非線性有限元及其在飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用（第三版）

目    錄
1  緒論  
1.1  非線性有限元概述  
1.1.1  有限元方法的產(chǎn)生和發(fā)展  
1.1.2  非線性問題的分類和求解方法  
1.2  線性有限元的回顧  
1.2.1  本構(gòu)關(guān)系  
1.2.2  幾何方程  
1.2.3  平衡方程  
1.2.4  有限元方法的三個基本步驟  
1.3  等參單元  
1.3.1  單元位移插值  
1.3.2  基于坐標(biāo)變換的等參單元  
1.3.3  八結(jié)點(diǎn)等參軸對稱單元的幾何矩陣和剛度矩陣  
1.3.4  三結(jié)點(diǎn)等參梁單元的幾何矩陣和剛度矩陣  
習(xí)題  
參考文獻(xiàn)  
2  材料非線性的本構(gòu)關(guān)系——塑性本構(gòu)理論  
2.1  單向拉伸試驗(yàn)和塑性變形的特點(diǎn)  
2.2  初始屈服準(zhǔn)則  
2.2.1  屈服函數(shù)的一般形式  
2.2.2  與靜水壓力無關(guān)的屈服準(zhǔn)則  
2.2.3  考慮靜水壓力影響的屈服準(zhǔn)則  
2.3  塑性應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的增量理論  
2.3.1  塑性流動法則  
2.3.2  增量理論的一般表達(dá)式  
2.4  強(qiáng)化模型  
2.4.1  強(qiáng)化模型的一般表達(dá)式  
2.4.2  各向同性強(qiáng)化模型  
2.4.3  隨動強(qiáng)化模型  
2.5  加載和卸載準(zhǔn)則  
2.5.1  加載、卸載和中性變載  
2.5.2  強(qiáng)化材料的加卸載準(zhǔn)則  
2.6  彈塑性矩陣的一般形式  
2.6.1  一致性條件  
2.6.2  增量形式的彈塑性矩陣Dep  
2.6.3  von Mises各向同性強(qiáng)化材料的彈塑性矩陣  
2.6.4  平面問題的彈塑性矩陣  
2.6.5  兩個公式的證明  
習(xí)題  
參考文獻(xiàn)  
3  彈塑性有限元方法的實(shí)施  
3.1  增量平衡方程和切線剛度矩陣  
3.1.1  分段線性化的求解思想  
3.1.2  增量平衡方程和切線剛度矩陣的推導(dǎo)  
3.2  強(qiáng)化系數(shù)H′的數(shù)值表示  
3.2.1  解析表達(dá)式  
3.2.2  實(shí)驗(yàn)方法  
3.3  過渡單元彈塑性矩陣的確定  
3.3.1  三種變形狀態(tài)  
3.3.2  加權(quán)平均的彈塑性矩陣Dep  
3.3.3  過渡單元m值的確定  
3.4  采用純增量法做彈塑性有限元分析的步驟  
3.5  受均勻內(nèi)壓作用厚壁筒的彈塑性分析  
3.5.1  程序設(shè)計(jì)框圖  
3.5.2  屈服條件和彈塑性矩陣  
3.5.3  受均勻內(nèi)壓作用厚壁筒的解析解  
習(xí)題  
參考文獻(xiàn)  
4  非線性方程組的解法  
4.1  非線性方程組的一般形式  
4.2  載荷增量法(純增量法)  
4.3  迭代法  
4.3.1  直接迭代法  
4.3.2  NewtonRaphson (NR)迭代法  
4.3.3  修正的NR迭代法  
4.4  混合法  
4.5  等弧長法及其改進(jìn)  
4.5.1  等弧長法  
4.5.2  弧長法的改進(jìn)  
4.5.3  收斂到某些預(yù)定載荷值的弧長法  
4.6  迭代收斂準(zhǔn)則和增量步的選取  
4.6.1  收斂準(zhǔn)則  
4.6.2  增量步長的選擇  
習(xí)題  
參考文獻(xiàn)  
5  大變形問題的基本方程和Lagrange表示法  
5.1  物體的運(yùn)動分析和應(yīng)變度量  
5.1.1  物體運(yùn)動方程  
5.1.2  Almansi應(yīng)變和Green應(yīng)變  
5.2  物體內(nèi)一點(diǎn)的應(yīng)力度量  
5.2.1  Cauchy應(yīng)力  
5.2.2  Lagrange應(yīng)力  
5.2.3  Kirchhoff應(yīng)力  
5.2.4  三種應(yīng)力之間的關(guān)系  
5.3  大變形過程的彈性本構(gòu)方程  
5.4  Lagrange坐標(biāo)系下有限元列式推導(dǎo)  
5.4.1  T.L.方法  
5.4.2  U.L.方法  
5.4.3  T.L.方法與U.L.方法的比較  
5.5  基本概念提要  
習(xí)題  
參考文獻(xiàn)  
6  幾何非線性有限元方法的實(shí)施  
6.1  Lagrange方程及其求解步驟  
6.1.1  Lagrange方程及求解格式  
6.1.2  T.L.方法的算法和求解步驟  
6.1.3  U.L.方法的算法和求解步驟  
6.2  幾個典型單元切線剛度的推導(dǎo)  
6.2.1  大變形八結(jié)點(diǎn)等參軸對稱單元切線剛度矩陣  
6.2.2  大撓度平面彎曲梁單元切線剛度矩陣  
6.2.3  大撓度板單元切線剛度矩陣  
6.3  幾何非線性典型算例  
6.3.1  周邊固支受均布載荷作用的圓板  
6.3.2  端部作用橫向集中力的懸臂梁  
6.3.3  端部作用集中彎矩的懸臂梁  
6.3.4  關(guān)于T.L.方法和U.L.方法適用性的討論  
習(xí)題  
參考文獻(xiàn)  
7  復(fù)合材料結(jié)構(gòu)非線性分析理論和方法  
7.1  屈曲、后屈曲和破壞  
7.1.1  一般概念  
7.1.2  線性屈曲基本方程及其求解  
7.1.3  非線性屈曲基本方程  
7.1.4  穩(wěn)定性判據(jù)的能量解釋  
7.2  復(fù)合材料結(jié)構(gòu)分析中的非線性問題  
7.2.1  復(fù)合材料漸進(jìn)損傷概念與理論  
7.2.2  含分層損傷非線性理論與方法  
7.2.3  考慮界面失效的理論與方法  
7.2.4  多重非線性耦合問題及求解  
7.3  屈曲平衡方程的求解方法  
7.3.1  非線性屈曲分析模型  
7.3.2  典型屈曲問題的數(shù)值算例及討論  
7.4  復(fù)雜環(huán)境下的復(fù)合材料與結(jié)構(gòu)的非線性問題  
7.4.1  材料的濕熱效應(yīng)  
7.4.2  考慮材料濕熱效應(yīng)的非線性問題  
7.4.3  考慮材料濕熱效應(yīng)的有限元分析方法    
習(xí)題  
參考文獻(xiàn)  
 
