ANSYS 土木工程應用實例

內(nèi)容概要

　　本書面向廣大土木工程的學習人員與科研人員，按照先易后難、深入淺出、通俗易懂、實例豐富的特點，全面而又詳細地介紹土木工程中各專業(yè)的經(jīng)典算例，內(nèi)容十分豐富且極具參考價值。
　　本書共分為11章。首先簡單地介紹了有限元ansys軟件的基本知識；然后借助眾多經(jīng)典實例深入闡述ansys與土木工程分析相關的高級分析技術，包括參數(shù)化語言設計、單元的生死、動畫制作、時程分析、接觸分析等；最后，以土木工程中常見的實際結構為對象，重點、詳細而又全面地對混凝土結構、橋梁工程、隧道及地下工程、房屋結構工程、基礎工程、邊坡工程、水工建筑物及道路與鐵道工程等結構進行了有限元仿真分析，實例全面且經(jīng)典，具有很高的參考價值。學完本書讀者能容易、快速、全面地掌握ansys在土木工程中的應用并進行二次研發(fā)。
　　本書循序漸進、內(nèi)容完整、實用性強，可作為理工院校土木、力學、建筑等相關專業(yè)的高年級本科生、碩士生、博士生與教師學習ansys軟件及其具體應用的教材使用，也可以作為從事土木建筑工程、結構分析工程等專業(yè)的科研技術人員學習使用ansys軟件的參考用書。

