ANSYS結構有限元高級分析方法與范例應用

內容概要

本書將結構有限元分析的基本力學概念與ANSYS實踐緊密結合，系統(tǒng)全面地介紹了ANSYS結構分析的方法及其背景原理，在內容的選擇上照顧到科研以及工程計算兩方面讀者的實際需要，涉及各類結構形式的分析案例。書中所有例題都給出了具體分析過程，同時借助力學概念對計算結果進行了分析和評價。本書還對動力學、非線性、結構穩(wěn)定性等問題進行了專題講解。通過本書的學習，可使讀者迅速地提高ANSYS的操作水平，從而具備在相關專業(yè)領域中應用ANSYS進行高級結構分析的能力。    本書適合作為土木、機械、航空、力學等相關專業(yè)研究生或高年級本科生學習結構數(shù)值分析及ANSYS軟件應用課程的學習參考書。對從事各類結構分析的工程技術人員，也具有一定的參考價值。

書籍目錄

第二版前言第一版前言第1篇　ANSYS結構有限元分析基礎　第1章　ANSYS有限元分析基礎　　1.1　ANSYS程序的理論背景和分析功能綜述　　　1.1.1　ANSYS程序的理論背景　　　1.1.2　結構有限元分析的基本過程與問題　　　1.1.3　ANSYS程序結構分析能力概述　　1.2　ANSYS程序的基本使用入門（一）　　　1.2.1　使用ANSYS分析問題的一般流程　　　1.2.2　ANSYS的界面布局、程序架構及兩種操作方式　　　1.2.3　最常用的ANSYS界面操作　　1.3　ANSYS程序的基本使用入門（二）　　　1.3.1　直接法建立有限元模型　　　1.3.2　由幾何模型到有限元網(wǎng)格——間接建模法　　　1.3.3　加載、多工況靜力分析及后處理初步　　1.4　APDL語言及參數(shù)化分析　　1.5　ANSYS常見問題及操作技巧　　　1.5.1　與前后處理相關的問題　　　1.5.2　與加載相關的問題　　　1.5.3　獲取函數(shù)、定制工具條及ANSYS的暫停　第2章　桁架桿系有限元分析及ANSYS實例　　2.1　桁架桿系有限元分析的概念　　2.2　可用于桁架分析的ANSYS單元　　　2.2.1　Link1單元特性簡介　　　2.2.2　LINK8單元特性簡介　　　2.2.3　LINK10單元特性簡介　　2.3　分析實例：平板網(wǎng)架結構的靜力分析　第3章　梁系結構分析方法及ANSYS實例　　3.1　梁系結構有限元分析提要　　3.2　ANSYS中的梁單元概述　　　3.2.1　BEAM3單元特性介紹　　　3.2.2　BEAM4單元特性介紹　　　3.2.3　BEAM188和BEAM189梁單元特性簡介　　3.3　分析實例：ANSYS各類梁單元的綜合應用　　　3.3.1　剛鉸混合結構的內力圖　　　3.3.2　三向交叉梁系的計算　　　3.3.3　施工防護結構中的承重桁架分析　第4章　彈性平面問題的有限元分析及ANSYS算例　　4.1　彈性平面問題有限元分析的基本方法　　4.2　ANSYS提供的平面問題單元　　4.3　分析實例：獨立重力壩的靜力分析　第5章　軸對稱問題的有限元分析及ANSYS算例　　5.1　ANSYS軸對稱問題分析提要　　5.2　分析實例：厚球殼的軸對稱分析　第6章　三維實體結構的ANSYS分析及算例　　6.1　三維實體結構ANSYS有限元分析提要　　6.2　分析實例：網(wǎng)架焊接空心球節(jié)點的受力分析　第7章　板殼結構的ANSYS分析及算例　　7.1　板殼結構ANSYS有限元分析提要　　7.2　分析實例：圓柱殼屋面結構的靜力分析　　7.3　分析實例：板梁結構中梁截面的偏置第2篇　ANSYS結構分析專題　第8章　ANSYS結構動力分析專題　　8.1　ANSYS結構動力分析概述　　　8.1.1　模態(tài)分析及其ANSYS實現(xiàn)過程　　　8.1.2　諧響應分析　　　8.1.3　瞬態(tài)動力學分析　　　8.1.4　譜分析　　8.2　ANSYS模態(tài)分析例題：幾何剛度對梁自振特性的影響　　8.3　諧響應分析例題：不同激勵模式諧振響應的比較　　8.4　瞬態(tài)分析的例題：移動載荷作用下的吊車梁　　8.5　譜分析例題：懸臂結構地震響應譜分析　第9章　ANSYS結構非線性分析專題　　9.1　ANSYS結構非線性分析概述　　　9.1.1　結構非線性問題的幾種類型　　　9.1.2　非線性問題的一般分析方法　　　9.1.3　ANSYS結構非線性分析的過程與選項　　9.2　接觸問題的分析方法　　　9.2.1　接觸問題概述　　　9.2.2　ANSYS的接觸分析功能　　　9.2.3　ANSYS接觸分析流程及接觸向導的使用　　9.3　幾何非線性例題：油罐底效應的簡化分析　　　9.3.1　問題描述　　　9.3.2　ANSYS分析全過程　　　9.3.3　ANSYS分析命令流　　9.4　材料非線性例題：鋼筋混凝土梁的分析　　9.5　接觸分析例題：插銷撥拉過程的接觸分析　第10章　結構的穩(wěn)定性分析方法及ANSYS范例　　10.1　ANSYS結構穩(wěn)定性分析的基本概念　　10.2　工字梁的特征值屈曲分析　　　10.2.1　建立分析模型　　　10.2.2　特征值屈曲分析與結果顯示　　10.3　工字梁的非線性屈曲分析　第11章　ANSYS結構最優(yōu)化設計　　11.1　優(yōu)化設計問題的數(shù)學表述與ANSYS優(yōu)化設計流程　　11.2　分析實例：平板網(wǎng)架結構的優(yōu)化設計　第12章　子結構技術簡介　　12.1　子結構分析的概念　　12.2　ANSYS子結構分析的步驟　　　12.2.1　生成部分　　　12.2.2　使用部分　　　12.2.3　擴展部分　　12.3　子結構分析例題：空腹梁　　　12.3.1　問題描述　　　12.3.2　分析過程第3篇　工程范例精選　第13章　框架-剪力墻結構的分析　　13.1　分析對象簡介　　13.2　框架-剪力墻結構的模型建立　　　13.2.1　結構建模的總體規(guī)劃　　　13.2.2　幾何模型的建立　　　13.2.3　劃分網(wǎng)格　　13.3　重力載荷和風載荷作用下的結構響應　　　13.3.1　計算重力載荷作用下的結構響應　　　13.3.2　風載荷作用下的結構響應　　13.4　結構模態(tài)分析　　13.5　地震作用下結構的彈性時程分析　　　13.5.1　計算地震作用瞬態(tài)解　　　13.5.2　觀察地震作用結構響應　第14章　海洋石油平臺結構的動力分析　　14.1　海洋平臺結構簡介　　14.2　平臺結構的模型建立　　　14.2.1　結構建模的總體規(guī)劃　　　14.2.2　幾何模型的建立　　　14.2.3　劃分網(wǎng)格　　14.3　海洋平臺結構的模態(tài)分析　　　14.3.1　計算模態(tài)解　　　14.3.2　結果觀察與分析　　14.4　海洋平臺諧響應分析　　14.5　冰載荷作用下海洋平臺結構響應　　　14.5.1　獲得瞬態(tài)分析解　　　14.5.2　觀察結果　　14.6　波浪載荷作用下海洋平臺隨機振動分析　　　14.6.1　ANSYS隨機振動分析簡介　　　14.6.2　波浪載荷簡介　　　14.6.3　獲得譜解　　　14.6.4　合并模態(tài)　　　14.6.5　計算響應的功率譜密度　第15章　大跨空間結構的建模與分析　　15.1　大跨空間結構的ANSYS建模與分析概述　　15.2　施威德勒型球面網(wǎng)殼的建模過程詳解　　15.3　網(wǎng)殼結構的固有振動特性分析　　15.4　特征值屈曲分析　　15.5　考慮初始缺陷的非線性屈曲分析附錄A　ANSYS的程序模塊、啟動器以及幾何建模專題　A.1　ANSYS 11.0的主要產品模塊　A.2　ANSYS產品啟動器　A.3　ANSYS經典環(huán)境建模操作專題附錄B　部分結構單元的形函數(shù)　B.1　一維單元　B.2　二維單元　B.3　三維單元附錄C　ANSYS結構分析常用命令參考

