CAE分析大系 ANSYS土木工程实例详解PDF电子书下载

第1章 概述 9

1.1ANSYS的历史 9

1.2ANSYS的功能 10

1.3ANSYS 16.0版本的新亮点 11

本章小结 12

第2章 制定ANSYS分析方案 13

2.1概述 13

2.2确定分析类型 14

2.3建模 14

2.3.1整体受力或局部受力 14

2.3.2模型对称性 14

2.3.3选用合理的单元类型 15

2.3.4网格离散方案 16

2.3.5处理连接关系 19

2.3.6预留荷载作用位置 20

2.3.7制定求解过程方案 20

2.3.8专题分析 21

2.4典型的分析过程 22

2.5一个简单的分析例子（GUI方式） 22

本章小结 27

第3章 模型建立 28

3.1单位设置 28

3.2坐标系和工作平面 29

3.2.1全局和局部坐标系 29

3.2.2活动坐标系 30

3.2.3显示坐标系 30

3.2.4节点坐标系 30

3.2.5单元坐标系 31

3.2.6结果坐标系 32

3.2.7工作平面 32

3.3显示设置 33

3.3.1编号和颜色显示控制 33

3.3.2边界条件和荷载的显示设置 34

3.3.3尺寸和形状 34

3.4实体模型的建立 35

3.4.1自底向上建模 36

3.4.2自顶向下建模 38

3.5实体建模—导入AutoCAD模型 40

3.6布尔运算 41

3.6.1布尔运算的设置 41

3.6.2布尔操作 42

3.6.3布尔操作注意要点 44

3.7实体建模实例 44

本章小结 48

第4章 网格划分 49

4.1网格划分流程 49

4.1.1设置单元属性 49

4.1.2设置网格划分尺寸 51

4.1.3选择网格划分方法 51

4.1.4生成网格 51

4.1.5网格检查与修改 51

4.2实体分网技术 51

4.2.1单元属性设置 52

4.2.2网格划分尺寸控制 53

4.2.3自由网格和映射网格 57

4.3高级分网技术 63

4.3.1扫掠生成体网格 63

4.3.2过渡金字塔单元 65

4.3.3自适应网格划分 67

4.4单元形状及网格检查 69

4.4.1单元形状检查 69

4.4.2网格有效性检查 71

4.5网格修改 71

4.5.1重新划分网格 72

4.5.2清除网格 72

4.5.3细化网格 72

4.5.4四面体单元的修改 74

4.6直接建模 74

4.6.1节点 74

4.6.2单元 75

4.7网格划分实例 75

本章小结 82

第5章 加载与求解 83

5.1荷载及加载基础 83

5.1.1分类 83

5.1.2荷载步及相关概念 83

5.1.3ANSYS加载方式 84

5.2施加常规荷载 85

5.2.1施加自由度约束 85

5.2.2施加集中荷载 87

5.2.3施加压力荷载 87

5.2.4施加温度荷载 88

5.2.5删除、缩放与转换荷载 89

5.3其他荷载的施加 89

5.3.1施加惯性荷载 89

5.3.2初应力荷载的施加 90

5.3.3轴对称荷载的施加 90

5.4荷载步选项及设置 90

5.4.1输出选项 91

5.4.2其他控制选项 91

5.5求解 92

5.5.1求解器的选择 92

5.5.2分析类型与求解控制选项 93

5.5.3加载技巧—如何处理应力奇异问题 96

5.6多荷载步 97

5.6.1多步直接求解 97

5.6.2利用荷载步文件 97

5.6.2使用荷载组参量 97

本章小结 98

第6章 结果后处理 99

6.1后处理环境、结果文件与结果数据 99

6.2通用后处理 99

6.2.1将结果文件读入通用后处理器 100

6.2.2浏览结果数据集信息 100

6.2.3读入结果数据集 101

6.2.4设置结果输出方式 101

6.2.5图形显示结果 102

6.2.6列表显示结果 103

6.2.7查询结果 104

6.2.8节点积分计算内力 105

6.2.9单元表及操作 105

6.2.10路径及操作 107

6.2.11荷载工况及操作 108

6.2.12通用后处理技巧 109

6.2.13综合实例分析 111

6.3时间历程后处理 114

6.3.1进入时间-历程后处理器 115

