力学专业程序实践 用MATLAB解决力学问题的方法与实例 第2版
作者：聂建新，马沁巍，马少鹏 编著
出版时间：2019年版
丛编项： 普通高等教育“十三五”规划教材
内容简介
　　本教材分为上下两篇，上篇针对力学数据处理的特点介绍了MATLAB※核心的内容，包括MATLAB编程、计算和绘图；下篇以项目的方式介绍了用MATLAB解决理论力学、弹性力学、计算力学、实验力学以及兵器科学与技术等学科典型问题的方法、思路以及实例。本教材可作为高等院校力学专业或航天航空、机械类专业本科生和研究生的参考教材，亦可为相关专业的教师和研究人员提供参考。
目录
目 录
上篇 MATLAB 使用初步
第1 章 MATLAB 简介 3
1.1 MATLAB 的功能 3
1.1.1 “language”——MATLAB 是一种语言 3
1.1.2 “computing”——MATLAB 可以用来计算 4
1.1.3 “visualization”——MATLAB 是数据可视化工具 6
1.2 MATLAB 的体系 7
1.2.1 MATLAB 主体部分 7
1.2.2 MATLAB 工具箱 8
1.3 MATLAB 的特点 8
1.3.1 MATLAB 的优势 8
1.3.2 MATLAB 的劣势 11
第2 章 MATLAB 快速入门 13
2.1 Help yourself 13
2.1.1 Help 浏览器 13
2.1.2 Help 命令 15
2.2 MATLAB 操作简述 16
2.2.1 MATLAB 界面 16
2.2.2 MATLAB Editor 21
第3 章 MATLAB 编程 25
3.1 数据的表述 25
3.1.1 数据类型 25
3.1.2 数据结构 26
3.2 基本程序结构语法 33
3.2.1 程序构成 33
3.2.2 选择结构和循环结构的语法 35
3.3 输入/输出（I/O）方法 37
3.3.1 命令窗口区的输入和输出 37
3.3.2 MATLAB 变量的I/O 37
3.3.3 文本文件的读写 37
3.3.4 二进制文件的读写 38
3.3.5 图像文件的读写 39
第4 章 MATLAB 计算 40
4.1 线性代数 40
4.1.1 矩阵的基本运算 40
4.1.2 矩阵的特征参数 41
4.1.3 矩阵的分解及线性方程组求解 41
4.2 多项式及插值 41
4.2.1 多项式表示及运算 41
4.2.2 插值 41
4.3 数据分析及统计 42
4.3.1 基本数据统计 42
4.3.2 傅里叶分析 42
4.4 微积分 43
第5 章 MATLAB 绘图 44
5.1 二维数据 44
5.1.1 plot 详解 45
5.1.2 实际操作中的一些重要问题 47
5.1.3 二维数据的其他表示方式 51
5.2 三维数据 52
5.2.1 三维曲面 52
5.2.2 二维等值线 53
5.3 四维数据 57
5.3.1 简单四维数据 57
5.3.2 切片 58
5.3.3 等势线与等势面 58
5.4 多维数据 60
5.5 MATLAB 绘图细节 60
5.5.1 图形说明 60
5.5.2 颜色问题 62
5.5.3 句柄图形——控制绘图的每一个细节 64
5.6 MATLAB 图形的输出 69
5.6.1 输出方式 70
5.6.2 要注意的几个问题 70
第6 章 图形用户界面 75
6.1 GUI 初步 75
6.1.1 初识GUI 编程 75
6.1.2 GUI 编程要素——控件、消息与回调函数 76
6.2 GUI 编程实例 79
6.2.1 问题描述 79
6.2.2 实现过程 80
6.2.3 功能增强 84
下篇 典型力学问题程序实践
第7 章 求解傅科摆的运动轨迹 91
7.1 傅科摆的动力学方程 91
7.2 dsolve 求解常微分方程 92
第8 章 求解滑动摆系统的运动形式 97
8.1 滑动摆的动力学方程 97
8.2 用ode45 求解常微分方程 98
第9 章 可视化一个弹性力学的解析解 102
9.1 对径受压圆盘的应力分布 102
9.2 应力分布的可视化过程 103
9.2.1 数据矩阵的生成 103
9.2.2 绘图中的细节考虑 103
9.2.3 可视化结果 104
9.3 动画显示加载过程的应力变化 106
9.3.1 动画制作的基本概念 106
9.3.2 两种生成frame 的方式 107
9.3.3 对径受压圆盘加载过程的动画显示 110
第10 章 编写一个简单的有限元程序 112
10.1 用有限元求解问题的思路和步骤 112
10.1.1 总体思路 112
10.1.2 求解步骤 113
10.2 用MATLAB 编写简单有限元程序 116
10.2.1 流程 116
10.2.2 算例实现 116
第11 章 用PDE Toolbox 进行有限元计算 121
11.1 偏微分方程的基本概念 121
11.1.1 三类偏微分方程 121
11.1.2 偏微分方程的3 种边界条件 121
11.2 PDE Toolbox 求解的基本过程 122
11.2.1 窗口操作界面简介 123
11.2.2 求解的基本步骤 124
11.3 实例——用PDE Toolbox 求解平面应力问题 127
11.3.1 受均布载荷的悬臂梁问题 127
11.3.2 含中心圆孔矩形板的拉伸问题 129
11.4 PDE Toolbox 应用深入 133
11.4.1 复杂边界条件的设置和复杂载荷的施加 133
11.4.2 数据结果的输出与保存 134
第12 章 后处理Abaqus 的计算结果 138
12.1 商业有限元软件结果后处理的必要性 138
12.2 Abaqus 计算结果的后处理 139
12.2.1 问题描述 139
12.2.2 操作过程 139
第13 章 处理和绘制拉伸实验的数据 146
13.1 拉伸实验数据处理概述 146
13.2 低碳钢拉伸实验数据处理及绘制 147
13.2.1 目标及要求 147
13.2.2 具体实现过程 147
第14 章 实现一个光学引伸计 152
14.1 光学引伸计 152
14.1.1 引伸计及光学引伸计 152
14.1.2 光学引伸计的实现流程 153
14.2 图像采集的实现 154
14.2.1 MATLAB 图像采集工具箱 154
14.2.2 用MATLAB 采集实验图像实例 161
14.3 含标记点图像的处理 164
14.3.1 处理图像得到应变数据 165
14.3.2 实际测量中需要考虑的一些细节 167
14.4 光学引伸计实例 167
14.4.1 数据后处理光学引伸计 168
14.4.2 实时测量光学引伸计 169
14.5 光学引伸计测量实例 170
14.5.1 实验布置与实验仪器 170
14.5.2 数据处理与分析 171
第15 章 求解弹箭起竖发射的临界风速 173
15.1 临界风速求解计算 173
15.2 计算过程的MATLAB 实现 174
第16 章 计算发射平台上弹箭倾倒后的运动规律 177
16.1 弹箭倾倒运动模型 177
16.2 运动学方程求解过程的MATLAB 实现 178
16.3 弹箭倾倒过程的图形化编程 179
第17 章 计算弹箭吊装意外跌落的运动规律 185
17.1 单侧吊索脱落简化力学模型和常微分方程 185
17.2 运动学方程求解过程的MATLAB 实现 187
17.3 吊装跌落过程的图形化编程 187
第18 章 求解热冲击作用下弹药的温度场 195
18.1 弹药热冲击作用下结构模型简化 195
18.2 弹药热冲击作用下传热方程设置 196
18.3 弹药热冲击作用下温度场可视化 197
参考文献 202





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