ANSYS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(gè)通過ISO 9001質(zhì)量認(rèn)證的計(jì)算機(jī)輔助工程設(shè)計(jì)分析軟件，同時(shí)也是美國機(jī)械工程師協(xié)會、美國核安全局及近20多種專業(yè)技術(shù)協(xié)會認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)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(jié)構(gòu)、傳熱學(xué)、流體、電磁、聲學(xué)和爆破分析等于一體，具有非常強(qiáng)大的前處理、后處理和計(jì)算分析能力，能夠同時(shí)模擬結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁及多種物理場間的耦合效應(yīng)。目前，它已經(jīng)廣泛應(yīng)用于土木工程、機(jī)械制造、材料加工、航空航天、鐵路運(yùn)輸、石油化工、核工業(yè)、輕工、電子、能源、汽車、生物醫(yī)學(xué)、家用電器等各個(gè)領(lǐng)域，為各個(gè)領(lǐng)域的設(shè)計(jì)開發(fā)以及前沿課題做出了很大貢獻(xiàn)。
為了幫助讀者迅速了解并掌握ANSYS軟件在土木工程中的應(yīng)用技術(shù)，編者根據(jù)長期使用ANSYS軟件進(jìn)行土木工程力學(xué)分析的經(jīng)驗(yàn)和體會，以ANSYS的最新版本ANSYS 2021 R1為依據(jù)，編寫了本書。
一、 本書特點(diǎn)
□作者權(quán)威
本書的編者都是高校從事計(jì)算機(jī)輔助工程分析教學(xué)研究多年的一線人員，具有豐富的教學(xué)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)與教材編寫經(jīng)驗(yàn)，
部分編者是國內(nèi)ANSYS圖書出版界知名的作者，前期出版的一些相關(guān)書籍經(jīng)過市場檢驗(yàn)很受讀者歡迎。多年的教學(xué)工作使他們能夠準(zhǔn)確地把握學(xué)生的心理與實(shí)際需求。本書是編者總結(jié)多年的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)以及教學(xué)的心得體會，歷時(shí)多年的精心準(zhǔn)備，力求全面、細(xì)致地展現(xiàn)ANSYS軟件在土木工程分析應(yīng)用領(lǐng)域的各種功能和使用方法。
□針對性強(qiáng)
就本書而言，我們的目的是編寫一本對土木工程專業(yè)具有針對性的基礎(chǔ)應(yīng)用學(xué)習(xí)書籍。對每個(gè)知識點(diǎn)，我們不求過于深入，只要求讀者能夠掌握可以滿足一般工程分析的知識即可，并且在語言上盡量做到淺顯易懂、言簡意賅。
□實(shí)例豐富
本書的實(shí)例不管是數(shù)量還是種類，都非常豐富。從數(shù)量上說，本書結(jié)合大量的土木工程分析實(shí)例，詳細(xì)講解了ANSYS知識要點(diǎn)，讓讀者在學(xué)習(xí)實(shí)例的過程中潛移默化地掌握ANSYS軟件操作技巧。
□突出提升技能
本書從全面提升ANSYS工程分析能力的角度出發(fā)，結(jié)合大量的實(shí)例來講解如何利用ANSYS軟件進(jìn)行有限元分析，使讀者了解計(jì)算機(jī)輔助土木工程分析并能夠獨(dú)立地完成各種工程分析。
本書中有很多實(shí)例本身就是工程分析項(xiàng)目實(shí)例，經(jīng)過作者精心提煉和改編，不僅保證讀者能夠?qū)W好知識點(diǎn)，更重要的是能夠幫助讀者掌握實(shí)際的操作技能，同時(shí)培養(yǎng)工程分析實(shí)踐能力。
二、 本書的內(nèi)容
