1976 1978 1979 1980 1982 1984 FEAP NISA NISEE, Univ. of California, www.eerc.berkeley.edu/software_and_data

www.emrc.com Berkeley, USA Eng. Mech. Res. Corp., USA DYNA2D, DYNA3D Livermore Softw. Tech. Corp., USA www.lstc.com ABAQUS LUSAS COSMOS/M ALGOR Hibbit, Karlsson & Sorensen, Inc., www.abaqus.com USA FEA Ltd., UK Structural Res. & Anal. Corp., USA Algor Inc., USA www.lusas.com www.cosmosm.com www.algor.com

表1-2 刊登有限元分析论文的学术期刊

出版商 Academic Press Elsevier 服务商 IDEAL ScienceDirect 网址 www.idealibrary.com www.elsevier.nl 期刊名称 J. of Sound and Vibration Acta Materialia Advances in Eng. Software Applied Math. Modelling Composite Structures Composites A, B Composites Science and Technology Computational Materials Science Computer Meth. in Appl. Mech and Eng. Computers & Structures Eng. Analysis with Boundary Elements Eng. Failure Analysis Eng. Fracture Mechanics Eng. Structures European J. of Mechanics A, B Finite Elements in Analysis and Design Int. J. of Mechanical Sciences Int. J. of Solids and Structures Int. J. of Impact Eng. Int. J. of Fatigue Int. J. of Plasticity Int. J. of Non-Linear Mechanics J. of Constructional Steel Research J. of Material Processing Technology J. of the Mech. and Physics of Solids Materials Science and Eng. A Mechanics of Materials Mechanics Research Communications Nuclear Eng. And Design Probabilistic Eng. Mechanics Structural Safety Theoretical and Appl. Fracture Mech. Thin-Walled Structures IoP Publishing Publishing Electronic J. www.iop.org/ EJ Smart Materials and Structures Applied Composite Materials Int. J. of Fracture Meccanica Mechanics of Composite Materials MCB Press Springer Verlag LINK University Emerald Library www.mcb.co.uk/ portfolio.htm Link.springer.de/ ol/eol/index.htm Engineering Computations Int. J. of Num. Meth. For Heat&Fluid Flow Archive of Applied Mechanics Computational Mechanics Engineering With Computers J. Wiley & Sons Interscience www.interscience. wiley.com Communicat. in Numer. Meth. in Eng. Int. J. for Numerical Methods in Eng. Mech. of Cohesive-Frictional Mater. Progress in Structural Eng. and Mater. Kluwer Academic Kluwer Online www.wkap.nl/ journals

下面介绍几位有限元方法的创始人的情况

Richard Courant(美国数学家，1888.01.08-1972.01.27，出生地：德国Lublinitz), 1910年在

哥廷根大学获得博士学位,1928年创办了应用数学研究所，并在1928～1933年担任所长，开始应用数学的研究，1936年去纽约大学创立了数学研究所，1964年该研究所被命名为Courant数学科学研究所，出版了数学物理方法教科书，成为最有影响的书籍之一，还出版了科普读物“什么是数学？”，至今还再版发行，Courant的名字还与有限元方法紧密联系在一起，是他给这种数值求解偏微分方程以坚实的理论基础，“Courant–Friedrichs–Lewy条件”以及“Courant最小值原理”都是以他的名字命名的重要定理。

John Argyris(德国人， 1913.08.19-2004.04.02，出生地：希腊Volos)是公认的计算科学、航

空航天、流体力学领域的杰出专家，被誉为有限元分析的发明人和创始者之一，所创立的力学分析的矩阵位移方法

为有限元方法的前身，被称为世界上最先进的数学工具，先后因在有限元方法以及混沌理论方面的贡献而获得菲利普王子奖章、美国最高荣誉的爱因斯坦奖，获得包括5个G8国家在内的由16发达国家授予的杰出科技与工程奖；Argyris于1950年代在斯图加特大学创立计算机应用研究所，并担任所长近40年，立至于有限元分析的研究，开发了几个著名的在欧洲广泛使用的有限元分析商业化软件，在有限元方法的应用方面也作出了杰出的贡献。

Olgierd Cecil Zienkiewiz (英国人，1921.05.18-，出生地：英国Caterham)。 英国Swansea大学

的荣誉退休教授，是该校工程数值方法研究所的原主任，现在仍然是西班牙巴塞罗那Calalunya技术大学工程数值方法的UNESCO主席。从1961至1989年，担任Swansea大学土木工程系的主任，使该系成为有限元研究的重要中心之一。在1968年，创办了International Journal for Numerical Methods in Engineering杂志并任主编，该杂志至今仍然是该领域的主要刊物。他被授予24个荣誉学位和多种奖励。Zienkiewiez教授还是5所科学院的院士，这是对他在有限元方法领域的奠基性发展和贡献的赞誉。1978年，成为皇家科学院和皇家工程院的院士；并先后被选为美国工程院的外籍院(1981)，波兰科学院院士(1985)，中国科学院院士(1998)和意大利国家科学院院士(1999)。1967年，他出版了有限元领域的第一本专著《有限元方法》，该书目前也出版到第5版，可参见《有限元方法第1卷：基本原理》(O.C.Zienkiewicz, R.L.Taylor(第5版)，曾攀译)(清华大学出版社，2008)。

1.3 有限元分析的作用

基于功能完善的有限元分析软件和高性能的计算机硬件对设计的结构进行详细的力学分析，以获得尽可能真实的结构受力信息，就可以在设计阶段对可能出现的各种问题进行安全评判和设计参数修改，据有关资料，一个新产品的问题有60％以上可以在设计阶段消除，甚至有的结构的施工过程也需要进行精细的设计，要做到这一点，就需要类似有限元分析这样的分析手段。

下面举出几个涉及土木工程、车辆工程、航空工程以及生物工程的实例。

北京奥运场馆的鸟巢由纵横交错的钢铁枝蔓组成，它是鸟巢设计中最华彩的部分，见图1-2，也是鸟巢建设中最艰难的。看似轻灵的枝蔓总重达42000吨，其中，顶盖以及周边悬空部位重量为14000吨，在施工时，采用了78根支柱进行支撑，也就是产生了78个受力区域，在钢结构焊接完成后，需要将其缓慢而又平稳地卸去，让鸟巢变成完全靠自身结构支撑；因而，支撑塔架的卸载，实际上就是对整个钢结构的加载，如何卸载？需要进行非常详细的数值化分析，以确定出最佳的卸载方案。2006年9月17日成功地完成了整体钢结构施工的最后卸载。

图1-2 北京奥运场馆鸟巢的钢铁枝蔓结构

图1-3 列车车厢整体结构的有限元模型

图1-3给出的是现代列车车厢整体结构的有限元分析模型[10]；图1-4表明的是空客A350后机身第19框的设计与有限元分析过程[11]；图1-5为人体肩部区域的骨胳有限元分析模型以及计算结果[12]，并与实际测试结果进行了比较。所有这些表明了有限元方法的广泛适应性以及在科学研究与重大工程中的重要性。