書籍目錄

第三版前言
第1章 土木工程有限元數(shù)值模擬簡介
　1.1 數(shù)值模擬方法概述
　1.2 有限元法簡介
　　1.2.1 有限元法的起源和特點
　　1.2.2 有限元的常用術語
　1.3 有限元法的求解步驟
第2章 大型通用有限元軟件ansys簡介
　2.1 概述
　　2.1.1 ansys在計算機輔助工程中的地位
　　2.1.2 ansys軟件的主要技術特點
　　2.1.3 ansys軟件的主要功能
　2.2 安裝與啟動
　　2.2.1 系統(tǒng)要求
　　2.2.2 安裝介紹
　　2.2.3 啟動和退出
　2.3 使用界面介紹
　2.4 ansys文件管理
　　2.4.1 文件類型
　　2.4.2 文件管理
　2.5 ansys有限元分析基本過程
　2.6 ansys分析基本過程的實例
　　2.6.1 分析問題概述
　　2.6.2 gui操作方式求解
　　2.6.3 命令流求解
　　2.6.4 gui操作與命令流的比較
第3章 土木工程分析中ansys相關高級技術
　3.1 參數(shù)化設計語言
　　3.1.1 參數(shù)化設計語言概述
　　3.1.2 參數(shù)化設計語言的應用舉例
　3.2 子模型與子結構
　　3.2.1 子模型
　　3.2.2 子結構
　3.3 自適應網(wǎng)格的劃分
　　3.3.1 前提條件
　　3.3.2 操作步驟
　　3.3.3 應用舉例
　3.4 單元的生死
　　3.4.1 概述
　　3.4.2 單元生死的使用
　　3.4.3 生死單元的控制
　　3.4.4 排錯檢查
　　3.4.5 單元生死應用實例
　3.5 圖形輸出
　　3.5.1 概述
　　3.5.2 生成中性文件
　　3.5.3 制作硬拷貝圖形文件
　　3.5.4 模態(tài)分析后處理中圖片的抓取
　3.6 動畫制作
　　3.6.1 概述
　　3.6.2 基本動畫命令
　　3.6.3 單步動畫的生成
　　3.6.4 windows環(huán)境動畫的制作
　3.7 瞬態(tài)動力分析
　　3.7.1 瞬態(tài)動力分析概述
　　3.7.2 瞬態(tài)動力分析的要點
　　3.7.3 瞬態(tài)動力分析的實例解析
　3.8 cad幾何模型的導入
　　3.8.1 cad幾何模型的導入概述
　　3.8.2 應用舉例
第4章 鋼筋混凝土問題ansys分析
　4.1 概述
　　4.1.1 關于鋼筋混凝土模型
　　4.1.2 本構模型及破壞準則
　4.2 模擬鋼筋混凝土的solid65單元
　　4.2.1 solid65單元理論基礎
　　4.2.2 solid65單元使用方法
　4.3 鋼筋混凝土板受力分析
　　4.3.1 問題的描述
　　4.3.2 建模
　　4.3.3 網(wǎng)格劃分
　　4.3.4 加載并求解
　　4.3.5 計算結果及分析
　4.4 鋼筋混凝土梁分析
　　4.4.1 問題的描述
　　4.4.2 建模
　　4.4.3 加載并求解
　　4.4.4 計算結果及分析
　4.5 預應力鋼筋混凝土分析
　　4.5.1 相關概念
　　4.5.2 問題的描述
　　4.5.3 建模
　　4.5.4 劃分網(wǎng)格
　　4.5.5 加載、求解
　　4.5.6 結果分析
　4.6 鋼筋混凝土開裂模擬
　　4.6.1 相關概念
　　4.6.2 問題的描述
　　4.6.3 建模
　　4.6.4 劃分網(wǎng)格
　　4.6.5 加載和求解
　　4.6.6 計算結果分析
　4.7 鋼筋混凝土澆筑模擬分析
　　4.7.1 相關概念
　　4.7.2 問題的描述
　　4.7.3 建模
　　4.7.4 劃分網(wǎng)格
　　4.7.5 加載和求解
　　4.7.6 結果分析
第5章 ansys橋梁工程應用
　5.1 概述
　5.2 桁架橋的受力分析
　　5.2.1 相關概念
　　5.2.2 問題的描述
　　5.2.3 建模假設
　　5.2.4 建模
　　5.2.5 加載和求解
　　5.2.6 結果分析
　5.3 懸索橋的受力分析
　　5.3.1 相關概念
　　5.3.2 問題的描述
　　5.3.3 建模假設
　　5.3.4 自下而上建模
　　5.3.5 加載和求解
　　5.3.6 結果分析
　5.4 移動荷載作用下橋梁的動態(tài)響應
　　5.4.1 相關概念
　　5.4.2 問題描述
　　5.4.3 建模
　　5.4.4 加載與求解
　　5.4.5 結果分析與比較
　5.5 連續(xù)剛構橋三維仿真分析
　　5.5.1 相關概念
　　5.5.2 問題的描述
　　5.5.3 建模
　　5.5.4 加載及求解
　　5.5.5 計算結果及分析
　5.6 橋梁的地震響應分析
　　5.6.1 相關概念
　　5.6.2 問題的描述
　　5.6.3 建模
　　5.6.4 網(wǎng)格劃分、施加邊界條件
　　5.6.5 地震譜響應分析
　　5.6.6 地震波瞬態(tài)分析
　5.7 斜拉橋三維仿真分析
　　5.7.1 相關概念
　　5.7.2 問題的描述
　　5.7.3 建模假設
　　5.7.4 建模及結果分析
第6章 ansys隧道及地下工程應用
　6.1 概述
　　6.1.1 drucker-prager本構模型
　　6.1.2 隧道及地下工程的設計模型
　　6.1.3 隧道及地下工程的設計方法
　　6.1.4 隧道及地下工程襯砌結構設計中的力學模型選擇
　　6.1.5 隧道及地下工程施工力學數(shù)值模擬
　6.2 山嶺隧道結構力學分析
　　6.2.1 問題的描述
　　6.2.2 建模
　　6.2.3 加載與求解
　　6.2.4 后處理
　　6.2.5 計算結果分析
　6.3 地鐵明挖隧道結構力學分析
　　6.3.1 問題的描述
　　6.3.2 建模
　　6.3.3 加載與求解
　　6.3.4 后處理
　　6.3.5 計算結果分析
　6.4 高速公路隧道施工力學數(shù)值模擬分析
　　6.4.1 分離式高速公路隧道設計
　　6.4.2 建模
　　6.4.3 加載與初始地應力求解
　　6.4.4 左隧道開挖求解
　　6.4.5 右隧道開挖求解
　　6.4.6 計算結果分析
　6.5 雙線鐵路隧道施工過程仿真分析
　　6.5.1 問題的描述
　　6.5.2 模型的建立
　　6.5.3 加載與求解
　　6.5.4 計算結果分析
　6.6 地鐵盾構隧道掘進過程數(shù)值模擬分析
　　6.6.1 問題的描述
　　6.6.2 模型的建立
　　6.6.3 加載與求解
　　6.6.4 計算結果分析
　6.7 隧道地震動力響應分析
　　6.7.1 問題的描述
　　6.7.2 基本條件及假定
　　6.7.3 地震波的選取
　　6.7.4 計算模型確立
　　6.7.5 加載與求解
　　6.7.6 結果分析
第7章 ansys房屋建筑工程應用
　7.1 概述
　7.2 鋼筋混凝土結構設計ansys分析
　　7.2.1 問題的描述
　　7.2.2 混凝土承載力及裂紋彌散分析
　　7.2.3 鋼筋混凝土模型建立
　　7.2.4 加載與求解過程
　　7.2.5 計算實例及結果分析
　7.3 大跨度網(wǎng)架結構受力分析
　　7.3.1 問題的描述
　　7.3.2 空間結構模型建立
　　7.3.3 加載與求解過程
　　7.3.4 計算實例及結果分析
　7.4 框架－剪力墻結構三維仿真分析
　　7.4.1 問題的描述
　　7.4.2 復雜模型建立
　　7.4.3 加載與求解
　　7.4.4 計算實例及結果分析
第8章 ansys基礎工程應用
　8.1 概述
　　8.1.1 基礎工程基本類型
　　8.1.2 ansys在樁－土接觸分析中實現(xiàn)
　8.2 房屋樁端承載力三維力學分析
　　8.2.1 樁基承載力理論
　　8.2.2 樁的加載分析
　　8.2.3 計算實例及結果分析
　8.3 房屋剛性基礎三維仿真分析
　　8.3.1 房屋基礎類型及相關概念
　　8.3.2 問題的描述
　　8.3.3 計算過程
　　8.3.4 計算實例及結果分析
　8.4 橋梁樁基礎設計受力分析
　　8.4.1 橋梁樁基礎概述
　　8.4.2 單樁容許承載力確定
　　8.4.3 計算過程
　　8.4.4 樁內(nèi)力及變位分析
　　8.4.5 計算實例及結果分析
第9章 ansys邊坡工程應用
　9.1 邊坡問題的相關概述
　　9.1.1 強度折減法原理
　　9.1.2 邊坡的破壞形式
　　9.1.3 影響邊坡穩(wěn)定的主要因素
　　9.1.4 邊坡穩(wěn)定性的主要分析方法
　9.2 強度折減法在ansys中的實現(xiàn)
　9.3 ansys邊坡穩(wěn)定性計算基本過程
　　9.3.1 模型建立及邊界條件
　　9.3.2 加載與求解
　9.4 算例分析
　　9.4.1 均質(zhì)邊坡穩(wěn)定性
　　9.4.2 不同含水率狀態(tài)下的邊坡穩(wěn)定性
第10章 ansys在大壩工程中的應用
　10.1 概述
　10.2 重力壩三維仿真分析
　　10.2.1 相關概念
　　10.2.2 問題的描述
　　10.2.3 建模
　　10.2.4 加載與求解
　　10.2.5 計算結果分析
第11章 ansys在公路和鐵路工程中的應用
　11.1 概述
　11.2 公路的動載分析
　　11.2.1 問題的描述
　　11.2.2 建模
　　11.2.3 加載與求解
　　11.2.4 后處理
　11.3 橋上無縫線路縱向附加力有限元模型仿真分析
　　11.3.1 相關概念
　　11.3.2 問題的描述
　　11.3.3 建模
　　11.3.4 加載與求解
參考文獻

