ANSYS 13.0土木工程应用十日通PDF电子书下载

第1章 ANSYS 13.0入门 1

1.1 有限单元法简介 1

1.1.1 有限单元法的基本思想 1

1.1.2 有限单元法的基本概念 2

1.2 有限元法的分析过程 5

1.3 ANSYS简介 6

1.3.1 ANSYS发展过程 6

1.3.2 ANSYS使用环境 7

1.3.3 ANSYS软件的功能 7

1.4 ANSYS 13.0的安装与启动 12

1.4.1 系统要求 12

1.4.2 设置运行参数 13

1.4.3 启动与退出 15

1.5 ANSYS文件系统 17

1.5.1 文件类型 17

1.5.2 文件管理 18

1.6 ANSYS分析过程 21

1.6.1 建立模型 22

1.6.2 加载并求解 22

1.6.3 后处理 22

1.7 本章小结 23

第2章 ANSYS 13.0图形用户界面 24

2.1 ANSYS 13.0图形用户界面的组成 24

2.2 启动图形用户界面 25

2.3 对话框及其组件 26

2.3.1 文本框 26

2.3.2 单选列表 26

2.3.3 双列选择列表 27

2.3.4 标签对话框 27

2.3.5 选取框 27

2.4 通用菜单 28

2.4.1 文件菜单 29

2.4.2 选取菜单 31

2.4.3 列表菜单 33

2.4.4 绘图菜单 37

2.4.5 绘图控制菜单 38

2.4.6 工作平面菜单 45

2.4.7 参量菜单 47

2.4.8 宏菜单 49

2.4.9 菜单控制菜单 50

2.4.10 帮助菜单 51

2.5 输入窗口 52

2.6 主菜单 53

2.6.1 优选项 54

2.6.2 预处理器 54

2.6.3 求解器 59

2.6.4 通用后处理器 62

2.6.5 时间历程后处理器 65

2.6.6 拓扑优化器 66

2.6.7 优化器 67

2.6.8 概率设计和辐射选项 67

2.6.9 运行时间估计量 67

2.6.10 记录编辑器 68

2.7 输出窗口 69

2.8 工具条 70

2.9 图形窗口 70

2.9.1 图形显示 71

2.9.2 多窗口绘图 72

2.9.3 增强图形显示 75

2.10 个性化界面 76

2.10.1 改变字体和颜色 76

2.10.2 改变GUI的启动菜单显示 77

2.10.3 改变菜单链接和对话框 77

2.11 ANSYS中常用操作 77

2.11.1 拾取操作 77

2.11.2 显示操作 79

2.12 分析步骤示例——工字钢悬臂梁静力分析 81

2.12.1 分析问题 81

2.12.2 建立有限元模型 81

2.12.3 施加载荷 86

2.12.4 进行求解 88

2.12.5 后处理 88

2.13 本章小结 90

第3章 几何建模 91

3.1 坐标系简介 91

3.1.1 总体和局部坐标系 92

3.1.2 显示坐标系 94

3.1.3 节点坐标系 94

3.1.4 单元坐标系 96

3.1.5 结果坐标系 96

3.2 工作平面的使用 96

3.2.1 定义一个新的工作平面 97

3.2.2 控制工作平面的显示和样式 98

3.2.3 移动工作平面 98

3.2.4 旋转工作平面 98

3.2.5 还原一个已定义的工作平面 98

3.2.6 工作平面的高级用途 99

3.3 布尔操作 101

3.3.1 布尔运算的设置 101

3.3.2 布尔运算之后的图元编号 102

3.3.3 交运算 102

3.3.4 两两相交 103

3.3.5 相加 104

3.3.6 相减 104

3.3.7 利用工作平面做减运算 106

3.3.8 搭接 106

3.3.9 分割 107

3.3.10 粘接（或合并） 107

3.4 编辑几何模型 107

3.4.1 按照样本生成图元 108

3.4.2 由对称映像生成图元 109

3.4.3 将样本图元转换坐标系 109

3.4.4 实体模型图元的缩放 110

3.5 自底向上创建几何模型 111

3.5.1 关键点 111

3.5.2 硬点 113

