中文名: ANSYS 結構有限元高級分析方法與范例應用
作者: 尚曉江
資源格式: PDF
版本: 影印版
出版社: 中國水利水電出版社
書號: 7-5084-3338-6
發行時間: 2006年1月
地區: 大陸
語言: 簡體中文
簡介:

　　目前，很多高校的相關理工科專業(土木、機械、航空、力學等)都將有限單元法作為必修的專業課。但在學了有限元課程之後，還必須熟練地掌握相關的有限元分析軟件，才能將有限元基本理論有效應用到工程問題的分析中。
　　作為著名的通用有限元分析軟件，ANSYS因其強大的功能而受到越來越多的結構分析及其他相關專業科研與工程計算人員的青睐，可以說，ANSYS是架設於有限元理論和實際工程結構計算問題之間的橋梁。
　　本書的寫作特色是將結構有限元分析的基本力學概念與ANSYS實踐緊密結合，通過大量生動的原創性分析實例，向讀者系統全面地介紹ANSYS結構分析的方法。盡量照顧到科研以及工程計算兩方面讀者的需要。本書在內容組織上分為三篇：
　　第一篇：ANSYS有限元分析基礎
　　內容包括桁架結構、梁系結構、彈性平面問題、軸對稱問題、空間問題、板殼結構等各種彈性結構的有限元靜力分析問題，本篇列舉了7個典型的工程實例。
　　第二篇：ANSYS高級結構分析
　　內容包括結構非線性分析、結構的動力分析、結構的穩定性分析、結構最優化設計以及子結構技術的應用等5個結構分析高級專題，本篇列舉了11個典型的工程實例。
　　第三篇：工程范例精選
　　內容包括三個精選的很有代表性的工程結構綜合分析范例，即：海洋鋼導管架石油平台結構、框架剪力牆高層建築結構以及施威德勒型球面網殼結構的ANSYS分析。每個問題均進行了一系列相關的分析，幫助讀者將ANSYS結構分析方法融會貫通。
　　建議讀者不妨在學習有限元課程時，把ANSYS作為一個數值仿真的實驗室，通過大量的同步上機實踐(用本書的例題即可)，親自體會結構有限元分析的計算機實現過程。我們認為只要基本概念清楚，基本操作熟練，就不難結合自身的專業背景和本書介紹的基本操作方法，由淺入深地進行一些有特色的專業問題的分析。相信通過本書的學習，讀者定能迅速地提高自身的ANSYS操作水平以及利用有限元技術進行結構分析的功底，從而具備在相關專業領域中從事高級結構分析的能力。
　　本書適合於作為土木、機械、航空、力學等相關專業研究生或高年級本科生學習結構數值分析及ANSYS軟件應用課程的主要學習參考書。對從事結構分析的工程技術人員，也是很有價值的參考資料。
　　本書由中科院力學所尚曉江、邱峰、趙海峰、李文穎等負責編寫。參加編寫和錄入工作的還有魏久安、蘇建宇、張骥、潘冠群、謝季佳、左樹春、馮麗萍、劉金興、盧靖、蔣迪、李德聰、袁志達、張自兵、王藝、王化鋒、陳小亮、楊海波、宋謙、楊偉、石偉興、聶慧萍、史雪松、張永芳、王惠平等。同濟大學結構工程專業研究生宋謙向作者提供了關於空間結構分析的資料，中科院力學所的鄧守春博士、ANSYS-China北京辦事處龍麗平博士等在本書編寫過程中幫助作者解決了一些具體的技術問題，一並在此表示感謝。此外，還要感謝中國水利水電出版社編輯人員為本書出版而付出的辛勤勞動。
　　由於時間倉促和編寫者認識水平的局限，書中不當和錯誤之處在所難免，歡迎讀者朋友批評指正。

目錄:
第1篇 ANSYS結構有限元分析基礎
第1章 ANSYS結構有限元分析概述 2
1．1 有限元基本思想及其ANSYS實現過程 2
1．1．1 結構有限元分析的基本思想 2
1．1．2 ANSYS結構有限元分析流程 6
1．2 ANSYS基本操作精要 9
1．2．1 ANSYS的兩種操作方式與基本程序架構 9
1．2．2 ANSYS的GUI操作方法精要 10
1．2．3 ANSYS批處理操作與APDL語言 23