本書前6章為操作基礎(chǔ)，詳細(xì)介紹了ANSYS分析全流程的基本步驟和方法，隨后介紹了APDL語言及土木工程中常用單元，最后結(jié)合具體的工程項(xiàng)目實(shí)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(yīng)用。每個(gè)實(shí)例都先用GUI方式一步一步地教讀者如何操作，隨后提供詳細(xì)的命令流。全書分為12章，分別為
ANSYS 2021 R1圖形用戶界面、建立實(shí)體模型、劃分網(wǎng)格、施加載荷、求解、后處理、APDL及土木工程中常用單元簡介、ANSYS隧道工程應(yīng)用實(shí)例分析、ANSYS邊坡工程應(yīng)用實(shí)例分析、ANSYS水利工程應(yīng)用實(shí)例分析、ANSYS橋梁工程應(yīng)用實(shí)例分析、ANSYS房屋建筑工程應(yīng)用實(shí)例分析。
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三、 本書的服務(wù)
1. 關(guān)于本書的技術(shù)問題或有關(guān)本書信息的發(fā)布
讀者朋友遇到有關(guān)本書的技術(shù)問題，可以將問題發(fā)到郵箱
714491436@qq.com，我們將及時(shí)回復(fù)。
2. 配套電子資源
為了配合各學(xué)校師生利用此書進(jìn)行教學(xué)的需要，隨書配贈多媒體電子資源，內(nèi)容為書中所有實(shí)例以文本文件的格式給出的命令流文件，以及實(shí)例操作過程錄屏動畫，供讀者學(xué)習(xí)中使用。
本書主要由
河北省人民醫(yī)院基建處的井水蘭高級工程師和河北衡通工程項(xiàng)目管理有限公司的王曉晶工程師以及河北省人民醫(yī)院基建處的唐寶濤工程師編寫，河北省人民醫(yī)院基建處的劉闊和沈宇浩兩位工程師也參與其中部分章節(jié)的編寫。
本書的編寫和出版得到了很多朋友的大力支持，值此圖書出版發(fā)行之際，向他們表示衷心的感謝。同時(shí)，也深深感謝支持和關(guān)心本書出版的所有朋友。
本書可作為理工科院校土木、力學(xué)和隧道等專業(yè)的本科生、研究生及教師學(xué)習(xí)ANSYS軟件的學(xué)習(xí)教材，也可作為從事土木建筑工程、水利工程等專業(yè)的科研人員學(xué)習(xí)使用ANSYS的參考用書。
編者
2022年7月
第1章ANSYS 2021 R1圖形用戶界面
1.1ANSYS 2021 R1圖形用戶界面的組成
1.2啟動圖形用戶界面
1.3菜單欄
1.3.1文件菜單
1.3.2選取菜單
1.3.3列表菜單
1.3.4繪圖菜單
1.3.5繪圖控制菜單
1.3.6工作平面菜單
1.3.7參量菜單
1.3.8宏菜單
1.3.9菜單控制
1.4輸入窗口
1.5主菜單
1.5.1優(yōu)選項(xiàng)
1.5.2預(yù)處理器
1.5.3求解器
1.5.4通用后處理器
1.5.5時(shí)間歷程后處理器
1.5.6記錄編輯器
1.6輸出窗口
1.7工具條
1.8圖形窗口
1.8.1圖形顯示
1.8.2多窗口繪圖
1.8.3增強(qiáng)圖形顯示
第2章建立實(shí)體模型
2.1坐標(biāo)系簡介
2.1.1總體和局部坐標(biāo)系
2.1.2顯示坐標(biāo)系
2.1.3節(jié)點(diǎn)坐標(biāo)系
2.1.4單元坐標(biāo)系
2.1.5結(jié)果坐標(biāo)系
2.2自頂向下建模(體素)
2.2.1創(chuàng)建面體素
2.2.2創(chuàng)建實(shí)體體素
2.3自底向上建模
2.3.1關(guān)鍵點(diǎn)
2.3.2硬點(diǎn)
2.3.3線
2.3.4面
2.3.5體
2.4工作平面的使用
2.4.1定義一個(gè)新的工作平面
2.4.2控制工作平面的顯示和樣式
2.4.3移動工作平面
2.4.4旋轉(zhuǎn)工作平面
2.4.5還原一個(gè)已定義的工作平面
2.4.6工作平面的高級用途
2.5使用布爾操作修正幾何模型