3.5.3 线 114

3.5.4 面 116

3.5.5 体 117

3.6 实例——托架的实体建模 119

3.6.1 分析实例描述 119

3.6.2 建立模型 119

3.6.3 命令流方式 124

3.7 自顶向下创建几何模型（体素） 126

3.7.1 创建面体素 126

3.7.2 创建实体体素 127

3.8 实例——支座的实体建模 128

3.8.1 GUI方式 129

3.8.2 命令流方式 136

3.9 从IGES文件中将几何模型导入到ANSYS 138

3.10 本章小结 139

第4章 划分网格 140

4.1 有限元网格概论 140

4.2 设定单元属性 141

4.2.1 生成单元属性表 141

4.2.2 在划分网格前分配单元属性 142

4.3 网格划分的控制 144

4.3.1 ANSYS网格划分工具（MeshTool） 144

4.3.2 单元形状 145

4.3.3 选择自由或映射网格划分 145

4.3.4 控制单元边中节点的位置 146

4.3.5 划分自由网格时的单元尺寸控制（SmartSizing） 146

4.3.6 映射网格划分中单元的默认尺寸 147

4.3.7 局部网格划分控制 147

4.3.8 内部网格划分控制 149

4.3.9 生成过渡棱锥单元 151

4.3.10 将退化的四面体单元转化为非退化的形式 152

4.3.11 执行层网格划分 152

4.4 自由网格划分和映射网格划分控制 153

4.4.1 自由网格划分 153

4.4.2 映射网格划分 154

4.5 给实体模型划分有限元网格 159

4.5.1 用xMESH命令生成网格 159

4.5.2 生成带方向节点的梁单元网格 160

4.5.3 在分界线或者分界面处生成单位厚度的界面单元 161

4.6 实例——托架的网格划分 162

4.6.1 GUI方式 162

4.6.2 命令流方式 165

4.7 延伸和扫略生成有限元模型 167

4.7.1 延伸（Extrude）生成网格 167

4.7.2 扫略（VSWEEP）生成网格 169

4.8 修正有限元模型 172

4.8.1 局部细化网格 172

4.8.2 移动和复制节点和单元 175

4.8.3 控制面、线和单元的法向 176

4.8.4 修改单元属性 177

4.9 直接通过节点和单元生成有限元模型 178

4.9.1 节点 178

4.9.2 单元 180

4.10 编号控制 182

4.10.1 合并重复项 182

4.10.2 编号压缩 183

4.10.3 设定起始编号 184

4.10.4 编号偏差 185

4.11 实例——支座的网格划分 185

4.11.1 GUI方式 185

4.11.2 命令流方式 191

4.12 本章小结 193

第5章 施加载荷 194

5.1 载荷概论 194

5.1.1 什么是载荷 194

5.1.2 载荷步、子步和平衡迭代 195

5.1.3 时间参数 196

5.1.4 阶跃载荷与坡道载荷 197

5.2 施加载荷 197

5.2.1 实体模型载荷与有限单元载荷 198

5.2.2 施加载荷 198

5.2.3 轴对称载荷与反作用力 204

5.2.4 利用表格来施加载荷 204

5.2.5 利用函数来施加载荷和边界条件 207

5.3 设定载荷步选项 209

5.3.1 通用选项 209

5.3.2 动力学分析选项 213

5.3.3 非线性选项 214

5.3.4 输出控制 214

5.3.5 Biot-Savart选项 215

5.3.6 谱分析选项 216

5.3.7 创建多载荷步文件 216

5.4 实例——托架的载荷和约束施加 217

5.4.1 GUI方式 218

5.4.2 命令流方式 219

5.5 本章小结 220

第6章 求解 221

6.1 求解概论 221

6.1.1 使用直接求解法 222

6.1.2 使用稀疏矩阵直接解法求解器 222

6.1.3 使用雅克比共轭梯度法求解器 223

6.1.4 使用不完全分解共轭梯度法求解器 223

