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序1

第二版前言1

第一版前言1

第1章　土木工程有限元数值模拟简介1

1.1 数值模拟方法概述1

1.2　有限元法简介1

1.2.1 有限元法的起源、特点和基本过程1

1.2.2　有限元的常用术语2

1.3　可转化为有限元法的弹性力学问题3

1.3.1 变分法4

1.3.2　Rayleigh-Ritz法4

1.3.3　加权余量法5

2.1.1　ANSYS在计算机辅助工程中的地位7

2.1 概述7

第2章　大型通用有限元软件ANSYS简介7

2.1.2　ANSYS软件的主要技术特点8

2.1.3　ANSYS软件的主要功能8

2.1.4　ANSYS软件的新增功能9

2.2　安装与启动12

2.2.1 系统要求12

2.2.2　安装介绍12

2.2.3　运行参数设置13

2.2.4　启动和退出14

2.3　使用界面介绍15

2.3.1 窗口及菜单介绍15

2.3.2　设置用户界面18

2.4.2 内存管理19

2.4.3　配置文件19

2.4 内存管理19

2.4.1 概述19

2.5 文件管理20

2.5.1 文件类型20

2.5.2　文件管理22

2.6　注释24

2.6.1 概述24

2.6.2 生成注释24

2.7　有限元分析基本过程的实例25

2.7.1 分析问题概述25

2.7.2　定义材料、几何常数和单元类型25

2.7.3 建立几何模型28

2.7.4　划分网格28

2.7.5　加载及求解28

2.7.6　查看结果30

3.1.1 参数化设计语言概述32

第3章　土木工程分析中ANSYS相关高级技术32

3.1 参数化设计语言32

3.1.2　参数化设计语言的应用举例36

3.2　子模型与子结构39

3.2.1 子模型39

3.2.2　子结构43

3.3 自适应网格的划分48

3.3.1　前提条件48

3.3.2　操作步骤49

3.3.3　应用举例50

3.4　单元的生死51

3.4.1 概述51

3.4.2　单元生死的使用53

3.4.3 生死单元的控制56

3.4.4　排错检查57

3.4.5　单元生死应用实例58

3.5 图形输出60

3.5.1 概述60

3.5.2　生成中性文件61

3.5.3　制作硬拷贝图形文件62

3.5.4　模态分析后处理中图片的抓取62

3.6　动画制作67

3.6.1 概述67

3.6.2　基本动画命令67

3.6.3　单步动画的生成69

3.6.4 Windows环境动画的制作73

第4章　钢筋混凝土问题ANSYS分析76

4.1 概述76

4.1.1 关于钢筋混凝土模型76

4.1.2　本构模型及破坏准则77

4.2　模拟钢筋混凝土的SOLID65单元78

4.2.1　SOLID65单元理论基础78

4.2.2　SOLID65单元使用方法83

4.3　钢筋混凝土板受力分析87

4.3.1 问题的描述87

4.3.2　建模87

4.3.3 网格划分89

4.3.4　加载并求解90

4.3.5　计算结果及分析91

4.4　钢筋混凝土梁分析93

4.4.1 问题的描述93

4.4.2　建模94

4.4.3　加载并求解98

4.4.4　计算结果及分析99

4.5.1　相关概念101

4.5　预应力钢筋混凝土分析101

4.5.2　问题的描述102

4.5.3　建模103

4.5.4　划分网格104

4.5.5　加载、求解106

4.5.6　结果分析106

4.6　钢筋混凝土开裂模拟108

4.6.1　相关概念108

4.6.2　问题的描述109

4.6.3　建模109

4.6.4　划分网格110

4.6.5　加载和求解111

4.6.6　计算结果分析112

4.7　钢筋混凝土浇筑模拟分析113

4.7.1　相关概念113

4.7.3　建模114

4.7.2　问题的描述114

4.7.4　划分网格115

4.7.5　加载和求解115

4.7.6 结果分析120

第5章　ANSYS桥梁工程应用122

5.1 概述122

5.2　桁架桥的受力分析123

5.2.1　相关概念123

5.2.2　问题的描述124

5.2.3　建模假设125

5.2.4　建模125

5.2.5　加载和求解129

5.2.6　结果分析130

5.3　悬索桥的受力分析132

5.3.1 相关概念132

5.3.2　问题的描述133

5.3.3 建模假设134

5.3.4 自下而上建模135

5.3.5　加载和求解137

