本书内容力求精炼、先进。注重阐述有限元方法的基本概念、原理和方法。全书分为上、下篇。上篇主要介绍有限元基本原理，重点介绍杆、梁、平面、三维以及板壳单元的有限元格式推导过程。下篇主要介绍有限元仿真分析的基本过程、需注意的细节以及ANSYS有限元软件及其应用案例。本书给出了典型实例的 ANSYS 实现过程，适合于大学高年级学生作为课程教材，也适合于不同程度的读者进行自学。本书的读者对象为机械、力学、土木、水利、航空航天等专业的高年级本科生、工程技术人员、科研工作者。？

前言

铁路运输客运的高速化、货运的重载化已经成为现代交通运输领域的趋势。高速铁路是庞大复杂的系统工程，被称作“大国技术”，集成了多学科、多领域的高新技术，集中展示综合国力、经济社会发展水平和自主创新能力。高速动车组是高速铁路的核心技术之一，融合了高速转向架技术、高强轻型车体结构技术、交流传动技术、复合制动技术、减阻降噪与密封技术、现代控制与诊断技术等一系列当代最新技术成果。
“一带一路”倡议是作为世界经济增长火车头的中国，将自身的产能优势、技术与资金优势、经验与模式优势转化为市场与合作优势，实行全方位开放的一大创新，旨在通过加强国际合作，对接彼此发展战略，实现优势互补，促进共同发展。“一带一路”倡议已有60多个国家参与，在欧亚大陆上已经有超过一半的国家明确表示愿意参与。作为经济运行的大动脉，铁路将成为推动“一带一路”相关国家和地区贸易与人员往来便利化、实现经济融合的重要工具。
北京交通大学建校120年以来，秉承“知行”校训，保持着鲜明的交通特色，学校以立学储才、救国兴邦、交通强国为己任，确定了“基础宽厚、知识复合、能力卓越、品质优异、思维创新”卓越工程人才培养目标。学生的培养和知识的传播中，教材建设是必不可少的重要环节，尤其是在现代技术与知识日新月异、不断更新的状况下，编写共性基础理论与新技术结合的教材尤为迫切。北京交通大学车辆工程专业是国家级特色专业、首批教育部“卓越工程师教育培养计划”和“专业综合改革试点项目”专业，一直将教材建设作为保持轨道交通特色、引领专业发展的重要工作。本系列规划教材就是在轨道交通行业对车辆人才旺盛的需求和技术不断发展的背景下，在以往教材编写的基础上进行策划的。
本书为“一带一路”轨道交通系列规划教材之一。书中着重阐述了有限元方法的基本概念、建模方法以及实际应用。全书共分为7章。第1章为绪论，第2章为有限元分析的数学求解原理，第3章为杆系结构的有限元分析，第4章为平面问题弹性力学基础，第5章为平面问题有限元分析，第6章为三维空间及板壳问题有限元法，第7章为有限元建模仿真细节与 ANSYS软件概述。本书的理论阐述简明扼要，实例丰富，不仅可以作为高等院校车辆工程、机械设计及制造等相关专业的教材，对从事车辆装备和其他机械结构分析的工程人员也极具参考价值。
本书由北京交通大学王文静编写，此外北京交通大学研究生闫瑞国、白锦仪、郭雨桐、李博等对本书编写提供了帮助，在此表示感谢。
由于编者水平有限，时间仓促，遗漏和不足在所难免，敬请广大读者批评指正。

编者2019年8月

第1章绪论
1.1概述
1.2有限元法发展简史
1.3有限元法的基本概念及思想
1.4有限元法应用实例
1.5有限元分析基本流程
1.6有限元分析的实现
1.7有限元方法的主要应用领域
第2章有限元分析的数学求解原理
2.1简单问题的解析求解
2.2弹性力学问题近似求解的加权残值法
2.3弹性问题近似求解的虚功原理、最小势能原理及其变分基础
2.4各种求解方法的特点及比较
2.5典型例题及详解
第3章杆系结构的有限元分析
3.1概述
3.2有限元分析原理
3.3单元刚度矩阵
3.4结构刚度矩阵
3.5约束处理
3.6载荷处理
3.7杆系结构有限元分析简例
第4章平面问题弹性力学基础
4.1基本概念
4.2平面应力问题与平面应变问题
4.3平面问题的平衡微分方程
4.4平面问题的几何方程
4.5平面问题的物理方程
4.6边界条件
4.7平面问题的基本解法
第5章平面问题的有限元分析
5.1常应变三角形单元（CST）
5.2线性应变三角形单元（LST）
5.3矩形单元（Q4）
5.4CST单元与Q4单元求解结果对比
第6章三维空间及板壳问题有限元法
6.1空间问题有限元法
6.2薄板弯曲问题的有限元法
6.3壳体结构的有限元分析
第7章有限元建模细节与ANSYS软件概述
7.1有限元仿真分析基本过程
7.2ANSYS软件操作简介
7.3ANSYS软件应用实例
参考文献？

王文静，女，汉族，工学博士，英国南安普敦大学博士后，国家公派美国密歇根大学访问学者，北京交通大学机电学院教授、博士生导师。长期从事轨道车辆结构强度与疲劳可靠性方面的理论与试验研究，主编教材3部、参编2部，主持国家及省部级科研项目10余项，发表学术论文40余篇，先后获中国铁道学会科学技术特等奖2项、一等奖1项，第十二届詹天佑铁道科学技术奖青年奖以及交通运输部青年科技英才、北京市科技新星等称号。？

本书可供机械、力学、土木、载运工具运用工程等专业的高年级本科生、工程技术人员和科研工作者学习参考。？