用有限元法計算桁架、剛架、彈性力學(xué)中的平面問題、空間問題、軸對稱問題和板殼問題,要比經(jīng)典的力法和位移法方便得多。
力法、位移法和有限元法是一脈相承的。力法是位移法的基礎(chǔ),力法和位移法是有限元法的基礎(chǔ),力法和位移法是求解超靜定問題的方法,而有限元法既可以求解超靜定問題,又可以求解靜定問題?梢哉f,有限元法源于力法和位移法,又高于力法和位移法。
不同專業(yè)的結(jié)構(gòu)力學(xué)教科書中對結(jié)構(gòu)力學(xué)的內(nèi)容各有取舍,但力法和位移法都有介紹,可見它們在結(jié)構(gòu)力學(xué)中的地位。力法和位移法不但是結(jié)構(gòu)力學(xué)的核心內(nèi)容,而且是后繼內(nèi)容如結(jié)構(gòu)矩陣分析法,特別是有限元法的基礎(chǔ)。學(xué)習(xí)了力法和位移法等基本方法,就不僅學(xué)到了結(jié)構(gòu)力學(xué)的基本知識,而且獲得了解題技巧。
本書力求在保持結(jié)構(gòu)力學(xué)的系統(tǒng)性的前提下,結(jié)合專業(yè)需要和現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,增加了一些新的章節(jié)。在內(nèi)容安排上遵循由淺人深的原則,突出基本概念和基本原理的敘述,結(jié)合具體結(jié)構(gòu)進行理論分析,介紹解題思路和技巧。
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