1．3 ANSYS工程結構分析的演示性例題 29
1．3．1 GUI中的分析過程 29
1．3．2 批處理分析過程 33
第2章 桁架桿系有限元分析及ANSYS實例 35
2．1 桁架桿系的有限元分析概要 35
2．2 ANSYS中提供的二力桿單元 38
2．2．1 Link1單元特性簡介 38
2．2．2 Limk8單元特性簡介 39
2．2．3 Link10單元特性簡介 40
2．3 應用實例：平板網架結構的靜力分析 42
第3章 梁系結構分析方法及ANSYS實例 51
3．1 梁系結構有限元分析提要 51
3．2 ANSYS中的梁單元 52
3．2．1 BEAM3單元特性介紹 52
3．2．2 BEAM4單元特性介紹 54
3．2．3 BEAM188和BEAM189梁單元特性簡介 56
3．3 分析實例：建築井式斜梁格的分析 58
第4章 彈性平面問題的有限元分析及ANSYS算例 68
4．1 彈性平面問題有限元分析的基本方法 68
4．2 ANSYS提供的平面問題單元 70
4．3 分析實例：巖體中的公路隧洞工程 73
第5章 軸對稱問題的有限元分析及ANSYS算例 82
5．1 ANSYS軸對稱問題有限元分析提要 82
5．2 分析實例：厚壁空心球的軸對稱分析 83
第6章 三維實體結構的ANSYS分析及算例 95
6．1 三維實體結構ANSYS有限元分析提要 95
6．2 分析實例：工業廠房牛腿柱的受力分析 96
第7章 板殼結構的ANSYS分析及算例 108
7．1 板殼結構ANSYS有限元分析提要 108
7．2 應用實例：圓柱殼屋面結構的靜力分析 110
第2篇 ANSYS結構分析高級專題
第8章 ANSYS動力有限元分析 119
8．1 動力分析綜述 119
8．1．1 結構固有振動特性的分析 120
8．1．2 皆響應分析 121
8．1．3 瞬態動力學分析 122
8．1．4 譜分析 122
8．2 結構振動模態分析的過程和實例 122
8．2．1 模態分析操作過程 122
8．2．2 預應力模態分析 126
8．2．3 模態分析實例：預應力簡支梁的模態分析 126
8．3 諧響應分析的過程和實例 133
8．3．1 完全法諧響應分析操作過程 133
8．3．2 縮減法諧響應分析過程 136
8．3．3 模態迭加法諧響應分析 138
8．3．4 皆響應分析實例：懸索拱橋的諧響應分析 139
8．4 瞬態分析的過程和實例 147
8．4．1 完全法瞬態動力學分析 147
8．4．2 縮減法瞬態動力學分析 151
8．4．3 模態迭加法瞬態動力學分析 151
8．4．4 瞬態分析實例：吊車梁在移動載荷作用下的響應分析 153
8．5 譜分析的過程和實例 158
8．5．1 單點響應譜分析 159
8．5．2 隨機振動分析 162
8．5．3 單點響應譜分析實例：懸索拱橋地震載荷響應 164
第9章 利用ANSYS進行結構非線性分析 169
9．1 ANSYS結構非線性分析概述 169
9．1．1 結構非線性問題的三種類型 169
9．1．2 非線性有限元問題的一般求解方法 171
9．2 ANSYS結構非線性分析的過程與選項 174
9．3 接觸問題的分析方法 180
9．3．1 接觸問題概述 180
9．3．2 ANSYS的接觸分析功能 180
9．3．3 ANSYS接觸分析的一般過程 181
9．4 工程實例1：油罐底效應的簡化分析 182
9．5 工程實例2：鋼筋混凝土梁的彈塑性分析 191
9．5．1 SOLID65單元簡介及問題分析規劃 191
9．5．2 建立分析模型 192
9．5．3 分析及後處理 202
9．6 工程實例3：插銷撥拉過程的接觸分析 211