6.1.5 使用预条件共轭梯度法求解器 223

6.1.6 使用自动迭代解法选项 224

6.1.7 获得解答 225

6.2 利用特定的求解控制器来指定求解类型 225

6.2.1 使用Abridged Solution菜单选项 225

6.2.2 使用求解控制对话框 226

6.3 多载荷步求解 227

6.3.1 多重求解法 227

6.3.2 使用载荷步文件法 228

6.3.3 使用数组参数法（矩阵参数法） 229

6.4 重新启动分析 230

6.4.1 重新启动一个分析 231

6.4.2 多载荷步文件的重启动分析 234

6.5 预测求解时间和估计文件大小 236

6.5.1 估计运算时间 236

6.5.2 估计文件的大小 237

6.5.3 估计内存需求 237

6.6 实例——托架模型求解 237

6.7 本章小结 238

第7章 后处理 239

7.1 后处理概述 239

7.1.1 什么是后处理 239

7.1.2 结果文件 240

7.1.3 后处理可用的数据类型 240

7.2 通用后处理器（POST1） 241

7.2.1 将数据结果读入数据库 241

7.2.2 图像显示结果 248

7.2.3 列表显示结果 255

7.2.4 表面操作 262

7.2.5 映射结果到某一路径上 266

7.2.6 将结果旋转到不同坐标系中显示 272

7.3 时间历程后处理（POST26） 274

7.3.1 定义和储存POST26变量 274

7.3.2 检查变量 276

7.3.3 POST26后处理器的其他功能 279

7.4 实例——托架计算结果后处理 280

7.4.1 GUI方式 280

7.4.2 命令流方式 282

7.5 本章小结 282

第8章 结构静力学分析 283

8.1 结构静力学概论 283

8.2 结构静力学分析的基本步骤 283

8.2.1 建立模型 284

8.2.2 设置求解控制选项 284

8.2.3 设置其他求解选项 287

8.2.4 施加载荷 292

8.2.5 求解 294

8.2.6 检查结果 295

8.3 实例——悬臂梁的横向剪切应力分析 296

8.3.1 问题的描述 296

8.3.2 GUI路径模式 297

8.3.3 命令流模式 309

8.4 本章小结 312

第9章 模态分析 313

9.1 模态分析概论 313

9.2 模态分析的基本步骤 313

9.2.1 建模 314

9.2.2 加载及求解 314

9.2.3 扩展模态 317

9.2.4 观察结果和后处理 319

9.3 实例——钢桁架桥模态分析 319

9.3.1 问题描述 319

9.3.2 GUI操作方法 320

9.3.3 命令流实现 337

9.4 本章小结 340

第10章 谐响应分析 341

10.1 谐响应分析概论 341

10.1.1 完全法（Full Method） 342

10.1.2 减缩方法（Reduced Method） 342

10.1.3 模态叠加法（Mode Superposition Method） 343

10.1.4 3种方法的共同局限性 343

10.2 谐响应分析的基本步骤 343

10.2.1 建立模型（前处理） 343

10.2.2 加载和求解 344

10.2.3 观察模型（后处理） 350

10.3 实例——简支梁的谐响应分析 351

10.3.1 分析问题 352

10.3.2 建立模型 352

10.3.3 查看结果 365

10.3.4 命令流模式 367

10.4 本章小结 369

第11章 瞬态动力学分析 370

11.1 瞬态动力学概论 370

11.1.1 完全法（Full Method） 371

11.1.2 模态叠加法（Mode Superposition Method） 371

11.1.3 减缩法（Reduced Method） 371

11.2 瞬态动力学的基本步骤 372

11.2.1 前处理（建模和分网） 372

11.2.2 建立初始条件 372

11.2.3 设定求解控制器 373