2.5.1布爾運(yùn)算的設(shè)置
2.5.2布爾運(yùn)算之后的圖元編號
2.5.3交運(yùn)算
2.5.4兩兩相交
2.5.5相加
2.5.6相減
2.5.7利用工作平面作減運(yùn)算
2.5.8搭接
2.5.9分割
2.5.10黏接(或合并)
2.6移動、復(fù)制和縮放幾何模型
2.6.1按照樣本生成圖元
2.6.2由對稱映像生成圖元
2.6.3將樣本圖元轉(zhuǎn)換到坐標(biāo)系
2.6.4實(shí)體模型圖元的縮放
2.7實(shí)例懸臂梁的實(shí)體建模
2.7.1GUI方式
2.7.2命令流方式
第3章劃分網(wǎng)格
3.1有限元網(wǎng)格概論
3.2設(shè)定單元屬性
3.2.1生成單元屬性表
3.2.2分配單元屬性
3.3網(wǎng)格劃分的控制
3.3.1ANSYS網(wǎng)格劃分工具
3.3.2映射網(wǎng)格默認(rèn)尺寸
3.3.3局部網(wǎng)格劃分控制
3.3.4內(nèi)部網(wǎng)格劃分控制
3.3.5生成過渡棱錐單元
3.4自由網(wǎng)格劃分和映射網(wǎng)格劃分控制
3.4.1自由網(wǎng)格劃分
3.4.2映射網(wǎng)格劃分
3.5延伸和掃略生成有限元模型
3.5.1延伸生成網(wǎng)格
3.5.2掃略生成網(wǎng)格
3.6修正有限元模型
3.6.1局部細(xì)化網(wǎng)格
3.6.2移動和復(fù)制節(jié)點(diǎn)和單元
3.6.3控制面、線和單元的法向
3.6.4修改單元屬性
3.7編號控制
3.7.1合并重復(fù)項(xiàng)
3.7.2編號壓縮
3.7.3設(shè)定起始編號
3.7.4編號偏差
第4章施加載荷
4.1載荷概論
4.1.1什么是載荷
4.1.2載荷步、子步和平衡迭代
4.1.3時(shí)間參數(shù)
4.1.4階躍載荷與坡道載荷
4.2施加載荷
4.2.1實(shí)體模型載荷與有限單元載荷
4.2.2施加載荷
4.2.3利用表格來施加載荷
4.2.4軸對稱載荷與反作用力
4.2.5利用函數(shù)來施加載荷和邊界條件
4.3設(shè)定載荷步選項(xiàng)
4.3.1通用選項(xiàng)
4.3.2非線性選項(xiàng)
4.3.3動力學(xué)分析選項(xiàng)
4.3.4輸出控制
4.3.5畢薩選項(xiàng)
4.3.6譜分析選項(xiàng)
4.3.7創(chuàng)建多載荷步文件
4.4實(shí)例懸臂梁的載荷和約束施加
4.4.1GUI方式
4.4.2命令流方式
第5章求解
5.1求解概論
5.1.1使用直接求解法
5.1.2使用稀疏矩陣直接解法求解器
5.1.3使用雅可比共軛梯度法求解器
5.1.4使用不完全分解共軛梯度法求解器
5.1.5使用預(yù)條件共軛梯度法求解器
5.1.6使用自動迭代解法選項(xiàng)
5.1.7使用分塊解法
5.1.8獲得解答
5.2利用特定的求解控制器指定求解類型
5.2.1使用簡化求解菜單選項(xiàng)
5.2.2使用求解控制對話框
5.3多載荷步求解
5.3.1多重求解法
5.3.2使用載荷步文件法
5.3.3使用數(shù)組參數(shù)法(矩陣參數(shù)法)
5.4重新啟動分析
5.4.1重新啟動一個(gè)分析
5.4.2多載荷步文件的重啟動分析
5.5實(shí)例懸臂梁模型求解
第6章后處理
6.1后處理概述
6.1.1檢查分析結(jié)果
6.1.2結(jié)果文件
6.1.3可用數(shù)據(jù)類型
6.2通用后處理器
6.2.1讀入結(jié)果數(shù)據(jù)庫
6.2.2列表顯示結(jié)果
6.2.3圖像顯示結(jié)果
6.2.4在路徑上映射結(jié)果
6.3時(shí)間歷程后處理器
6.3.1定義和儲存變量
6.3.2檢查變量
6.3.3其他功能
6.4實(shí)例懸臂梁計(jì)算結(jié)果后處理
6.4.1GUI方式
6.4.2命令流方式
第7章APDL及土木工程中常用單元簡介
7.1APDL簡介
7.1.1APDL概述
7.1.2參數(shù)定義
7.1.3流程控制
7.1.4宏