章節(jié)摘錄

版權頁：插圖：有限元法起源于20世紀50年代航空工程中飛機結構的矩陣分析。結構矩陣分析認為，一個結構可以看作是由有限個力學小單元互相連接組成的集合體，表征單元力學特性的剛度矩陣可以比喻為建筑物中的磚，裝配在一起就能提供整個結構的力學特性。如果單元滿足問題的收斂要求，那么隨著單元尺寸的縮小，增加求解區(qū)域內(nèi)單元的數(shù)目，解的近似程度將不斷改進，近似解最終將收斂于精確解。有限元方法，即有限元分析，是一種用于求解微分方程組或積分方程組數(shù)值解的數(shù)值技術，自從其用于航空工程中飛機機身和結構的分析以來，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，不斷開拓新的應用領域，其范圍已經(jīng)由桿件結構問題擴展到了彈性力學乃至塑性力學問題，由平面問題擴展到空間問題，由靜力學問題擴展到動力學問題和穩(wěn)定性問題，由固體力學問題擴展到流體力學、熱力學和電磁學等問題。因此，有限單元法是求解數(shù)理方程的一種數(shù)值計算方法，是解決工程問題的一種強有力的計算工具。有限元法的基本思想：先把一個原來是連續(xù)的系統(tǒng)（包括桿系、連續(xù)體、連續(xù)介質(zhì)）剖分成有限個單元，且它們相互連接在有限個節(jié)點上，再對每個單元由分塊近似的思想，由力學關系（幾何方程、物理方程、平衡方程等）和位移插值函數(shù)建立求解未知量與節(jié)點相互作用之間的關系，最后把所有單元的這種特性關系按一定的條件（變形協(xié)調(diào)條件、連續(xù)條件或變分原理及能量原理）整合起來，引入邊界條件，就得到一組以節(jié)點位移為未知量的線性代數(shù)方程組，求解這個方程組就得到節(jié)點位移，然后得到所要求的變量。所以，有限元實質(zhì)上是把具有無限個自由度的連續(xù)系統(tǒng)，理想化為只有有限個自由度的單元集合體，使問題轉(zhuǎn)化為適合于數(shù)值求解的結構型問題。

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