11.2.4 设定其他求解选项 375

11.2.5 施加载荷 376

11.2.6 设定多载荷步 376

11.2.7 瞬态求解 378

11.2.8 后处理 378

11.3 实例——隧道结构受力实例分析 380

11.3.1 ANSYS隧道结构受力分析步骤 380

11.3.2 实例描述 384

11.3.3 GUI操作方法 385

11.3.4 命令流实现 407

11.4 本章小结 412

第12章 谱分析 413

12.1 谱分析概论 413

12.1.1 响应谱 413

12.1.2 动力设计分析方法（DDAM） 413

12.1.3 功率谱密度（PSD） 414

12.2 谱分析的基本步骤 414

12.2.1 前处理 414

12.2.2 模态分析 415

12.2.3 谱分析 415

12.2.4 扩展模态 418

12.2.5 合并模态 419

12.2.6 后处理 421

12.3 实例——三层框架结构地震响应分析 422

12.3.1 问题描述 422

12.3.2 GUI操作方法 423

12.3.3 命令流实现 435

12.4 本章小结 438

第13章 非线性分析 439

13.1 非线性分析概论 439

13.1.1 非线性行为的原因 440

13.1.2 非线性分析的基本信息 440

13.1.3 几何非线性 442

13.1.4 材料非线性 444

13.1.5 其他非线性问题 447

13.2 非线性分析的基本步骤 448

13.2.1 前处理（建模和分网） 448

13.2.2 设置求解控制器 448

13.2.3 设定其他求解选项 450

13.2.4 加载 452

13.2.5 求解 452

13.2.6 后处理 452

13.3 实例——螺栓的蠕变分析 454

13.3.1 问题描述 454

13.3.2 GUI路径模式 455

13.3.3 命令流 462

13.4 本章小结 463

第14章 结构屈曲分析 464

14.1 结构屈曲概论 464

14.2 结构屈曲分析的基本步骤 464

14.2.1 前处理 465

14.2.2 获得静力解 465

14.2.3 获得特征值屈曲解 465

14.2.4 扩展解 467

14.2.5 后处理（观察结果） 469

14.3 实例——框架结构的屈曲分析 469

14.3.1 问题描述 469

14.3.2 GUI模式 470

14.3.3 命令流 484

14.4 本章小结 488

第15章 接触问题分析 489

15.1 接触问题概论 489

15.1.1 一般分类 489

15.1.2 接触单元 489

15.2 接触分析的步骤 491

15.2.1 建立模型并划分网格 491

15.2.2 识别接触对 491

15.2.3 定义刚性目标面 491

15.2.4 定义柔性体的接触面 493

15.2.5 设置实常数和单元关键点 495

15.2.6 控制刚性目标的运动 496

15.2.7 给变形体单元施加必要的边界条件 496

15.2.8 定义求解和载荷步选项 497

15.2.9 求解 498

15.2.10 检查结果 498

15.3 实例——陶瓷套管的接触分析 499

15.3.1 问题描述 499

15.3.2 GUI方式 500

15.3.3 命令流方式 516

15.4 本章小结 524

第16章 结构优化 525

16.1 结构优化设计概论 525

16.2 优化设计的基本步骤 527

16.2.1 生成分析文件 528

16.2.2 建立优化过程中的参数 531

16.2.3 进入OPT处理器，指定分析文件 532

16.2.4 指定优化变量 532

16.2.5 选择优化工具或优化方法 532

16.2.6 指定优化循环控制方式 533

16.2.7 进行优化分析 535

16.2.8 查看设计序列结果 535

16.3 实例——框架结构的优化设计 536

16.3.1 问题描述 536

16.3.2 GUI方式 537

16.3.3 命令流方式 552

16.4 本章小结 558