ANSYS 16.0土木工程有限元分析从入门到精通PDF电子书下载

第1章 有限元法ANSYS简介 1

1.1 有限元法的分析过程 2

1.2 ANSYS 16.0的安装与启动 4

1.2.1 系统要求 4

1.2.2 设置运行参数 4

1.2.3 启动与退出 7

1.3 ANSYS文件系统 8

1.3.1 文件类型 8

1.3.2 文件管理 9

1.4 ANSYS分析过程 12

1.4.1 建立模型 13

1.4.2 加载求解 15

1.4.3 查看计算结果 19

第2章 ANSYS 16.0图形用户界面 20

2.1 ANSYS 16.0图形用户界面的组成 21

2.2 启动图形用户界面 22

2.3 通用菜单 22

2.3.1 文件菜单 23

2.3.2 选取菜单 24

2.3.3 列表菜单 27

2.3.4 绘图菜单 31

2.3.5 绘图控制菜单 31

2.3.6 工作平面菜单 38

2.3.7 参量菜单 40

2.3.8 宏菜单 43

2.3.9 菜单控制菜单 44

2.3.10 帮助菜单 45

2.4 输入窗口 46

2.5 主菜单 47

2.5.1 优选项 48

2.5.2 预处理器 48

2.5.3 求解器 52

2.5.4 通用后处理器 55

2.5.5 时间历程后处理器 58

2.5.6 概率设计和辐射选项 60

2.5.7 记录编辑器 60

2.6 输出窗口 61

2.7 工具条 61

2.8 图形窗口 62

2.8.1 图形显示 62

2.8.2 多窗口绘图 64

2.8.3 增强图形显示 66

第3章 建立实体模型 68

3.1 坐标系简介 69

3.1.1 总体坐标系和局部坐标系 69

3.1.2 显示坐标系 71

3.1.3 节点坐标系 71

3.1.4 单元坐标系 72

3.1.5 结果坐标系 73

3.2 工作平面的使用和操作 73

3.2.1 定义一个新的工作平面 74

3.2.2 控制工作平面的显示和样式 74

3.2.3 移动工作平面 74

3.2.4 旋转工作平面 74

3.2.5 还原一个已定义的工作平面 75

3.3 布尔操作 75

3.3.1 布尔运算操作 75

3.3.2 布尔运算的设置 76

3.3.3 布尔运算之后的图元编号 77

3.3.4 交运算 77

3.3.5 两两相交运算 78

3.3.6 加运算 79

3.3.7 减运算 79

3.3.8 利用工作平面进行减运算 79

3.3.9 搭接运算 81

3.3.10 分割运算 81

3.3.11 粘接运算 82

3.4 自底向上创建几何模型 82

3.4.1 关键点 82

3.4.2 硬点 84

3.4.3 线 85

3.4.4 面 87

3.4.5 体 89

3.4.6 自底向上建模实例 91

3.5 自顶向下创建几何模型（体素） 99

3.5.1 创建面体素 99

3.5.2 创建实体体素 99

3.5.3 自顶向下建模实例 102

第4章 划分网格 110

4.1 有限元网格概论 111

4.2 设定单元属性 111

4.2.1 生成单元属性表 111

4.2.2 在划分网格之前分配单元属性 112

4.3 网格划分的控制 114

4.3.1 ANSYS网格划分工具 114

4.3.2 映射网格划分中单元的默认尺寸 116

4.3.3 局部网格划分控制 118

4.3.4 内部网格划分控制 118

4.3.5 生成过渡棱锥单元 120

4.3.6 将退化的四面体单元转化为非退化的形式 120

4.3.7 执行层网格划分 121

4.4 自由网格划分和映射网格划分控制 122

4.4.1 自由网格划分 122

4.4.2 映射网格划分 123

4.5 延伸和扫略生成有限元模型 127

4.5.1 延伸生成网格 127

4.5.2 扫略生成网格 129

4.6 修正有限元模型 131

4.6.1 局部细化网格 132

4.6.2 移动和复制节点和单元 134

4.6.3 控制面、线和单元的法向 134

4.6.4 修改单元属性 136

4.7 编号控制 136

4.7.1 合并重复项 137

4.7.2 编号压缩 138

4.7.3 设定起始编号 138

4.7.4 编号偏差 139

第5章 施加载荷 140

5.1 载荷概论 141

5.1.1 什么是载荷 141

5.1.2 载荷步、子步和平衡迭代 142

5.1.3 时间参数 143

5.1.4 阶跃载荷与坡道载荷 143

5.2 施加载荷 144

5.2.1 实体模型载荷与有限单元载荷 144

5.2.2 施加载荷 145

5.2.3 利用表格来施加载荷 150

5.2.4 轴对称载荷与反作用力 152

5.2.5 利用函数来施加载荷和边界条件 153

5.3 设定载荷步选项 155

5.3.1 通用选项 155

5.3.2 非线性选项 158

5.3.3 动力学分析选项 159

5.3.4 输出控制 159

5.3.5 毕－萨选项 160

5.3.6 谱分析选项 161

5.3.7 创建多载荷步文件 161

第6章 求解 163

6.1 求解概论 164

6.1.1 使用直接求解法 165

6.1.2 使用稀疏矩阵直接解法求解器 165

6.1.3 使用雅可比共轭梯度法求解器 165

6.1.4 使用不完全分解共轭梯度法求解器 166

6.1.5 使用预条件共轭梯度法求解器 166

6.1.6 使用自动迭代解法选项 167

6.1.8 获得解答 167

6.2 利用特定的求解控制器来指定求解类型 168

6.2.1 使用简化求解菜单选项 168