8  飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的典型非線性問題分析  
8.1  飛機(jī)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性設(shè)計(jì)  
8.1.1  金屬材料飛機(jī)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性分析的塑性修正  
8.1.2  局部二次穩(wěn)定性分析方法  
8.2  非線性穩(wěn)定性分析實(shí)例  
8.2.1  復(fù)合材料加筋板的穩(wěn)定性分析  
8.2.2  復(fù)雜載荷作用下層壓板結(jié)構(gòu)的多重非線性分析  
8.3  飛機(jī)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性試驗(yàn)  
8.3.1  試驗(yàn)結(jié)果的有效性分析  
8.3.2  試驗(yàn)數(shù)據(jù)與設(shè)計(jì)可用數(shù)據(jù)的換算  
8.3.3  試驗(yàn)數(shù)據(jù)的局限性分析  
8.3.4  試驗(yàn)原始數(shù)據(jù)的保留  
8.3.5  注意試驗(yàn)過程各個階段的現(xiàn)象  
8.4  有限元數(shù)值仿真在飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的應(yīng)用  
8.4.1  飛機(jī)結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)仿真設(shè)計(jì)  
8.4.2  飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的虛擬試驗(yàn)概念  
8.4.3  基于大型商業(yè)軟件的虛擬試驗(yàn)與應(yīng)用技巧  
習(xí)題  
參考文獻(xiàn)  
附錄A  張量概念簡介  
A.1  求和約定  
A.1.1  下標(biāo)記號法  
A.1.2  求和約定  
A.1.3  自由標(biāo)號  
A.2  張量的概念  
A.2.1  標(biāo)量  
A.2.2  矢量  
A.2.3  δij符號  
A.2.4  二階張量  
附錄B  軸對稱問題的彈塑性分析程序  
B.1  源程序AXIMN.FOR   
B.2  輸入文件示例AXIMN.IN   
 
附錄C  軸對稱問題的大變形分析程序  
C.1  源程序AXIGN.FOR  
C.2  輸入文件示例AXIGN.IN   
 
附錄D  平面梁系的大撓度分析程序  
D.1  源程序BEAMGN.FOR   
D.2  輸入文件示例BEAMP.IN   
D.3  輸入文件示例BEAMM.IN   
附錄E  主要符號和術(shù)語  
索引