力學專業(yè)程序?qū)嵺`：用MATLAB解決力學問題的方法與實例（第2版）

目 錄
上篇 MATLAB 使用初步
第1 章 MATLAB 簡介 3
1.1 MATLAB 的功能 3
1.1.1 “l(fā)anguage”——MATLAB 是一種語言 3
1.1.2 “computing”——MATLAB 可以用來計算 4
1.1.3 “visualization”——MATLAB 是數(shù)據(jù)可視化工具 6
1.2 MATLAB 的體系 7
1.2.1 MATLAB 主體部分 7
1.2.2 MATLAB 工具箱 8
1.3 MATLAB 的特點 8
1.3.1 MATLAB 的優(yōu)勢 8
1.3.2 MATLAB 的劣勢 11
第2 章 MATLAB 快速入門 13
2.1 Help yourself 13
2.1.1 Help 瀏覽器 13
2.1.2 Help 命令 15
2.2 MATLAB 操作簡述 16
2.2.1 MATLAB 界面 16
2.2.2 MATLAB Editor 21
第3 章 MATLAB 編程 25
3.1 數(shù)據(jù)的表述 25
3.1.1 數(shù)據(jù)類型 25
3.1.2 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 26
3.2 基本程序結(jié)構(gòu)語法 33
3.2.1 程序構(gòu)成 33
3.2.2 選擇結(jié)構(gòu)和循環(huán)結(jié)構(gòu)的語法 35
3.3 輸入/輸出（I/O）方法 37
3.3.1 命令窗口區(qū)的輸入和輸出 37
3.3.2 MATLAB 變量的I/O 37
3.3.3 文本文件的讀寫 37
3.3.4 二進制文件的讀寫 38
3.3.5 圖像文件的讀寫 39
第4 章 MATLAB 計算 40
4.1 線性代數(shù) 40
4.1.1 矩陣的基本運算 40
4.1.2 矩陣的特征參數(shù) 41
4.1.3 矩陣的分解及線性方程組求解 41
4.2 多項式及插值 41
4.2.1 多項式表示及運算 41
4.2.2 插值 41
4.3 數(shù)據(jù)分析及統(tǒng)計 42
4.3.1 基本數(shù)據(jù)統(tǒng)計 42
4.3.2 傅里葉分析 42
4.4 微積分 43
第5 章 MATLAB 繪圖 44
5.1 二維數(shù)據(jù) 44
5.1.1 plot 詳解 45
5.1.2 實際操作中的一些重要問題 47
5.1.3 二維數(shù)據(jù)的其他表示方式 51
5.2 三維數(shù)據(jù) 52
5.2.1 三維曲面 52
5.2.2 二維等值線 53
5.3 四維數(shù)據(jù) 57
5.3.1 簡單四維數(shù)據(jù) 57
5.3.2 切片 58
5.3.3 等勢線與等勢面 58
5.4 多維數(shù)據(jù) 60
5.5 MATLAB 繪圖細節(jié) 60
5.5.1 圖形說明 60
5.5.2 顏色問題 62
5.5.3 句柄圖形——控制繪圖的每一個細節(jié) 64
5.6 MATLAB 圖形的輸出 69
5.6.1 輸出方式 70
5.6.2 要注意的幾個問題 70
第6 章 圖形用戶界面 75
6.1 GUI 初步 75
6.1.1 初識GUI 編程 75
6.1.2 GUI 編程要素——控件、消息與回調(diào)函數(shù) 76
6.2 GUI 編程實例 79
6.2.1 問題描述 79
6.2.2 實現(xiàn)過程 80
6.2.3 功能增強 84
下篇 典型力學問題程序?qū)嵺`
第7 章 求解傅科擺的運動軌跡 91
7.1 傅科擺的動力學方程 91
7.2 dsolve 求解常微分方程 92
第8 章 求解滑動擺系統(tǒng)的運動形式 97
8.1 滑動擺的動力學方程 97
8.2 用ode45 求解常微分方程 98
第9 章 可視化一個彈性力學的解析解 102
9.1 對徑受壓圓盤的應(yīng)力分布 102