6.2.2 使用求解控制对话框 169

6.3 多载荷步求解 170

6.3.1 多重求解法 170

6.3.2 使用载荷步文件法 170

6.3.3 使用数组参数法（矩阵参数法） 171

6.4 重新启动分析 173

6.4.1 重新启动一个分析 173

6.4.2 多载荷步文件的重启动分析 177

6.5 预测求解时间和估计文件大小 178

6.5.1 估计运算时间 179

6.5.2 估计文件的大小 179

6.5.3 估计内存需求 179

第7章 后处理 180

7.1 后处理概述 181

7.1.1 后处理 181

7.1.2 结果文件 181

7.1.3 后处理可用的数据类型 182

7.2 通用后处理器（POST1） 182

7.2.1 将数据结果读入数据库 182

7.2.2 列表显示结果 183

7.2.3 图像显示结果 191

7.2.4 映射结果到某一路径上 197

7.2.5 表面操作 202

7.2.6 将结果旋转到不同坐标系中显示 205

7.3 时间历程后处理（POST26） 207

7.3.1 定义和储存POST26变量 207

7.3.2 检查变量 209

7.3.3 POST26后处理器的其他功能 211

第8章 APDL及土木工程中常用单元简介 213

8.1 APDL简介 214

8.1.1 APDL概述 214

8.1.2 参数定义 214

8.1.3 流程控制 215

8.1.4 宏 216

8.1.5 函数和表达式 218

8.1.6 APDL应用实例 218

8.2 土木工程常用ANSYS单元 221

8.2.1 杆（LINK）单元 221

8.2.2 弹簧（COMBIN）单元 226

8.2.3 梁（BEAM）单元 228

8.2.4 平面（PLANE）单元 235

8.2.5 壳（SHELL）单元 239

8.2.6 质量（MASS21）单元 242

8.2.7 实体（SOLID）单元 243

第9章 ANSYS桥梁工程应用实例分析 245

9.1 引言 246

9.2 典型桥梁分析模拟过程 246

9.2.1 创建物理环境 246

9.2.2 建模、指定特性、分网 250

9.2.3 施加边界条件和载荷 252

9.2.4 求解 253

9.2.5 后处理（查看计算结果） 259

9.3 钢桁架桥静力受力分析 262

9.3.1 问题描述 263

9.3.2 GUI操作方法 263

9.3.3 命令流实现 277

9.4 钢桁架桥模态分析 277

9.4.1 问题描述 277

9.4.2 GUI操作方法 277

9.4.3 命令流实现 282

第10章 ANSYS边坡工程应用实例分析 283

10.1 边坡工程概述 284

10.1.1 边坡工程 284

10.1.2 边坡变形破坏基本原理 284

10.1.3 影响边坡稳定性的因素 285

10.1.4 边坡稳定性的分析方法 285

10.2 ANSYS边坡稳定性分析步骤 287

10.2.1 创建物理环境 287

10.2.2 建立模型和划分网格 289

10.2.3 施加约束和荷载 289

10.2.4 求解 290

10.2.5 后处理 290

10.2.6 补充说明 290

10.3 ANSYS边坡稳定性实例分析 290

10.3.1 实例描述 290

10.3.2 GUI操作方法 291

10.3.3 计算结果分析 318

10.3.4 命令流实现 318

第11章 ANSYS水利工程应用实例分析 319

11.1 水利工程概述 320

11.2 ANSYS重力坝抗震性能分析步骤 320

11.2.1 创建物理环境 321

11.2.2 建立模型和划分网格 323

11.2.3 施加约束和荷载 323

11.2.4 求解 324

11.2.5 后处理 326

11.3 ANSYS重力坝抗震性能实例分析 326

11.3.1 实例介绍 326

11.3.2 GUI操作方法 327

11.3.3 命令流实现 353

第12章 ANSYS隧道工程应用实例分析 354

12.1 隧道工程相关概念 355

12.1.1 隧道工程设计模型 355

12.1.2 隧道结构的数值计算方法 357

12.1.3 隧道荷载 358

12.2 隧道施工过程ANSYS模拟的实现 358

12.2.1 单元生死 358

12.2.2 DP材料模型 363

12.3 ANSYS隧道结构受力实例分析 366

12.3.1 ANSYS隧道结构受力分析步骤 366

12.3.2 实例描述 370

12.3.3 GUI操作方法 371

12.3.4 命令流实现 390

12.4 ANSYS隧道开挖模拟实例分析 391

12.4.1 实例描述 391

12.4.2 ANSYS模拟施工步骤 391

12.4.3 GUI操作方法 392

12.4.4 命令流实现 441

第13章 ANSYS房屋建筑工程应用实例分析 442

13.1 引言 443

13.2 建筑结构分析模拟过程 443

13.2.1 创建物理环境 443

13.2.2 建模、指定特性、分网 447

13.2.3 施加边界条件和载荷 448

13.2.4 求解 449

13.2.5 后处理（查看计算结果） 456

13.3 三层框架结构地震响应分析 458

13.3.1 问题描述 458

13.3.2 GUI操作方法 459

13.3.3 命令流实现 471

13.4 框架结构模拟建模 471

13.4.1 问题描述 471

13.4.2 GUI操作方法 471

13.4.3 命令流实现 479