第10章 結構的穩定性分析方法及ANSYS范例 225
10．1 ANSYS結構穩定性分析的基本概念 225
10．2 圓柱面屋蓋的特征值屈曲分析 226
10．3 工字梁的彎扭屈曲分析 229
10．3．1 建立分析模型 229
10．3．2 特征值屈曲分析與結果顯示 235
10．3．3 非線性屈曲分析與結果評價 237
第11章 ANSYS結構最優化設計 243
11．1 ANSYS優化設計問題的數學表述與一般流程 243
11．2 分析實例：平板網架結構的優化設計 245
第12章 子結構技術簡介 261
12．1 子結構的概念 261
12．2 子結構分析的步驟 262
12．2．1 生成部分 263
12．2．2 使用部分 265
12．2．3 擴展部分 266
12．3 子結構分析實例 267
12．3．1 問題描述 267
12．3．2 分析過程 267
第3篇 工程范例精選
第13章 框架-剪力牆結構的分析 281
13．1 框架-剪力牆結構簡介 281
13．1．1 框架-剪力牆基礎知識 281
13．1．2 分析對象介紹 282
13．2 框架-剪力牆結構的模型建立 283
13．2．1 結構建模的總體規劃 283
13．2．2 幾何模型的建立 284
13．2．3 劃分網格 287
13．3 重力載荷作用下的結構響應 289
13．3．1 計算重力載荷作用下的結構響應 289
13．3．2 觀察變形位移和應力分布 290
13．4 風載荷作用下的結構響應 292
13．4．1 風載荷簡介 292
13．4．2 計算風載荷作用下的結構響應 293
13．4．3 觀察變形位移和應力分布 294
13．5 結構模態分析 298
13．5．1 計算模態解 298
13．5．2 結果觀察與分析 298
13．6 地震作用下的結構響應 300
13．6．1 地震載荷簡介 300
13．6．2 計算地震作用瞬態解 300
13．6．3 觀察地震作用結構響應 301
13．7 單元實常數表 305
13．8 模型建立命令流文件 305
13．9 地震加速度數組 310
第14章 海洋石油平台結構的動力分析 315
14．1 海洋平台結構簡介 315
14．1．1 海洋平台的發展歷史及應用背景 315
14．1．2 海洋石油平台的結構特點 316
14．2 平台結構的模型建立 316
14．2．1 結構建模的總體規劃 317
14．2．2 幾何模型的建立 317
14．2．3 劃分網格 320
14．3 海洋平台模態分析 322
14．3．1 計算模態解 322
14．3．2 結果觀察與分析 323
14．4 海洋平台諧響應分析 325
14．4．1 計算諧響應解 325
14．4．2 結果觀察與分析 327
14．5 冰載荷作用下海洋平台結構響應 329
14．5．1 獲得瞬態分析解 329
14．5．2 觀察結果 331
14．6 波浪載荷作用下海洋平台隨機分析 333
14．6．1 波浪載荷簡介 334
14．6．2 獲得譜解 334
14．6．3 合並模態 337
14．6．4 計算響應的功率譜密度 337
14．7 單元實常數表 340
14．8 模型建立命令流文件 340
第15章 大跨空間結構的建模與分析 353
15．1 大跨空間結構的ANSYS建模與分析概述 353
15．2 一個施威德勒型球面網殼的建模過程詳解 355
15．3 網殼結構的固有振動特型分析 360
15．4 網殼的特征值屈曲分析 362
15．5 考慮初始缺陷的非線性屈曲分析 366
附錄A 部分結構單元的形函數 370
A．1 一維單元 370
A．2 維單元 370
A．3 三維單元 371
附錄B ANSYS結構分析常用命令參考