9.2 應(yīng)力分布的可視化過程 103
9.2.1 數(shù)據(jù)矩陣的生成 103
9.2.2 繪圖中的細節(jié)考慮 103
9.2.3 可視化結(jié)果 104
9.3 動畫顯示加載過程的應(yīng)力變化 106
9.3.1 動畫制作的基本概念 106
9.3.2 兩種生成frame 的方式 107
9.3.3 對徑受壓圓盤加載過程的動畫顯示 110
第10 章 編寫一個簡單的有限元程序 112
10.1 用有限元求解問題的思路和步驟 112
10.1.1 總體思路 112
10.1.2 求解步驟 113
10.2 用MATLAB 編寫簡單有限元程序 116
10.2.1 流程 116
10.2.2 算例實現(xiàn) 116
第11 章 用PDE Toolbox 進行有限元計算 121
11.1 偏微分方程的基本概念 121
11.1.1 三類偏微分方程 121
11.1.2 偏微分方程的3 種邊界條件 121
11.2 PDE Toolbox 求解的基本過程 122
11.2.1 窗口操作界面簡介 123
11.2.2 求解的基本步驟 124
11.3 實例——用PDE Toolbox 求解平面應(yīng)力問題 127
11.3.1 受均布載荷的懸臂梁問題 127
11.3.2 含中心圓孔矩形板的拉伸問題 129
11.4 PDE Toolbox 應(yīng)用深入 133
11.4.1 復雜邊界條件的設(shè)置和復雜載荷的施加 133
11.4.2 數(shù)據(jù)結(jié)果的輸出與保存 134
第12 章 后處理Abaqus 的計算結(jié)果 138
12.1 商業(yè)有限元軟件結(jié)果后處理的必要性 138
12.2 Abaqus 計算結(jié)果的后處理 139
12.2.1 問題描述 139
12.2.2 操作過程 139
第13 章 處理和繪制拉伸實驗的數(shù)據(jù) 146
13.1 拉伸實驗數(shù)據(jù)處理概述 146
13.2 低碳鋼拉伸實驗數(shù)據(jù)處理及繪制 147
13.2.1 目標及要求 147
13.2.2 具體實現(xiàn)過程 147
第14 章 實現(xiàn)一個光學引伸計 152
14.1 光學引伸計 152
14.1.1 引伸計及光學引伸計 152
14.1.2 光學引伸計的實現(xiàn)流程 153
14.2 圖像采集的實現(xiàn) 154
14.2.1 MATLAB 圖像采集工具箱 154
14.2.2 用MATLAB 采集實驗圖像實例 161
14.3 含標記點圖像的處理 164
14.3.1 處理圖像得到應(yīng)變數(shù)據(jù) 165
14.3.2 實際測量中需要考慮的一些細節(jié) 167
14.4 光學引伸計實例 167
14.4.1 數(shù)據(jù)后處理光學引伸計 168
14.4.2 實時測量光學引伸計 169
14.5 光學引伸計測量實例 170
14.5.1 實驗布置與實驗儀器 170
14.5.2 數(shù)據(jù)處理與分析 171
第15 章 求解彈箭起豎發(fā)射的臨界風速 173
15.1 臨界風速求解計算 173
15.2 計算過程的MATLAB 實現(xiàn) 174
第16 章 計算發(fā)射平臺上彈箭傾倒后的運動規(guī)律 177
16.1 彈箭傾倒運動模型 177
16.2 運動學方程求解過程的MATLAB 實現(xiàn) 178
16.3 彈箭傾倒過程的圖形化編程 179
第17 章 計算彈箭吊裝意外跌落的運動規(guī)律 185
17.1 單側(cè)吊索脫落簡化力學模型和常微分方程 185
17.2 運動學方程求解過程的MATLAB 實現(xiàn) 187
17.3 吊裝跌落過程的圖形化編程 187
第18 章 求解熱沖擊作用下彈藥的溫度場 195
18.1 彈藥熱沖擊作用下結(jié)構(gòu)模型簡化 195
18.2 彈藥熱沖擊作用下傳熱方程設(shè)置 196
18.3 彈藥熱沖擊作用下溫度場可視化 197
參考文獻 202