کتاب اجزای محدود برای تحلیل سازه ای

کتاب اجزای محدود برای تحلیل سازه‌ ای (Finite Elements for Structural Analysis) نوشته‌ ویلیام وی ور و پاول جانسون با ترجمه‌ شاپور طاحونی است و مرکز نشر دانشگاه صنعتی امیرکبیر آن را منتشر کرده است. این کتاب به معرفی و بسط روش اجزای محدود در تحلیل سازه‌ها می‌پردازد و مباحث را از سطح مقدماتی تا کاربرد در مسائل پیچیده‌تر جامدات، ورق‌ها، پوسته‌ها، ارتعاش و ناپایداری دنبال می‌کند. ساختار اثر بر پایه‌ی درس‌های ارائه‌شده در دوره‌ی تحصیلات تکمیلی دانشگاه استنفورد شکل گرفته و همراه با برنامه‌های کامپیوتری و پیوست‌های فنی تنظیم شده است. نسخه‌ی الکترونیکی این اثر را می‌توانید از طاقچه خرید و دانلود کنید.

درباره کتاب اجزای محدود برای تحلیل سازه ای اثر ویلیام وی ور و پاول جانسون

کتاب اجزای محدود برای تحلیل سازه‌ ای اثری آموزشی است که ویلیام وی ور و پاول جانسون آن را براساس سال‌ها تدریس در سطح فوق‌لیسانس در دانشگاه استنفورد نوشته‌اند. در پیشگفتار توضیح داده شده که تمرکز نویسندگان بر تحلیل جامدات و سازه‌هاست؛ سازه‌هایی که تحت نیروهای خارجی، تغییرات دما، نشست تکیه‌گاه و عوامل مشابه قرار می‌گیرند و هدف تحلیل در آن‌ها تعیین تقریبی تنش‌ها و تغییر مکان‌هاست. در همین بخش تأکید شده که خواننده باید با دروس پایه‌ی مهندسی، جبر ماتریسی و برنامه‌نویسی کامپیوتر آشنا باشد و آشنایی قبلی با تحلیل ماتریسی سازه‌ها بسیار سودمند است.

کتاب اجزای محدود برای تحلیل سازه‌ ای در فصل اول مفاهیم پایه‌ی روش اجزای محدود، اصل کار مجازی، توابع شکل، اجزای یک‌بعدی محوری، خمشی و پیچشی، تبدیل محورها، سوارکردن اجزا و معیارهای هم‌گرایی را معرفی کرده است. در فصل دوم تنش‌ها و کرنش‌های صفحه‌ای و اجزای مثلثی، مستطیلی و چهارضلعی برای مسائل دوبعدی همراه با یک برنامه‌ی کامل تحلیل تنش صفحه‌ای ارائه شده است. فصل سوم به رابطه‌سازی ایزوپارامتریک، مختصات طبیعی و انتگرال‌گیری عددی و اجزای چهارضلعی و مثلثی ایزوپارامتریک اختصاص دارد.

در ادامه‌ی کتاب اجزای محدود برای تحلیل سازه‌ ای فصل چهارم حالت عمومی اجسام جامد سه‌بعدی و اجزای شش‌وجهی و چهاروجهی را پوشش می‌دهد و فصل پنجم به اجسام جامد با تقارن محوری و اجزای حلقوی می‌پردازد. فصل ششم خمش ورق‌ها و اجزای مستطیلی، مثلثی، چهارضلعی و حلقوی را بررسی کرده است. فصل‌های هفتم و هشتم به پوسته‌ها در حالت عمومی و با تقارن محوری و ویژه‌سازی اجزای شش‌وجهی برای این مسائل اختصاص دارد.

ویلیام وی ور و پاول جانسون در فصل نهم ارتعاش محیط‌های پیوسته‌ی جزءبندی‌شده، ماتریس جرم سازگار، مسئله‌ی مقادیر ویژه و تقلیل ماتریس‌های سختی و جرم را مطرح می‌کنند و فصل دهم را به ناپایداری خطی و غیرخطی، ماتریس سختی تنش اولیه و تحلیل ناپایداری سازه‌ها اختصاص داده‌اند. در پایان کتاب اجزای محدود برای تحلیل سازه ای نیز پیوست‌هایی درباره‌ی قواعد انتگرال‌گیری، کوادراتور گوس، زیربرنامه‌های کامپیوتری و نمودار جریان برنامه‌ها آمده است.

خلاصه کتاب اجزای محدود برای تحلیل سازه ای

کتاب اجزای محدود برای تحلیل سازه‌ ای روش اجزای محدود را به‌عنوان ابزاری برای تبدیل مسائل با بی‌نهایت درجه‌ی آزادی به مسائلی با درجات آزادی محدود معرفی می‌کند. ویلیام وی ور و پاول جانسون ابتدا مفهوم جزء، گره، توابع شکل و ارتباط تنش، کرنش و تغییر مکان را در محیط‌های یک‌بعدی، دوبعدی و سه‌بعدی توضیح داده‌اند و سپس با تکیه بر اصل کار مجازی و انرژی پتانسیل، ماتریس‌های سختی و بارهای گره‌ای معادل را برای انواع اجزا استخراج کرده‌اند.

در ادامه‌ی کتاب اجزای محدود برای تحلیل سازه‌ ای این چارچوب به مسائل تنش و کرنش صفحه‌ای، حالت عمومی جامدات، اجسام با تقارن محوری، خمش ورق‌ها و پوسته‌ها تعمیم داده شده است. مباحث ارتعاش و ناپایداری نیز با معرفی ماتریس جرم، ماتریس سختی تنش اولیه، مسائل مقادیر ویژه و روش‌های گام‌به‌گام برای ناپایداری غیرخطی دنبال می‌شود. در سراسر کتاب، برنامه‌های کامپیوتری و نمودار جریان آن‌ها به‌عنوان ابزار پیاده‌سازی عددی روش اجزای محدود ارائه شده است.

چرا باید کتاب اجزای محدود برای تحلیل سازه ای را بخوانیم؟

کتاب اجزای محدود برای تحلیل سازه‌ ای تصویری منسجم از مسیر کامل تحلیل اجزای محدود در سازه‌ها ارائه کرده است؛ از تعریف جزء و گره تا استخراج ماتریس‌های سختی، تحلیل تنش، خمش، ارتعاش و ناپایداری. خواننده با منطق ریاضی و فیزیکی روش، انواع اجزای یک‌بعدی، دوبعدی و سه‌بعدی و نیز نقش برنامه‌های کامپیوتری در پیاده‌سازی عددی آشنا می‌شود.

خواندن کتاب اجزای محدود برای تحلیل سازه ای را به چه کسانی پیشنهاد می‌کنیم؟

مطالعه‌ی کتاب اجزای محدود برای تحلیل سازه‌ ای به دانشجویان و مهندسان رشته‌های عمران، مکانیک و هوافضا که با تحلیل سازه‌ها، الاستیسیته و تحلیل ماتریسی قاب‌ها سروکار دارند، پیشنهاد می‌شود. همچنین به کسانی که می‌خواهند مبانی تئوری و پیاده‌سازی کامپیوتری روش اجزای محدود را در سطح دانشگاهی دنبال کنند، مناسب است.