ANSYS12.0土木工程有限元分析從入門到精通

前言

　　隨著計算力學、計算數(shù)學、工程管理學特別是信息技術飛速發(fā)展，數(shù)值模擬技術日趨成熟。數(shù)值模擬可以廣泛應用到土木、機械、電子、能源、冶金、國防軍工、航空航天等諸多領域?！　∮邢拊ㄗ鳛樵诠こ谭治鲱I域應用較為廣泛的一種計算方法，自20世紀中葉以來，以其獨有的計算優(yōu)勢得到了廣泛地發(fā)展和應用，已出現(xiàn)了不同的有限元算法，并由此產(chǎn)生了一批非常成熟的通用和專業(yè)有限元商業(yè)軟件。ANSYS軟件以它的多物理場耦合分析功能而成為CAE軟件的應用主流，在工程分析應用中得到了較為廣泛的應用?！　NSYS軟件是美國ANSYS公司開發(fā)的大型通用有限元軟件，它是有限元分析中第一個通過IS09001質量認證的計算機輔助工程CAE設計分析軟件，同時也是美國機械工程師協(xié)會、美國核安全局及近20多種專業(yè)技術協(xié)會認證的標準分析軟件。它是最為通用和有效的商用有限元軟件之一，它融結構、傳熱學、流體、電磁、聲學和爆破分析等于一體，具有非常強大的前后處理和計算分析能力，能夠同時模擬結構、熱、流體、電磁及多種物理場間的耦合效應。目前，它已經(jīng)廣泛應用于土木工程、機械制造、材料加工、航空航天、鐵路運輸、石油化工、核工業(yè)、輕工、電子、能源、汽車、生物醫(yī)學、家用電器等各個方面，為各個領域的設計開發(fā)以及前沿課題做出了巨大貢獻。　　為了幫助讀者迅速了解并掌握ANSYS軟件在土木工程應用技術，作者根據(jù)長期使用ANSYS軟件進行土木工程力學分析的經(jīng)驗和體會，以ANSYS的最新版本ANSYSl2.0為依據(jù)，編寫了這本書?！　”緯紫冉榻B了ANSYS軟件及應用ANSYS進行有限元分析的例子，隨后介紹了APDI。語言及土木工程中常用單元，最后以具體的工程實例深入淺出地介紹了ANSYS在隧道工程、邊坡工程、水利工程、橋梁工程及房屋建筑工程中的應用。每個實例都先用GUI方式一步一步教用戶如何操作，讓讀者輕松地學會，隨后提供詳細的命令流。全書分為7章，分別為有限元軟件ANSYS簡介、APDI。及土木工程中常用單元簡介、ANSYS隧道工程應用實例分析、ANSYS邊坡工程應用實例分析、ANSYS水利工程應用實例分析、ANSYS橋梁工程應用實例分析、ANSYS房屋建筑工程應用實例分析。　　本書附有一張多媒體光盤，光盤中除了有每一個實例GUI實際操作步驟的視頻以外，還以文本文件的格式給出了每個實例的命令流文件，用戶可以直接調用?！　”緯墒仪f鐵道學院的黃書珍老師、軍械工程學院的胡仁喜老師和石家莊三維書屋文化傳播有限公司的康士廷老師主編。參與本書編寫工作還有賴永標、左防、許洪、劉昌麗、熊慧、王敏、周冰、董偉、李瑞、王兵學、袁濤、王淵峰、李世強、王培合、周廣芬、王義發(fā)、李鵬、陳麗芹、孟清華、李廣榮、鄭長松、王佩楷、王文平、路純紅、王艷池、王玉秋等?！　”緯勺鳛槔砉た圃盒Ｍ聊?、力學和隧道等專業(yè)的本科生、研究生、博士生及教師學習ANSYS軟件的學習教材，也可為從事土木建筑工程、水利工程等專業(yè)的科研人員學習使用ANSYS的參考用書。

內容概要

本書首先介紹了ANSYS軟件及應用ANSYS進行有限元分析的例子，隨后介紹了APDL語言及土木工程中常用單元，最后以具體的工程實例深入淺出地介紹了ANSYS在隧道工程、邊坡工程、水利工程、橋梁工程及房屋建筑工程中的應用。每個實例都先用GUI方式一步一步教用戶如何操作，讓讀者輕松地學會，隨后提供詳細的命令流。全書分為7章，分別為有限元軟件ANSYS簡介；APDL及土木工程中常用單元簡介；ANSYS隧道工程應用實例分析；ANSYS邊坡工程應用實例分析；ANSYS水利工程應用實例分析；ANSYS橋梁工程應用實例分析；ANSYS房屋建筑工程應用實例分析等內容。    本書可作為理工科院校土木、力學和隧道等專業(yè)的本科生、研究生、博士生及教師學習ANSYS軟件的學習教材，也可為從事土木建筑工程、水利工程等專業(yè)的科研人員學習使用ANSYS的參考用書。

