前 言
为了满足我国“大型飞机”重大专项对飞机研制人才的迫切需求，上海交通大学在上海市政府的大力支持下，启动了“上海交通大学大型民机创新工程”项目。本书作为该项目三个子项目之一的“人才工程”配套内容，于2008年初正式立项，并在2009年春季和秋季两个学期的飞行器设计研究生“特班”得以试用和完善。
众所周知，工程结构中的许多力学问题，从本质上讲都是非线性的。结构力学中的线性假设，是早期（19世纪中叶）受当时计算工具和计算方法的限制而不得不对实际问题所做的一种简化。由于现代飞机结构日趋大型、整体、复杂化，而且许多主承力构件还大量采用了先进复合材料，使得许多结构件在高载、高温和高压条件下呈现出一系列复杂的非线性现象。因此，对飞机结构进行非线性分析是十分必要的。有限元法是求解结构力学中非线性问题最好、最有效的数值方法，大型、高速计算机和成熟、有效的计算软件也使得结构的非线性分析成为可能。
近年来，我国从国外引进的大型通用结构分析软件较多，如NASTRAN、 MARC、 ABAQUS等，这些软件已经在我国航空航天相关科研院所得到普遍使用，且大多具备较强的非线性分析功能。但是，现有的科研、技术人员对这些软件的非线性分析功能的使用与开发还很不够，其主要原因是缺乏非线性分析的基础理论知识。为了帮助他们了解非线性问题的力学原理以及非线性有限元分析方法，看懂相关文献资料，很好地使用和开发现有的通用商业软件，解决非线性结构分析问题，本书作者以其在大连理工大学和沈阳飞机设计研究所工作期间的教学讲义和相关科研成果为基础，并结合最近几年的工程应用需求编写了这本教材。
本书在编写过程中，考虑主要阅读对象是工科专业的硕士研究生。因此，本书内容在理论上偏重基本概念，并举一反三，方法上力求反映新近成果，应用上紧密结合航空工程特别是飞机结构，并给出具体实施的方法和步骤，在表达上力求深入浅出，方便读者学习。
本书共分为8章。第1章简要介绍非线性问题的分类和一些基本概念，使读者对非线性问题有个概貌了解和粗浅认识。同时，对线性有限元方法的基本原理做了简要回顾。第2章介绍了材料非线性的本构关系，重点是一般工程材料的塑性本构理论，包括屈服、强化、加卸载准则和塑性流动法则。第3章讲述了弹塑性有限元方法的实施办法和具体步骤。第4章从工程应用的角度，给出了以增量/迭代型为主的非线性方程组的求解方法和步骤，还介绍了能跟踪非线性过程的弧长法。第5章阐述了大变形条件下几何非线性基本方程的Lagrange描述和应力、应变度量。第6章给出了几何非线性理论与求解方法的具体实施步骤和过程。第7和第8章是结构非线性稳定性分析和在飞机结构分析中的应用。结构非线性稳定性分析是几何非线性理论在工程应用中的衍生学科，也是作者科研工作的主要领域。
为了使读者深入理解本教程的基本理论和方法，具体了解非线性有限元分析的实施过程，最后还附有三个教学程序，可供研究生学习和用作数值试验。这三个教学程序的整理和编写工作是由大连理工大学徐胜利博士完成的。
本书除可作为飞机结构强度专业硕士班教材外，还可用作高等工科院校工程学科研究生、高年级本科生的教材或参考书，也可作为广大工程技术人员学习非线性有限元分析方法的参考书。由于作者知识面和学术水平有限，书中存在的不足之处，敬请批评指正。
最后，感谢大连理工大学和上海交通大学上过这门课的历届研究生为本书的电子文档所做的工作。
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