6.3.2定义变量 115

6.3.3变量运算 116

6.3.4变量与数组转换 117

6.3.5变量图形显示与列表显示 117

本章小结 120

第7章 APDL语言 121

7.1APDL介绍 121

7.2工具条 121

7.2.1工具条的创建方法 121

7.2.2工具条的嵌套 122

7.3参量及内嵌函数 122

7.3.1标量参量 122

7.3.2字符参量 126

7.3.3数组参量 126

7.3.4内嵌函数 129

7.4APDL宏语言 130

7.4.1宏的创建 130

7.4.2宏的执行 131

7.4.3宏使用的参量 131

7.5＊GET命令 131

7.6典型的程序控制语言 132

7.6.1＊GO无条件转移 133

7.6.2＊IF…THEN…ELSEI…ENDIF条件转移语句 133

7.6.3＊REPEAT重复语句 133

7.6.4＊DO循环 134

7.7几个交互命令 135

7.7.1使用“＊ASK”命令 135

7.7.2使用对话框 135

7.7.3使用“＊MSG”命令 136

本章小结 137

第8章 杆系结构分析 138

8.1杆单元 138

8.1.1常用单元类型 138

8.1.2平面桁架、空间桁架分析 141

8.2梁单元 143

8.2.1梁单元汇总 143

8.2.2梁单元的两个分析理论 143

8.2.3 Beam188单元 144

8.2.4 Beam189单元 145

8.2.5剪切变形、剪切系数 151

8.2.6梁单元的定位、如何修改线的方向和梁单元截面坐标系 153

8.2.7梁单元的后处理 155

8.2.8 Beam188/189单元约束扭转分析 157

8.3各种截面类型的定义和使用 161

8.3.1截面参数 161

8.3.2方法一：定制Beam188/189单元的标准截面 162

8.3.3方法二：自定义梁截面 162

8.3.4混凝土截面—闭口、开口截面 164

8.3.5钢梁截面 166

8.3.6复合截面—钢管混凝土截面、钢混组合截面 169

8.4变截面梁建模及分析 172

8.4.1变截面问题—Beam188/189单元 172

8.4.2变截面梁建模及分析—空间梁单元 174

8.5铰的处理—梁端自由度的释放 179

8.5.1方法一：耦合 179

8.5.2方法二：梁端自由度释放的两种单元 180

本章小结 182

第9章 其他实体结构 183

9.1点单元 183

9.1.1 Mass21单元 183

9.1.2集中质量弹簧系统实例 184

9.2板壳单元 185

9.2.1板壳单元汇总 185

9.2.2 Shell 181单元 185

9.3块单元 195

9.3.1块体单元汇总 196

9.3.2 Solid65单元 196

9.3.3块体单元典型后处理 200

9.4其他辅助单元 203

9.4.1表面效应单元 203

9.4.2 Matrix27单元 209

9.4.3 Mpc184单元 211

9.5不同单元类型之间的连接问题 213

9.5.1不同单元类型有限元模型中的约束不足 213

9.5.2约束不足的处理方法 214

9.5.3梁与实体单元的连接 215

9.5.4梁与板的连接 220

9.5.5块与板的连接 222

本章小结 224

第10章 结构非线性 225

10.1工程非线性问题概述 225

10.2非线性方程组求解方法 226

10.3非线性求解策略 228

10.3.1求解策略一：分析类型设置 229

10.3.2求解策略二：时间及荷载子步设置 230

10.3.3求解策略三：求解器设置 230

10.3.4求解策略四：重启动分析设置 232

10.3.5求解策略五：增加求解收敛工具 234

10.3.6求解策略六：蠕变选项设置 234

10.3.7求解策略七：收敛准则设置 234

10.3.8求解策略八：二分法设置 235

10.3.9求解策略九：中止准则设置 235

10.3.10求解策略十：弧长法设置 235

10.3.11求解策略十一：输出数据设置 237

10.4 ANSYS非线性分析步骤 237

10.5非线性单元选择 241

10.6非线性分析建议 241

10.7几何非线性问题 241

10.7.1基本理论 241