書籍目錄

前言第1章  有限元軟件ANSYS簡介  1.1  有限元常用術語  1.2  有限元法的分析過程  1.3  ANSYS簡介    1.3.1  ANSYS發(fā)展過程    1.3.2  ANSYS使用環(huán)境    1.3.3  ANSYS軟件的功能  1.4  ANSYS12.0的安裝與啟動    1.4.1  系統(tǒng)要求    1.4.2  安裝    1.4.3  設置運行參數(shù)    1.4.4  啟動與退出  1.5  ANSYS12.0的界面  1.6  ANSYS文件系統(tǒng)    1.6.1  文件類型    1.6.2  文件管理  1.7  ANSYS分析過程    1.7.1  建立模型    1.7.2  加載求解    1.7.3  查看計算結果  1.8  一個ANSYS程序的例子    1.8.1  分析實例描述    1.8.2  建立模型    1.8.3  加載求解    1.8.4  查看計算結果第2章  APDL及土木工程中常用單元簡介  2.1  APDL簡介    2.1.1  APDL概述    2.1.2  參數(shù)定義    2.1.3  流程控制    2.1.4  宏    2.1.5  函數(shù)和表達式    2.1.6  APDL應用實例  2.2  土木工程常用ANSYS單元    2.2.1  桿（Link）單元    2.2.2  彈簧（COMBIN）單元    2.2.3  梁（Beam）單元    2.2.4  平面（Plane）單元    2.2.5  殼（Shell）單元    2.2.6  質量（Mass21）單元    2.2.7  實體（SOLID）單元第3章  ANSYS隧道工程應用實例分析  3.1  隧道工程相關概念    3.1.1  隧道工程設計模型    3.1.2  隧道結構的數(shù)值計算方法    3.1.3  隧道荷載  3.2  隧道施工過程ANSYS模擬的實現(xiàn)    3.2.1  單元生死    3.2.2  DP材料模型    3.3  ANSYS隧道結構受力實例分析    3.3.1  ANSYS隧道結構受力分析步驟    3.3.2  實例描述    3.3.3  GUI操作方法  3.4  ANSYS隧道開挖模擬實例分析    3.4.1  實例描述    3.4.2  ANSYS模擬施工步驟    3.4.3  GUI操作方法    3.4.4  命令流實現(xiàn)第4章  ANSYS邊坡工程應用實例分析  4.1  邊坡工程概述    4.1.1  邊坡工程    4.1.2  邊坡變形破壞基本原理    4.1.3  影響邊坡穩(wěn)定性的因案    4.1.4  邊坡穩(wěn)定性的分析方法  4.2  ANSYS邊坡穩(wěn)定性分析步驟    4.2.1  創(chuàng)建物理環(huán)境    4.2.2  建立模型和劃分網(wǎng)格    4.2.3  施加約束和荷載    4.2.4  求解    4.2.5  后處理    4.2.6  補充說明  4.3  ANSYS邊坡穩(wěn)定性實例分析    4.3.1  實例描述    4.3.2  GUI操作方法    4.3.3  計算結果分析    4.3.4  命令流實現(xiàn)第5章  ANSYS水利工程應用實例分析  5.1  水利工程概述  5.2  ANSYS重力壩抗震性能分析步驟    5.2.1  創(chuàng)建物理環(huán)境    5.2.2  建立模型和劃分網(wǎng)格    5.2.3  施加約束和荷載    5.2.4  求解    5.2.5  后處理  5.3  ANSYS重力壩抗震性能實例分析    5.3.1  實例介紹    5.3.2  GUI操作方法    5.3.3  命令流實現(xiàn)第6章  ANSYS橋梁工程應用實例分析  6.1  引言  6.2  典型橋梁分析模擬過程    6.2.1  創(chuàng)建物理環(huán)境    6.2.2  建模、指定特性、分網(wǎng)    6.2.3  施加邊界條件和載荷    6.2.4  求解    6.2.5  后處理（查看計算結果）  6.3  實例1——鋼桁架橋靜力受力分析    6.3.1  問題描述    6.3.2  GUI操作方法    6.3.3  命令流實現(xiàn)  6.4  實例2——鋼桁架橋模態(tài)分析    6.4.1  問題描述    6.4.2  GUI操作方法    6.4.3  命令流實現(xiàn)第7章  ANSYS房屋建筑工程應用實例分析  7.1  引言  7.2  建筑結構分析模擬過程    7.2.1  創(chuàng)建物理環(huán)境    7.2.2  建模、指定特性、分網(wǎng)    7.2.3  施加邊界條件和載荷    7.2.4  求解    7.2.5  后處理（查看計算結果）  7.3  實例1——三層框架結構地震響應分析    7.3.1  問題描述    7.3.2  GUI操作方法    7.3.3  命令流實現(xiàn)  7.4  實例2——框架結構模擬建模    7.4.1  問題描述    7.4.2  GUI操作方法    7.4.3  命令流實現(xiàn)

