推薦幾本力學和有限元的書


首先是本文的閱讀指南,高能預警,溫馨提示:筆者治學風工程,故尤善吹X,特喜裝B於無形,如果閱讀過程中有不適症狀,請及時關閉文檔。


最近總有師妹問我關於數值模擬、有限元、軟件等方面的事情(別問我為什麼只有師妹,那不是重點!),叫我幫著推薦一些相關的入門書單,今天藉著酒興一起說一下吧。


目前的數值計算方法主要包括:FEM(有限單元法)、DEM(離散元)、FVM(有限體積法)、X-FEM(擴展有限元)、FDM(有限差分法)、LBM(玻爾茲曼格子法)、SPH(光滑粒子流體動力學)等等,不一而足,各自有各自最適用的範圍,他們好比少林七十二絕技,哪怕僅僅掌握好了一門也可以立足武林,不對,是立足工業界,掌握好了幾門則可以威震江湖。


當然,魯迅先生也曾說過“一部《紅樓夢》,經學家看見《易》,道學家看見淫,才子看見纏綿,革命家看見排滿,流言家看見宮闈秘事”(翻譯成人話就是,仁者見仁,智者見智,一千個哈姆雷特),不同的人對此問題肯定有不同的看法,以下僅為一家之言,無意冒犯,歡迎交流。


固體力學裡面,用的最多的還是有限單元法,筆者就厚著臉皮來扒一扒看過了還有印象的有限元入門書。哦,有一點忘說了,如果讀者想看下面的這些書,看之前,還是希望讀者可以懂一點材料力學,瞭解一點彈性力學,複習一下線性代數,重溫一下張量表示,下面我們開扒。


首先是朱伯芳老先生的《有限單元法原理與應用》,敲黑板!!!劃重點!!重點在這裡!


這本書給了筆者很大的心靈啟迪,此書成書於十年浩劫期間,可參考的資料很少,很多東西都是從最基本道理,最原始的公式推出來的,故讀起來深入淺出,回味無窮,將高深的道理闡述的生動細緻、環環入扣,引領筆者初窺了有限元的門徑。


如果你初次接觸有限元,那麼Logan大大的那本《A first course in finite element method》也是不二之選,淺顯易懂,看起來很有成就感。注意,有一本名字很相似的書《A first course in finite elements》(黃色封皮),同Logan的書名僅一字之差,是Jacob Fish和Ted Belytschko寫的,也是很好的入門教材。


如果你要問我它為什麼好,嘿嘿,你看看作者的名字啊—Jacob—,就是為了計算力學而生的好吧,如果你不知道Jacob矩陣,就當我啥也沒說,但我也不會原諒你的淺薄的。


推薦幾本力學和有限元的書


MIT大牛Bathe教授的傳世之作《Finite Element Procedures》則是值得傳頌的經典教材,輔以Bathe教授的公開課視頻,再拿江小白泡點麥片,聽著大牛吹著牛,看著教材學著知識,拿著白酒裝著B,還能有比這更爽的事情嗎?書中有很多的例題,讀起來也不至於很枯燥。


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如果一定要讓我用一句話來形容一下Bathe教授的生平的話,我想那就是“生活要遠比小說來的精彩”,在金礦和築路隊工作,在南非讀書,到美國攻讀博士,到MIT當教授,寫了SAP軟件,並將其開源(今天有個軟件叫SAP2000吧,別問我為什麼和Bathe寫的軟件名字那麼像,這裡面有一串指責抄襲與撕逼的羅生門故事,有機會再扒),創建了TADINAR&D公司,開發了ADINA軟件,並以其變態的收斂性而聞名。


筆者曾用Workbench平臺做流固耦合,流體模型和固體模型間數據傳輸的那個效率啊,氣得我吐出三升老血,因為Workbench平臺在流、固模型的數據傳輸過程中,只支持單核。後我用了ADINA,才發現世間竟有此神器,助我降妖除魔。好了扯遠了。。。。。。總之就是這個老頭很牛B,很牛逼。


推薦幾本力學和有限元的書


提到了有限元,Zienkiewicz教授的《The Finite Element Method for Solid and Structural Mechanics》是不得不說的,該書可以說是FEM中的聖經,原因有二,一是因為其作者在該領域的鼻祖地位(Zienkiewicz是有限單元法的三位創始人之一),二是因為其涵蓋範圍非常之廣無所不包。


但至於說到可讀性嘛……我就甩個呵呵的表情吧,畢竟是聖經,原諒我只是個凡人。辛克維奇,這個名字聽起來像蘇聯人,實際上他是波蘭人,二戰時德國攻陷的第一國家是哪裡還記得嗎,Zienkiewicz教授一家在二戰開始的時候就輾轉流落到了英國,後來也一直生活、工作在英國。


值得一提的是,Zienkiewicz教授的關門弟子就是我濟的地下繫系主任黃茂松教授。Zienkiewicz教授曾獲得過鐵摩辛柯獎(學過材料力學的,沒有不知道鐵摩辛柯的吧?!),我濟的莊曉瑩教授則曾獲得過Zienkiewicz獎,宣父猶能畏後生,不知他日是否會有以莊曉瑩老師命名的獎項,又不知哪位後生有幸可以榮獲殊榮。

在非線性有限元方面,筆者推崇的書有兩本:


推薦幾本力學和有限元的書


Simo和Hughes的"Computational Inelasticity",經典的材料本構在本書中都有包含,如果想要編程實現其中一些的話,本書是不二之選,只要照著此書的步驟很容易實現。


Ted Belytschko 的《Nonlinear Finite Elements for Continua and Structures》,此書封面就是一個非線性有限元中的經典問題(殼體碰撞後的大變形)。此書有中文譯本,是清華的莊茁老師翻譯的,首先承認一點,如果是我來翻譯的話,那麼一定翻譯的沒有莊老師的這版好,但是我也不想恭維他這版譯本翻譯的有多好。學好外語很重要,直接看原版(雖然貴了點)!!


貝公在非線性有限元,無網格法、擴展有限元等領域造詣頗深、著作等身,而且是第一個提出了“無網格法”這一名字的人(注意,只是最早命名了無網格法,而不是最早提出了無網格法,筆者有的時候還是很嚴肅的,哈哈!!)。Belytschko有一位學生叫J.S. Chen,在當今計算力學界也是赫赫有名,J.S. Chen有位學生就是我濟的任曉丹老師,而筆者我…………則去聽過任老師的一堂課,所以各位看官也別指望我說的有多好,畢竟我連再傳弟子都算不上,但我善於吹啊!


一口氣寫了這麼多,都是固體力學的東西,還沒來得及談及我目前正在做的流體力學的東西,就要草草收場,改日再扒流體的那些事吧!至於改到那日,就再說吧,畢竟筆者很懶很懶。


最近我一直在思考一個問題:資本推手對實業的意義何在,是共贏般扶持企業成長抑或是吸血剝皮?AT&T上市後為迎合華爾街而垮了,順豐沒抵住資本市場的誘惑上市了,老乾媽堅決不上市也不知還能堅持多久。但我敢肯定的是,堅定不移走實業興國,技術為本這一路線絕對沒有錯。


大家還有什麼書籍推薦嗎?


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