7.1.5函數(shù)和表達(dá)式
7.1.6APDL應(yīng)用實(shí)例
7.2土木工程常用ANSYS單元介紹
7.2.1桿(LINK)單元
7.2.2彈簧(COMBIN)單元
7.2.3梁(BEAM)單元
7.2.4平面(PLANE)單元
7.2.5殼(SHELL)單元
7.2.6質(zhì)量(MASS21)單元
7.2.7實(shí)體(SOLID)單元
第8章ANSYS隧道工程應(yīng)用實(shí)例分析
8.1隧道工程相關(guān)概念
8.1.1隧道工程設(shè)計(jì)模型
8.1.2隧道結(jié)構(gòu)的數(shù)值計(jì)算方法
8.1.3隧道載荷
8.2ANSYS模擬隧道施工過程的實(shí)現(xiàn)
8.2.1單元生死
8.2.2DP材料模型
8.3ANSYS隧道結(jié)構(gòu)受力實(shí)例分析
8.3.1ANSYS隧道結(jié)構(gòu)受力分析步驟
8.3.2實(shí)例描述
8.3.3GUI操作方法
8.3.4命令流實(shí)現(xiàn)
8.4ANSYS隧道開挖模擬實(shí)例分析
8.4.1實(shí)例描述
8.4.2ANSYS模擬施工步驟
8.4.3GUI操作方法
8.4.4命令流實(shí)現(xiàn)
第9章ANSYS邊坡工程應(yīng)用實(shí)例分析
9.1邊坡工程概述
9.1.1邊坡工程
9.1.2邊坡變形破壞基本原理
9.1.3影響邊坡穩(wěn)定性的因素
9.1.4邊坡穩(wěn)定性的分析方法
9.2ANSYS邊坡穩(wěn)定性分析的步驟
9.2.1創(chuàng)建物理環(huán)境
9.2.2建立模型和劃分網(wǎng)格
9.2.3施加約束和載荷
9.2.4求解
9.2.5后處理
9.2.6補(bǔ)充說明
9.3ANSYS邊坡穩(wěn)定性實(shí)例分析
9.3.1實(shí)例描述
9.3.2GUI操作方法
9.3.3計(jì)算結(jié)果分析
9.3.4命令流實(shí)現(xiàn)
第10章ANSYS水利工程應(yīng)用實(shí)例分析
10.1水利工程概述
10.2用ANSYS進(jìn)行重力壩抗震性能分析的步驟
10.2.1創(chuàng)建物理環(huán)境
10.2.2建立模型和劃分網(wǎng)格
10.2.3施加約束和載荷
10.2.4求解
10.2.5后處理
10.3用ANSYS進(jìn)行重力壩抗震性能分析實(shí)例
10.3.1實(shí)例介紹
10.3.2GUI操作方法
10.3.3命令流實(shí)現(xiàn)
第11章ANSYS橋梁工程應(yīng)用實(shí)例分析
11.1引言
11.2典型橋梁分析模擬過程
11.2.1創(chuàng)建物理環(huán)境
11.2.2建模、指定特性、分網(wǎng)
11.2.3施加邊界條件和載荷
11.2.4求解
11.2.5后處理(查看計(jì)算結(jié)果)
11.3鋼桁架橋靜力受力分析
11.3.1問題描述
11.3.2GUI操作方法
11.3.3命令流實(shí)現(xiàn)
11.4鋼桁架橋模態(tài)分析
11.4.1問題描述
11.4.2GUI操作方法
11.4.3命令流實(shí)現(xiàn)
第12章ANSYS房屋建筑工程應(yīng)用實(shí)例分析
12.1引言
12.2建筑結(jié)構(gòu)分析模擬過程
12.2.1創(chuàng)建物理環(huán)境
12.2.2建模、指定特性、分網(wǎng)
12.2.3施加邊界條件和載荷
12.2.4求解
12.2.5后處理(查看計(jì)算結(jié)果)
12.3三層框架結(jié)構(gòu)地震響應(yīng)分析
12.3.1問題描述
12.3.2GUI操作方法
12.3.3命令流實(shí)現(xiàn)
12.4框架結(jié)構(gòu)模擬建模
12.4.1問題描述
12.4.2GUI操作方法
12.4.3命令流實(shí)現(xiàn)
二維碼索引
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