章節(jié)摘錄

　　啟動ANSYS后，從開始菜單平臺（主菜單）可以進入各種處理模塊。用戶的指令可以通過鼠標單擊菜單項選取和執(zhí)行，也可以在命令輸入窗口通過鍵盤輸入。命令一經(jīng)執(zhí)行，該命令就會在LOG文件中列出，打開輸出窗口可以看到LOG文件的內容。如果軟件運行過程中出現(xiàn)問題，查看LOG文件中的命令及其錯誤提示，將有助于迅速發(fā)現(xiàn)并解決問題。LOG文件可以略作修改存到一個批處理文件中，在以后進行同樣工作時，由.ANSYS自動讀入并執(zhí)行，這就是ANSYS軟件的第三種命令流方式。該方式在進行某些重復工作時，可以提高工作效率?！　∠旅鎸NSYS軟件進行有限元分析中常用的3種模塊進行介紹?！　?.前處理模塊（PREP7）　?。?）參數(shù)定義：ANSYS程序在進行建模過程中，先要對所有被建模型中的材料進行參數(shù)定義：包括定義使用單位制、定義單元類型、定義單元實常數(shù)、定義材料特性等。　　對于定義單位制，ANSYS并沒有指定固定的單位，除了磁場分析之外，可以使用任意一種單位制，但必須保證輸入的所有數(shù)據(jù)使用同一單位制。　　對于單元類型的定義，因為ANSYS中有100多種不同的單元類型，每一種單元類型又有特定的編號和單元類型名，所以對所建模型要選擇合適的單元，實質上單元類型的選擇就是指有限元分析中的選擇位移模式，ANSYS根據(jù)所選擇單元類型來進行網(wǎng)格劃分?！　卧膶嵆?shù)根據(jù)單元類型特性來確定的。如BEAM3梁單元有AREA、IZZ、HEIGHT、SHEARZ、ISTRN和ADDMAS6個實參數(shù)，而BEAM4梁單元有AREA、IZZ、IYY、TKZ、TKY、THETA、SHEARZ、SHEARY、SPIN、ISTRN、IXX和ADDMASl2個實參數(shù)?！　〔牧咸匦允轻槍γ恳环N材料的性質參數(shù)，在一個分析中，可以有多個材料特性組，相應的模型中有多種材料，.ANSYS通過獨特的參考號來識別每個材料的特性組?！　。?）實體建模：ANSYS程序提供了兩種實體建模方法：自頂向下和自底向上?！　∽皂斚蛳逻M行實體建模時，用戶定義一個模型的最高級圖元（圖元等級從高到低分別是體、面、線和點），如球、棱柱，稱為基元，程序自動定義相關的面、線和關鍵點。可以利用這些高級圖元直接構造幾何模型。　　自底向上進行實體建模時，從最低級的圖元向上構造模型：先定義關鍵點，再依次定義線、面、體無論采用哪一種方法來建模，均能使用布爾運算（如相加、相減、相交、分割、粘接和重疊等）來組合數(shù)據(jù)，從而構造出想要的模型。此外，ANSYS程序還提供了拖拉、延伸、旋轉、移動和復制實體模型的圖元的功能，以及切線構造、自動倒角生成、通過拖拉與旋轉生成面體等附加功能，可方便幫助建模。

編輯推薦

　　全面完整的知識體系，深入淺出的理論闡述，循序漸進的分析講解，實用典型的實例引導?！　”緟矔鲿糠謩e由ANSYS工程應用領域的專家和學者芻電筆編寫，書中溶入了他們多年研究的經(jīng)驗和體會，為了便于讀者快速掌握ANSYS工程開發(fā)技巧，書中引用大量的工程案例?！　∫曨l操作　　源文件　　最終效果

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