10.7.2应力-应变度量 242

10.7.3几何非线性分析精要 243

10.7.4几何非线性算例 244

10.8材料非线性问题 247

10.8.1塑性理论简介 248

10.8.2常用非线性材料 251

10.8.3材料非线性分析精要 257

10.8.4材料非线性分析算例 257

本章小结 265

第11章 结构稳定 266

11.1稳定的分类 266

11.2第一类稳定——特征值屈曲问题 267

11.2.1概述 267

11.2.2特征值屈曲分析步骤 267

11.2.3屈曲分析需要注意的几个问题 269

11.3特征值屈曲计算实例 269

11.4非线性屈曲问题 277

11.4.1定义 277

11.4.2有初始缺陷的非线性屈曲分析 277

11.5非线性屈曲问题计算实例 278

11.6第二类屈曲问题 280

本章小结 280

第12章 结构动力学问题 281

12.1动力学问题的基本描述 281

12.2模态分析 281

12.2.1常规结构的模态分析 282

12.2.2有初始预应力结构的模态分析 286

12.3阻尼 288

12.4谐响应分析 290

12.4.1概述 290

12.4.2分析步骤 291

12.5反应谱分析 293

12.5.1概述 293

12.5.2谱分析的6个步骤 293

12.6瞬态动力学分析 297

12.6.1概述 297

12.6.2分析步骤 297

12.7地震时程反应 299

12.7.1概述 299

12.7.2地震动加速度时程 300

12.7.3一致激励、行波效应、多点非一致激励 300

12.8车-桥耦合分析 308

本章小结 310

第13章 混凝土结构分析 311

13.1钢筋混凝土结构分析 311

13.1.1钢筋混凝土结构的模拟方法 311

13.1.2混凝土本构关系 312

13.1.3混凝土受压应力-应变全曲线方程 312

13.2 Solid65单元介绍 313

13.2.1单元基本假定 313

13.2.2单元的线性行为 313

13.2.3单元的非线性行为 315

13.2.4钢筋混凝土结果显示 316

13.2.5混凝土破坏准则 317

13.2.6混凝土计算应注意的问题 320

13.3普通钢筋混凝土简支梁的有限元模拟 321

13.4预应力效应的有限元模拟 328

13.4.1 ANSYS对预应力的处理 328

13.4.2预应力筋建模方法 329

13.4.3算例 330

13.5混凝土浇注时的水化热分析 335

13.5.1相关概念 335

13.5.2算例 336

本章小结 340

第14章 典型结构分析专题 341

14.1施工阶段计算分析问题 341

14.1.1单元生死的基本概念 341

14.1.2算例1：简单结构的施工阶段分析（梁单元） 344

14.1.3算例2：大跨度箱梁结构施工全过程分析 348

14.1.4算例3：隧道开挖模拟 351

14.2混凝土结构的徐变问题 355

14.2.1利用金属材料的蠕变性质分析混凝土结构的徐变问题 355

14.2.2计算示例与分析 357

14.3温度问题 361

14.4影响线计算及加载 368

14.4.1影响线计算 368

14.4.2循环计算 369

14.5初始应力的输出及输入一板壳稳定问题 375

14.5.1初应力的处理 375

14.5.2平板的极限压应力 376

14.6复合材料问题 379

14.6.1基本理论 379

14.6.2算例：胶合板受力 380

14.7桩基础算例 381

14.8可靠性问题 384

14.8.1基本分析过程 384

14.8.2算例：两跨连续梁可靠性分析 391

14.9疲劳问题 394

14.9.1 ANSYS与疲劳分析 394

14.9.2疲劳分析过程 395

14.9.3实例分析 399

本章小结 404

第15章 索类结构分析 405

15.1悬链线理论 405

15.1.1基本假设 405

15.1.2自重作用下悬链线理论 406

15.2单缆分析 407

15.3拉索分析 409

15.3.1基本理论 409

15.3.2拉索状态变量的确定方法与求解步骤 410

15.4悬索桥整体分析 417

本章小结 428