ANSYS 19.0土木工程有限元分析入門與提高

胡仁喜

男，湖北麻城人，1976年5月出生，任職於軍械工程學院機械設計教研室，北京理工大學車輛工程博士。
目前是Autodesk中國認證考試中心首席專家.主要從事機械設計、流體動力學、CAD/CAM/CAE領域的研究和教學工作.
自1999年參與編寫計算機教材以來，已陸續出版計算機應用和大中專理論教材書籍近1000本，擁有近30人的穩定創作團隊。

目錄
第1章有限元軟件ANSYS簡介
1.1有限元法簡介
1.2ANSYS 19.0的安裝與啟動
1.2.1系統要求
1.2.2設置運行參數
1.2.3啟動與退出
1.3ANSYS文件系統
1.3.1文件類型
1.3.2文件管理
1.4ANSYS分析過程
1.4.1建立模型
1.4.2加載求解
1.4.3查看計算結果

第2章ANSYS 19.0圖形用戶界面的組成
2.1ANSYS 19.0圖形用戶界面的組成
2.2啟動圖形用戶界面
2.3菜單欄
2.3.1文件菜單
2.3.2選取菜單
2.3.3列表菜單
2.3.4繪圖菜單
2.3.5繪圖控制菜單
2.3.6工作平面菜單
2.3.7參量菜單
2.3.8宏菜單
2.3.9菜單控制菜單
2.3.10幫助菜單
2.4輸入窗口
2.5主菜單
2.5.1優選項
2.5.2預處理器
2.5.3求解器
2.5.4通用後處理器
2.5.5時間歷程後處理器
2.5.6記錄編輯器
2.6輸出窗口
2.7工具條
2.8圖形窗口
2.8.1圖形顯示
2.8.2多窗口繪圖
2.8.3增強圖形顯示

第3章建立實體模型
3.1幾何建模概論
3.1.1自底向上建模
3.1.2自頂向下建模
3.1.3布爾運算操作
3.1.4拖拉和旋轉
3.1.5移動和復制
3.1.6修改模型
3.1.7把IGES文件導入模型
3.2坐標系簡介
3.2.1總體和局部坐標系
3.2.2顯示坐標系
3.2.3節點坐標系
3.2.4單元坐標系
3.2.5結果坐標系
3.3自頂向下建模(體素)
3.3.1創建面體素
3.3.2創建實體體素
3.4自底向上建模
3.4.1關鍵點
3.4.2硬點
3.4.3線
3.4.4面
3.4.5體
3.5工作平面的使用
3.5.1定義一個新的工作平面
3.5.2控制工作平面的顯示和樣​​式
3.5.3移動工作平面
3.5.4旋轉工作平面
3.5.5還原一個已定義的工作平面
3.5.6工作平面的高級用途
3.6使用布爾操作修正幾何模型
3.6.1布爾運算的設置
3.6.2布爾運算之後的圖元編號
3.6.3交運算
3.6.4兩兩相交
3.6.5相加
3.6.6相減
3.6.7利用工作平面作減運算
3.6.8搭接
3.6.9分割
3.6.10黏接(或合併)
3.7移動、複製和縮放幾何模型
3.7.1按照樣本生成圖元
3.7.2由對稱映像生成圖元
3.7.3將樣本圖元轉換到坐標系
3.7.4實體模型圖元的縮放
3.8實例——懸臂樑的實體建模
3.8.1GUI方式
3.8.2命令流方式

第4章劃分網格
4.1有限元網格概論
4.2設定單元屬性
4.2.1生成單元屬性表
4.2.2分配單元屬性
4.3網格劃分的控制
4.3.1ANSYS網格劃分工具
4.3.2映射網格默認尺寸
4.3.3局部網格劃分控制
4.3.4內部網格劃分控制
4.3.5生成過渡棱錐單元
4.4自由網格劃分和映射網格劃分控制
4.4.1自由網格劃分
4.4.2映射網格劃分
4.5延伸和掃略生成有限元模型
4.5.1延伸生成網格
4.5.2掃略生成網格
4.6修正有限元模型
4.6.1局部細化網格
4.6.2移動和復制節點和單元
4.6.3控制面、線和單元的法向
4.6.4修改單元屬性
4.7編號控制
4.7.1合併重複項
4.7.2編號壓縮
4.7.3設定起始編號
4.7.4編號偏差

第5章施加載荷
5.1載荷概論
5.1.1什麼是載荷
5.1.2載荷步、子步和平衡疊代
5.1.3時間參數
5.1.4階躍載荷與坡道載荷
5.2施加載荷
5.2.1實體模型載荷與有限單元載荷
5.2.2施加載荷
5.2.3利用表格來施加載荷
5.2.4軸對稱載荷與反作用力
5.2.5利用函數來施加載荷和邊界條件
5.3設定載荷步選項
5.3.1通用選項
5.3.2非線性選項
5.3.3動力學分析選項
5.3.4輸出控制
5.3.5畢薩選項
5.3.6譜分析選項
5.3.7創建多載荷步文件
5.4實例——懸臂樑的載荷和約束施加
5.4.1GUI方式
5.4.2命令流方式

