Finite Element Analysis of Structures through Unified Formulation

روش اجزای محدود (FEM) یک ابزار محاسباتی است که به طور گسترده برای طراحی و تجزیه و تحلیل ساختارهای پیچیده استفاده می‌شود. در حال حاضر، تعدادی رویکرد مختلف برای تجزیه و تحلیل با استفاده از FEM وجود دارد که بسته به نوع ساختار مورد تجزیه و تحلیل متفاوت است: تیرها و صفحات ممکن است از رویکردهای 1 بعدی یا 2 بعدی، پوسته ها و جامدات از رویکردهای 2 بعدی یا 3 بعدی، و روش هایی استفاده کنند که برای یک سازه کار می کنند. معمولاً برای کار با دیگری بهینه سازی نشده اند.

تحلیل اجزای محدود سازه ها از طریق فرمولاسیون یکپارچه با FEM مورد استفاده برای تجزیه و تحلیل مکانیک سازه ها در مورد الاستیسیته خطی سروکار دارد. . تازگی این کتاب این است که عناصر محدود (FEs) بر اساس یک کلاس از نظریه‌های سازه‌ها به نام فرمولاسیون یکپارچه کاررا (CUF) فرموله شده‌اند. FEهای 1 بعدی، 2 بعدی و سه بعدی را بر اساس همان "هسته بنیادی" که از روابط هندسی و قانون هوک به دست می آید، فرموله می کند و FEهای تصفیه شده 1 بعدی و 2 بعدی را ارائه می دهد که فقط دارای متغیرهای جابجایی مانند عناصر سه بعدی هستند. همچنین FEهای 1 بعدی و 2 بعدی را پوشش می دهد که از سطوح فیزیکی "واقعی" به جای سطوح ریاضی "مصنوعی" استفاده می کنند که رابط آنها در نرم افزار CAD/CAE دشوار است.

ویژگی های کلیدی:

• درباره نحوه استفاده آسان و راحت از فرمول تصفیه شده برای تجزیه و تحلیل سازه های چند لایه مانند سازه های ساندویچی و کامپوزیت و مقابله با مشکلات چند میدانی
• عملکرد مدل های مختلف FE را از طریق " نشان می دهد. بهترین نمودار تئوری» که امکان مقایسه مدل های مختلف را از نظر دقت و هزینه محاسباتی فراهم می کند
• رویکردی بدیهی/ مجانبی را معرفی می کند که هزینه محاسباتی تحلیل سازه را بدون تأثیر بر دقت کاهش می دهد
• رویکردی مبتکرانه از نظر مؤلفه برای مقابله با ساختارهای پیچیده معرفی می‌کند
• همراه با یک وب‌سایت میزبان بسته نرم‌افزاری اختصاصی MUL2 (www.mul2.com)

تحلیل اجزای محدود سازه ها از طریق فرمولاسیون یکپارچه مرجع ارزشمندی برای محققان و متخصصان است و همچنین منبع اطلاعاتی مفیدی برای دانشجویان کارشناسی ارشد مهندسی عمران، مکانیک و هوافضا است.

The finite element method (FEM) is a computational tool widely used to design and analyse  complex structures. Currently, there are a number of different approaches to analysis using the FEM that vary according to the type of structure being analysed: beams and plates may use 1D or 2D approaches, shells and solids 2D or 3D approaches, and methods that work for one structure are typically not optimized to work for another.

Finite Element Analysis of Structures Through Unified Formulation deals with the FEM used for the analysis of the mechanics of structures in the case of linear elasticity. The novelty of this book is that the finite elements (FEs) are formulated on the basis of a class of theories of structures known as the Carrera Unified Formulation (CUF). It formulates 1D, 2D and 3D FEs on the basis of the same 'fundamental nucleus' that comes from geometrical relations and Hooke's law, and presents both 1D and 2D refined FEs that only have displacement variables as in 3D elements. It also covers 1D and 2D FEs that make use of 'real' physical surfaces rather than ’artificial’ mathematical surfaces which are difficult to interface in CAD/CAE software.

Key features:

• Covers how the refined formulation can be easily and conveniently used to analyse laminated structures, such as sandwich and composite structures, and to deal with multifield problems
• Shows the performance of different FE models through the 'best theory diagram' which allows different models to be compared in terms of accuracy and computational cost
• Introduces an axiomatic/asymptotic approach that reduces the computational cost of the structural analysis without affecting the accuracy
• Introduces an innovative 'component-wise' approach to deal with complex structures
• Accompanied by a website hosting the dedicated software package MUL2 (www.mul2.com)

Finite Element Analysis of Structures Through Unified Formulation is a valuable reference for researchers and practitioners, and is also a useful source of information for graduate students in civil, mechanical and aerospace engineering.