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前言1

第1篇教学实例篇1

第1章简单拉压杆结构1

目 录1

1.1铰接杆在外力作用下的变形2

1.2人字形屋架的静力分析6

1.3超静定拉压杆的反力计算10

1.4平行杆件与刚性梁连接的热应力问题13

1.5端部有间隙的杆的热膨胀17

2.1等截面简单超静定梁的平面弯曲分析21

第2章梁的弯曲问题21

2.2工字形截面外伸梁的平面弯曲29

2.3矩形截面梁的纵横弯曲分析35

2.4悬臂梁的双向弯曲45

2.5 圆形截面悬臂杆的弯扭组合变形61

2.6悬臂等强度梁的弯曲65

2.7弹性地基半无限长梁在端部力和力偶作用下的变形75

2.8偏心受压杆的大变形分析79

3.1利用梁单元计算压杆稳定性85

第3章杆系稳定性计算85

3.2利用实体单元计算压杆稳定性89

3.3悬臂压杆的过曲屈分析94

3.4平面钢架的平面外失稳103

第4章实体模型应力分析115

4.1 均布荷载作用下深梁的变形和应力115

4.2一对集中力作用下的圆环128

4.3用实体单元分析变截面杆的拉伸140

4.4用二维实体单元分析等截面悬臂梁的平面弯曲148

4.5变截面悬臂梁在端部集中力作用下的平面静力分析155

4.6纯弯曲悬臂曲梁的二维静力分析164

4.7端部集中力作用的悬臂圆环曲梁平面弯曲的三维分析173

4.8均匀拉力作用下含圆孔板的孔边应力集中189

4.9两端固定的厚壁管道在自重作用下的变形和应力205

第5章膜和薄壳问题214

5.1含椭圆孔的椭圆薄膜在外部张力作用下的静力分析214

5.2圆形薄膜大变形静力分析224

5.3柱形容器在内压作用下的静力分析230

5.4圆柱形薄壳在均匀内压作用下的静力分析234

6.1简支和固支圆板的在不同荷载作用下的弯曲239

第6章板的弯曲和壳体计算239

6.2悬臂长板的大挠度弯曲250

6.3用壳体单元分析受均布荷载作用的固支圆板大挠度弯曲262

6.4利用拉伸操作建立膨胀弯管模型267

6.5两端简支开口柱壳在自重作用下的静力分析276

6.6圆筒在一对横向集中力作用下的变形282

6.7两边简支开口柱壳在集中力作用下的大变形曲屈291

7.1单自由度弹簧质量系统的频率计算300

第7章简单振动系统300

7.2悬索自由振动的频率304

7.3用弹簧单元连接的圆盘的扭转振动310

7.4圆杆连接圆盘的扭转振动314

7.5钻杆的扭转自由振动318

第8章梁的振动分析325

8.1简支梁的自振频率计算325

8.2 自由—自由梁的纵向自由振动335

8.3有轴向压力作用的简支梁的自由振动339

8.4用壳体单元计算悬臂等强度梁的自由振动345

8.5矩形截面薄壁悬臂梁的自由振动351

第9章膜板和实体振动358

9.1 圆形张紧薄膜的自由振动358

9.2薄膜二维非轴对称自由振动分析364

9.3薄膜三维非轴对称振动分析370

9.4悬臂长板的自由振动频率378

9.5悬臂宽板的模态分析382

9.6固支圆板的自由振动388

9.7用实体单元分析圆环的振动392

9.8机翼模型的振动分析397

第1 0章平面建模分析和三维实体建模405

10.1 带三个圆孔的平面支座分析405

10.2角支座应力分析410

10.3 体斜支座的实体建模416

10.4四分之一车轮的实体建模422

10.5轴承支座的实体建模425

第1 1章最优化设计434

11.1概述434

11.2最优化问题框架435

11.4变截面悬臂梁的外形形状优化436

11.3 ANSYS优化设计流程436

11.5平面刚架的优化设计447

第12章层合板和断裂力学454

12.1 四边简支方形层合板在均布外载作用下的变形454

12.2均布拉力作用下含裂纹板的应力强度因子计算466

第2篇工程应用篇485

第13章用APDL实现空间网壳结构参数化建模485

13.1 K系列球面网壳结构的特点和建模485

13.1.1 K系列球面网壳的特点485

13.2参数化设计语言APDL介绍486

13.1.2几何描述486

13.1.3杆件连接关系486

13.2.1参数和表达式487

13.2.2 ANSYS 中的基本指令487

13.2.3分支和循环488

13.3用户界面设计语言UIDL介绍490

13.3.1 单行参数输入490

13.3.2多行参数输入490

13.4.2节点坐标计算491

13.4网壳建模程序设计491

13.4.1模型建立的步骤491

13.4.3单元连接493

13.4.4变量说明494

13.4.5节点坐标计算公式494

13.4.6主框图说明495

13.4.7单元连接关系定义495

13.4.8源程序496

13.5.2界面说明499

13.5.1加载程序499

13.5程序使用说明499

13.5.3注意事项501

13.6应用举例501

13.6.1基本参数501

13.6.2输入数据并生成模型501

13.6.3输入单元参数和荷载后开始计算502

13.6.4选择结果输出方式502

14.1塔式起重机基本概念503

14.2塔式起重机拓扑模型503

第14章塔式起重机静动力分析503

14.3塔机模型受力分析505

14.3.1部件受力特征分析506

14.3.2截面参数定义506

14.3.3自重荷载和配重506

14.3.4选用合适的分析模型。506

14.4塔机建模程序设计507

14.4.1塔身节点计算和单元连接507

14.3.5 固定塔身底部的4个节点507

14.4.2塔顶建模508

14.4.3塔臂建模508

14.4.4平衡臂和斜拉索建模509

14.5塔机静力分析510

14.6塔机模态分析516

14.7塔机静动力分析程序519

第15章长柱形天然气罐在内压作用下的静力分析536

15.1概述536

15.2建立模型536

15.3.1单元基本性质和约定537

15.3利用轴对称壳单元SHELL51计算537

15.3.2求解过程539

15.3.3源程序542

15.3.4计算结果544

15.3.5简体部分理论解546

15.3.6结果讨论546

15.4利用8节点2D实体单元PLANE82单元计算550

15.4.1建立模型551

15.4.2计算过程551

15.4.3计算结果及讨论558

15.4.4源程序559

15.5用20节点3D实体单元solid95计算1/4模型560

15.5.1建立1/4三维模型560

15.5.2计算步骤561

15.5.3计算结果分析567

15.5.4与弹性力学解答的对比570

15.5.5计算程序571

附录573

附录A常用结构单元参考573

附录B结构分析命令速查606

参考文献647