章節(jié)摘錄

第1篇　ANSYS結構有限元分析基礎本篇學習導引有限單元法是一種起源于結構矩陣分析的多物理場數(shù)值計算方法，目前已經成為工程領域中不可或缺的計算機輔助分析方法，很多高校的理工科專業(yè)也將有限單元法列為必修的專業(yè)課程。作為著名的有限元分析軟件，ANSYS搭起了有限元理論和工程數(shù)值計算之間的橋梁。讀者在學習了有限單元法的基本理論框架之后，還需要學習至少一種商用分析程序的使用。借助分析程序處理一些實際的工程問題，在實踐中加深對相關原理的理解和認知，可以說是學習有限元技術的一條有效途徑。本篇結合結構有限元分析的基本思想和ANSYS程序的使用，對結構數(shù)值分析的理論背景以及各種ANSYS結構單元的使用方法進行了系統(tǒng)的講解。在相關操作的介紹中，列舉了有代表性的分析實例。本篇在相關原理的介紹部分，并不追求理論體系的完整性，而是集中力量有針對性地講解與ANSYS分析技術直接相關的內容；在操作實例的講解部分，涉及到桁架結構、梁柱結構、平面應力和平面應變問題、軸對稱問題、三維問題、板殼結構等各種結構類型，取材廣泛，照顧到科研以及工程計算兩方面讀者的實際需要。本篇列舉的分析例題都有詳細的ANSYS操作過程，同時對一些程序使用中的要點問題進行了有針對性的強調，以黑體字的“注意”引出。讀者在學習有限元課程時，不妨用本篇的例題進行同步的上機實踐練習，通過ANSYS這個數(shù)值仿真的實驗室來親身體會結構有限元分析的計算機實現(xiàn)過程。相信通過對本篇的學習，讀者可以較快地掌握ANSYS結構分析的基本操作過程，了解常用ANSYS結構分析單元的使用方法和要點，同時加深對有限元分析基本原理的理解和認識。

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