《结构静力分析有限元软体设计与开发》可供土木工程、水利工程、机械工程等相关领域的科技人员及高等院校的高年级本科生、研究生、教师参考。

前言
第l章绪论
1.1有限单元法的产生及发展
1.1.1概述
1.1.2有限单元法的前期积累
1.1.3有限单元法的思想火花
1.1.4有限单元法的正式诞生
1.1.5有限单元法的蓬勃发展
1.2通用有限元软体的产生及发展
1.2.1 IBM 704计算机的推出
1.2.2高级语言的问世
1.2.3通用有限元软体的诞生
1.2.4有限元软体产业的繁荣
1.3中国的有限单元法及有限元软体
1.3.1早期的艰难探索
1.3.2改革开放后的进展
1.4有限元软体开发的重要论着
参考文献
第2章桿件结构有限单元法理论
2.1基本概念及基本符号
2.1.1有限单元法中的一些基本概念
2.1.2单元桿端内力和桿端位移的表示方法
2.1.3坐标变换矩阵
2.2单元分析
2.2.1单元分析之Ⅰ——局部坐标系中的单元刚度矩阵
2.2.2单元分析之Ⅱ——整体坐标系中的单元刚度矩阵
2.2.3单元分析之Ⅲ一一单元荷载的等效节点荷载向量
2.3整体分析
2.3.1整体分析之Ⅰ——结构的整体刚度矩阵
2.3.2整体分析之Ⅱ——结构的综合节点荷载向量
2.3.3整体分析之Ⅲ——结构刚度方程的求解
2.4单元再分析
2.4.1单元再分析之Ⅰ——单元的最终桿端内力
2.4.2单元再分析之Ⅱ——单元的内力变化方程
2.4.3单元再分析之Ⅲ——单元的变形曲线方程
2.5三维桿单元
2.5.I三维桿单元的桿端内力向量和桿端位移向量
2.5.2三维桿单元的坐标变换矩阵
2.5.3三维桿单元局部坐标系中的单刚
2.5.4三维桿单元整体坐标系中的单刚
2.6三维梁单元
2.6.1 三维梁单元的桿端内力向量和桿端位移向量
2.6.2三维梁单元的坐标变换矩阵
2.6.3三维梁单元的第三个节点
2.6.4三维梁单元局部坐标系中的单刚
2.6.5三维梁单元整体坐标系中的单刚
2.7桿件结构有限单元法计算步骤总结
参考文献
第3章桿件结构内力分析程式
3.1 FRAME2D简介
3.1.1程式总体结构及界面
3.1.2有限元模型数据
3.2 FRAME2D的计算模组人口程式
3.3读入有限元模型数据子程式
3.3.1存储模型数据的重要全程变数和数组
3.3.2读入有限元模型数据档案的子程式
3.4计算前预处理子程式
3.5编写节点总码子程式
3.6确定总刚主对角线上元素地址子程式
3.7数值计算模组总控子程式
3.8计算总刚子程式
3.9形成节点荷载向量子程式
3.10求解线性方程组子程式
3.11利用节点位移求单元桿端内力
3.12单元调度程式
3.13两节点桿单元模组
3.13.1桿单元主控程式
3.13.2桿单元的计算单刚子程式
……
第4章连续体结构有限单元法理论
第5章连续体结构应力分析程式
第6章温度场问题有限单元法理论
第7章温度场分析程式
第8章前处理技术
第9章后处理技术
第10章有限元理论与软体发展展望

随着有限单元法基本理论和计算机硬体技术的不断发展，数值模拟已经成为和理论分析、模型试验相併列的一种重要的科学研究方法和手段。
有限元软体是重要的数值模拟工具，一般的有限元软体由前处理器、数值计算程式、后处理器三部分构成。前处理器的作用是準备好数值计算需要的所有数据，形成数值计算的有限元模型。前处理器应该具有良好的图形界面，用户可以方便地进行设定单元类型、输入实常数、输入材料参数、划分有限元格线、施加荷载、施加约束等操作。数值计算程式是有限元软体的核心，作用是利用前处理器建立的模型，计算出需要的结果。后处理器的作用是以图形或列表的方式显示数值计算结果，用户可以通过缩放、旋转、剖切等方法观察和分析计算结果，判断计算结果的合理性。
已经出版的相关有限元的书籍大都局限于介绍有限单元法基本理论、有限元数值计算程式编写、大型软体在各领域中的套用，全面介绍前处理器、数值计算程式、后处理器开发方法的书籍还很稀少，给出完整程式原始码的书籍更少。本书在这方面进行一些尝试，希望起到抛砖引玉的作用。
学习有限元软体设计与开发的益处可以归纳为三个“有助于”。第一，进行有限元软体设计与开发需要对有限元理论“明其全而晰其微”，因此学习有限元软体设计与开发有助于领悟和掌握有限单元法基本理论。第二，有限元软体套用于很多领域，对于大多数使用者来说，有限元软体就是一个黑箱，如果能对黑箱的工作原理和工作流程有深入了解，有助于快速掌握和合理使用有限元软体。第三，掌握了软体开发与设计的技能，有助于实现自己的新想法，开发具有自主智慧财产权的软体。
作者近年来主要从事建筑结构力学性能分析、有限元理论及软体开发、科学可视化等方面的研究工作，开发了一些具有图形化前后处理系统的有限元软体。本书以作者开发的桿件结构内力分析程式、连续体结构应力分析程式、构件内温度场分析程式为主线，详细介绍设计和开发有限元分析软体涉及的所有环节，并给出用Visual Basic 60编写的源程式代码。读者阅读完本书以后，能够快速开发出自己的带有图形化前后处理系统的有限元软体。
有限单元法套用领域十分宽广，涉及内容繁多，想在一本书中把各方面的内容都讲清楚，不是件容易的事情。笔者把有限单元法理论及软体大致划分为基础部分和专题部分，本书侧重讲述基础部分，主要内容为桿件结构内力分析理论与程式、连续体结构应力分析理论与程式、构件内温度场分析理论与程式、计算机图形学理论和前后处理程式。专题部分，如建筑结构抗火性能分析理论与程式、建筑结构抗震性能分析理论与程式，将在后续的书籍中分别介绍。
作者要特别感谢我的四位导师：中国农业大学李明瑞教授；大连理工大学林皋院士；大连理工大学李宏男教授；中国科学技术大学范维澄院士。没有导师们的培养和关怀，就没有本书的出版。
瀋阳建筑大学周静海教授、贾连光教授、笪可宁教授，香港城市大学Leung Andrew Yeetak教授、Lo Siuming教授、Yuen Richard Kwokkit博士，英国谢菲尔德大学Huang Zhaohui博士、Huang Shanshan博士、Burgess Ian教授，曾给予本人许多鼓励、支持和帮助，在此一併致谢。
由于有限元软体设计与开发涉及内容十分广泛，加上作者水平有限，书中不足之处在所难免，敬请读者不吝赐教。

刘永军
2013年6月18日