5.3.6　结果分析140

5.4　移动载荷作用下桥梁的动态响应140

5.4.1　相关概念140

5.4.2 问题描述142

5.4.3 建模143

5.4.4　加载与求解144

5.4.5　结果分析与比较146

5.5　连续刚构桥三维仿真分析148

5.5.1 相关概念148

5.5.2　问题的描述149

5.5.3 建模150

5.5.4　加载及求解158

5.5.5　计算结果及分析159

5.6　桥梁的地震响应分析160

5.6.1 相关概念160

5.6.2　问题的描述163

5.6.3 建模165

5.6.4　网格划分、施加边界条件166

5.6.5　地震谱响应分析167

5.6.6　地震波瞬态分析169

5.7　斜拉桥三维仿真分析172

5.7.1 相关概念172

5.7.2　问题的描述173

5.7.3　建模假设174

5.7.4　建模及结果分析175

6.1.1 Drucker-Prager本构模型185

第6章　ANSYS隧道及地下工程应用185

6.1 概述185

6.1.2　隧道及地下工程的设计模型187

6.1.3　隧道及地下工程的设计方法188

6.1.4　隧道及地下工程衬砌结构设计中的力学模型选择188

6.1.5　隧道及地下工程施工力学数值模拟189

6.2　地铁明挖隧道结构力学分析190

6.2.1 问题的描述190

6.2.2 建模190

6.2.3　加载与求解193

6.2.4　后处理195

6.2.5　计算结果分析199

6.3 高速公路隧道施工力学数值模拟分析200

6.3.1 分离式高速公路隧道设计200

6.3.2　建模201

6.3.3　加载与初始地应力求解209

6.3.4　左隧道开挖求解211

6.3.5　右隧道开挖求解216

6.3.6　计算结果分析225

6.4　双线铁路隧道施工过程仿真分析225

6.4.1 问题的描述225

6.4.2　模型的建立227

6.4.3　加载与求解235

6.4.4　计算结果分析243

6.5　地铁盾构隧道掘进过程数值模拟分析248

6.5.1 问题的描述248

6.5.2　模型的建立249

6.5.3　加载与求解254

6.5.4　计算结果分析262

7.1 概述269

第7章　ANSYS房屋建筑工程应用269

7.2　三维网架设计ANSYS分析270

7.2.1 问题的描述270

7.2.2　建模271

7.2.3　加载与求解276

7.2.4 计算结果分析277

7.3 网架屋顶结构的受力分析280

7.3.1　问题的描述280

7.3.2　建模283

7.3.3　加载与求解286

7.3.4　计算结果分析287

7.4　高层框架房屋结构的三维仿真分析290

7.4.1　问题的描述290

7.4.2　建模293

7.4.3　加载与求解297

7.4.4　计算结果分析299

第8章　ANSYS基础工程应用303

8.1　概述303

8.1.1　ANSYS与基础工程303

8.1.2　接触分析303

8.2　房屋建筑桩基础三维仿真分析307

8.2.1 问题的描述307

8.2.2　建模310

8.2.3　加载与求解315

8.2.4　计算结果与分析316

8.2.5　桩土作用问题的另一种参考分析方法318

8.3　房屋建筑刚性基础三维仿真分析329

8.3.1 相关概念329

8.3.2　问题的描述330

8.3.3 建模331

8.3.4　加载与求解334

8.3.5　计算结果处理与分析335

8.4　桥梁全桩基础受力分析336

8.4.1 桥梁下部结构概述336

8.4.2　问题的描述337

8.4.3 建模338

8.4.4　加载与求解340

8.4.5　后处理341

8.4.6　计算结果分析343

第9章　ANSYS边坡工程应用346

9.1 边坡问题的相关概述346

9.1.1 边坡的破坏形式346

9.1.2　影响边坡稳定的主要因素346

9.1.3　边坡稳定性的主要分析方法347

9.2　问题的描述348

9.3　模型的建立349

9.4　加载与求解352

9.5　计算结果分析354

9.5.1 初始状态下边坡稳定性354

9.5.2　饱水状态下边坡稳定性356

第10章　ANSYS在水工中的应用359

10.1　概述359

10.2　重力坝三维仿真分析360

10.2.1　相关概念360

10.2.2 问题的描述362

10.2.3 建模362

10.2.4　加载与求解369

10.2.5　计算结果分析375

附录380

参考文献424

参考资料425