本书系统讲述了扩展有限单元法的理论模型、有限元格式和计算方法，详细介绍了扩展有限单元法在曲面壳体上的裂纹任意扩展、双材料亚界面裂纹扩展问题、三维聚合物夹杂复合材料振动衰减模拟和两相流模拟等领域中的应用，以及扩展有限元相关课题的最新研究进展。 本书适合力学、土木、机械和航天航空等专业的教师、科研人员、研究生和高年级本科生阅读，也可供广大有限元软件的使用者参考。

1995年获爱尔兰国立大学都柏林大学院博士学位。清华大学航天航空学院教授和博士生导师，院党委书记，清华大学国家级力学实验教学示范中心主任。从事固体力学、飞行器结构力学、断裂力学和非线性有限元的研究。发表学术论文190多篇，其中被SCI收录70篇、EI收录50篇，编著和译著出版学术专著15部（600多万字），国际学术会议论文集2部，获2项计算机软件著作权。2001年获得中国高校科学技术奖自然科学二等奖，2006年获北京市教育创新标兵荣誉称号，2007年获国防科学技术进步奖一等奖，2008年获北京市教育教学成果奖一等奖。2009年获高等教育国家级教学成果奖一等奖。

20世纪90年代末，基于有限元和断裂力学理论发展的扩展有限单元法（extended finite element method，XFEM）诞生，它是为了解决复杂断裂问题而提出的一种新的计算方法，迅即成为国际力学领域的研究热点。XFEM不仅可以模拟穿过单元的任意扩展裂纹，还可以用来模拟含孔洞和夹杂的非均质材料。在裂纹两侧间断的是位移，而在夹杂和两相材料两侧间断的是应变，这两种情况分别被定义为强间断和弱间断，在XFEM计算时只要采用不同形式的形函数即可对它们进行精确捕捉，对于各种形状、沿任意路径扩展的裂纹尤其具有明显的精确性与高效性。 90年代初期，本书第一作者在爱尔兰国立大学都柏林大学攻读博士论文期间，完成了天然气管道裂纹动态扩展的有限元方法和程序研究，同时希望模拟裂纹在三维实体和曲面壳体中任意扩展，真实地实现裂纹扩展的自然选择，再现结构“原生态”的失效行为。2011年，这个愿望通过成斌斌（本书第三作者）的博士论文得以实现，形成了自主知识产权的程序。本书第二作者柳占立是本书第一作者的博士研究生，于2009年获得博士学位，其研究论文《微尺度晶体塑性变形的离散位错和非局部理论研究》于2011年获得全国百篇优秀博士论文，然后师从美国西北大学的国际计算力学大师Belytschko院士从事博士后的研究，发展XFEM的动态扩展裂纹算法，及其在非均质材料及复合材料模拟中的应用，研究了裂纹和孔洞及夹杂的相互作用，以及超声波在三维实体的颗粒增强和短纤维夹杂复合材料中的传播。本书第四作者廖剑晖的博士论文部分内容为XFEM在两相流模拟中的应用。我们师生四人合著，以本课题组近几年的研究成果形成了本书的...