第6章求解
6.1求解概論
6.1.1使用直接求解法
6.1.2使用稀疏矩陣直接解法求解器
6.1.3使用雅可比共軛梯度法求解器
6.1.4使用不完全分解共軛梯度法求解器
6.1.5使用預條件共軛梯度法求解器
6.1.6使用自動疊代解法選項
6.1.7使用分塊解法
6.1.8獲得解答
6.2利用特定的求解控制器來指定求解類型
6.2.1使用簡化求解菜單選項
6.2.2使用求解控制對話框
6.3多載荷步求解
6.3.1多重求解法
6.3.2使用載荷步文件法
6.3.3使用數組參數法(矩陣參數法)
6.4重新啟動分析
6.4.1重新啟動一個分析
6.4.2多載荷步文件的重啟動分析
6.5預測求解時間和估計文件大小
6.5.1估計運算時間
6.5.2估計文件的大小
6.5.3估計內存需求
6.6實例——懸臂梁模型求解

第7章後處理
7.1後處理概述
7.1.1檢查分析結果
7.1.2結果文件
7.1.3可用數據類型
7.2通用後處理器
7.2.1讀入結果數據庫
7.2.2列表顯示結果
7.2.3圖像顯示結果
7.2.4在路徑上映射結果
7.3時間歷程後處理器
7.3.1定義和儲存變量
7.3.2檢查變量
7.3.3其他功能
7.4實例——懸臂梁計算結果後處理
7.4.1GUI方式
7.4.2命令流方式

第8章APDL及土木工程中常用單元簡介
8.1APDL簡介
8.1.1APDL概述
8.1.2參數定義
8.1.3流程控制
8.1.4宏
8.1.5函數和表達式
8.1.6APDL應用實例
8.2土木工程常用ANSYS單元介紹
8.2.1桿(LINK)單元
8.2.2彈簧(COMBIN)單元
8.2.3梁(BEAM)單元
8.2.4平面(PLANE)單元
8.2.5殼(SHELL)單元
8.2.6質量(MASS21)單元
8.2.7實體(SOLID)單元

第9章ANSYS隧道工程應用實例分析
9.1隧道工程相關概念
9.1.1隧道工程設計模型
9.1.2隧道結構的數值計算方法
9.1.3隧道載荷
9.2隧道施工過程ANSYS模擬的實現
9.2.1單元生死
9.2.2DP材料模型
9.3ANSYS隧道結構受力實例分析
9.3.1ANSYS隧道結構受力分析步驟
9.3.2實例描述
9.3.3GUI操作方法
9.3.4命令流實現
9.4ANSYS隧道開挖模擬實例分析
9.4.1實例描述
9.4.2ANSYS模擬施工步驟
9.4.3GUI操作方法
9.4.4命令流實現

第10章ANSYS邊坡工程應用實例分析
10.1邊坡工程概述
10.1.1邊坡工程
10.1.2邊坡變形破壞基本原理
10.1.3影響邊坡穩定性的因素
10.1.4邊坡穩定性的分析方法
10.2ANSYS邊坡穩定性分析的步驟
10.2.1創建物理環境
10.2.2建立模型和劃分網格
10.2.3施加約束和載荷
10.2.4求解
10.2.5後處理
10.2.6補充說明
10.3ANSYS邊坡穩定性實例分析
10.3.1實例描述
10.3.2GUI操作方法
10.3.3計算結果分析
10.3.4命令流實現

第11章ANSYS水利工程應用實例分析
11.1水利工程概述
11.2用ANSYS進行重力壩抗震性能分析的步驟
11.2.1創建物理環境
11.2.2建立模型和劃分網格
11.2.3施加約束和載荷
11.2.4求解
11.2.5後處理
11.3用ANSYS進行重力壩抗震性能分析實例
11.3.1實例介紹
11.3.2GUI操作方法
11.3.3命令流實現

第12章ANSYS橋樑工程應用實例分析
12．1引言
12．2典型橋樑分析模擬過程
12．2．1創建物理環境
12．2．2建模、指定特性、分網
12．2．3施加邊界條件和載荷
12．2．4求解
12．2．5後處理(查看計算結果)
12．3鋼桁架橋靜力受力分析
12．3．1問題描述
12．3．2GUI操作方法
12．3．3命令流實現
12．4鋼桁架橋模態分析
12．4．1問題描述
12．4．2GUI操作方法
12．4．3命令流實現

第13章ANSYS房屋建築工程應用實例分析
13.1引言
13.2建築結構分析模擬過程
13.2.1創建物理環境
13.2.2建模、指定特性、分網
13.2.3施加邊界條件和載荷
13.2.4求解
13.2.5後處理(查看計算結果)
13.3三層框架結構地震響應分析
13.3.1問題描述
13.3.2GUI操作方法
13.3.3命令流實現
13.4框架結構模擬建模
13.4.1問題描述
13.4.2GUI操作方法
13.4.3命令流實現
二維碼索引