扒一扒有限元的那些书【转发】

2017-05-05 by:CAE仿真在线来源:互联网

作者:旭

来源:公众号小同人工作室

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)。

引文

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。

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 firstcourse in finite elementmethod》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。

扒一扒有限元的那些书【转发】ansys培训的效果图片1

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。

扒一扒有限元的那些书【转发】ansys培训的效果图片2

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。

扒一扒有限元的那些书【转发】ansys培训的效果图片3

在非线性有限元方面,笔者推崇的书有两本:

扒一扒有限元的那些书【转发】ansys培训课程图片4

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。