Python与有限元–基于Python编程的有限元分析及应用扩展numpy matplotlib meshpy python开源 python算法 有限元编程

有限元编程，也可以很简单

高效、易用、免费、开源

7行实现混合单元系统刚度矩阵组装

原创有限元分析框架

简易快速自定义单元、求解方案及子包（扩展到其他领域）

程序推导单元矩阵

源程序和例题程序文件免费提供

强大的第三方包支持

Numpy——快速矩阵运算

Scipy.sparse——快速稀疏矩阵运算

Matplotlib——绘制精美图表(前、后处理)

Meshpy——实现高质量网格划分

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有限元是当今工程分析中应用*广泛的数值计算方法。本书以结构分析为主题，介绍了基于Python的有限元分析开源框架（被作者命名为Feon）的搭建过程和扩展方法。本书分为5章，主要内容包括Python、Numpy（Python著名的矩阵运算包）和Matplotlib（Python著名的二维绘图包）简介，Feon的框架及结构分析子包Feon.sa（structural analysis）的搭建过程，Feon中自带单元的定义和应用，如何自定义单元、求解函数（以计算结构动力学频率和振型为例）及子包（以渗流分析为例，定义子包ffa（fluid flow analysis）），以及Python进行有限元编程方面的建议。书中所有的程序均在Python 2.7上测试通过。

第1章  编程基础——Python、Numpy、Matplotlib简介

1.1  Python简介

1.1.1  什么是Python

1.1.2  Python及其库安装

1.1.3  Python入门知识

1.1.4  Python导入模块

1.2  Numpy简介

1.3  Matplotlib简介

第2章  有限元分析的一般过程——搭建Feon框架

2.1  什么是Feon

2.2  Feon框架介绍

2.3  节点

2.3.1  Feon.base.NodeBase类

2.3.2  Feon.sa.node.Node类

2.4  单元

2.4.1  Feon.base.ElementBase类

2.4.2  Feon.sa.element.StructElement类

2.4.3  Feon.sa.element.SoildElement类

2.5  系统

2.5.1  Feon.base.SystemBase类

2.5.2  Feon.sa.system.System类

2.5.3  节点与单元编号

2.5.4  单元刚度矩阵组装

2.5.5  施加边界条件

2.5.6  联立线性方程组

2.5.7  求解系统

第3章  Feon.sa中自带单元类型定义过程及其应用

3.1  弹簧单元

3.1.1  一维弹簧单元

3.1.2  二维弹簧系统

3.1.3  三维弹簧单元

3.2  杆单元

3.2.1  一维杆单元

3.2.2  二维杆单元

3.2.3  三维杆单元

3.3  梁单元

3.3.1  一维梁单元

3.3.2  二维梁单元

3.3.3  三维梁单元

3.4  三角形实体单元

3.5  四面体实体单元

第4章  快速自定义

4.1  自定义单元

4.1.1  二次杆单元

4.1.2  自由度释放的梁单元

4.1.3  高斯勒让德数值积分函数

4.1.4  四边形实体单元

4.1.5  四边形Mindlin板单元

4.1.6  六面体实体单元

4.2  自定义求解函数

4.3  自定义包——渗流分析

4.3.1  节点

4.3.2  单元

4.3.3  系统

第5章  编程建议

5.1  推导单元矩阵

5.1.1  杆单元

5.1.2  三角形单元

5.2  前处理

5.2.1  自定义生成器

5.2.2  自定义类

5.2.3  应用第三方库

5.3  后处理

5.3.1  绘制模型示意图

5.3.2  获取节点和单元信息

5.4  提速

5.4.1  Python/C 混合编程

5.4.2  Scipy.sparse的应用

参考文献