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第1章 概述9

1.1ANSYS的历史9

1.2ANSYS的功能10

1.3ANSYS 16.0版本的新亮点11

本章小结12

第2章 制定ANSYS分析方案13

2.1概述13

2.2确定分析类型14

2.3建模14

2.3.1整体受力或局部受力14

2.3.2模型对称性14

2.3.3选用合理的单元类型15

2.3.4网格离散方案16

2.3.5处理连接关系19

2.3.6预留荷载作用位置20

2.3.7制定求解过程方案20

2.3.8专题分析21

2.4典型的分析过程22

2.5一个简单的分析例子（GUI方式）22

本章小结27

第3章 模型建立28

3.1单位设置28

3.2坐标系和工作平面29

3.2.1全局和局部坐标系29

3.2.2活动坐标系30

3.2.3显示坐标系30

3.2.4节点坐标系30

3.2.5单元坐标系31

3.2.6结果坐标系32

3.2.7工作平面32

3.3显示设置33

3.3.1编号和颜色显示控制33

3.3.2边界条件和荷载的显示设置34

3.3.3尺寸和形状34

3.4实体模型的建立35

3.4.1自底向上建模36

3.4.2自顶向下建模38

3.5实体建模—导入AutoCAD模型40

3.6布尔运算41

3.6.1布尔运算的设置41

3.6.2布尔操作42

3.6.3布尔操作注意要点44

3.7实体建模实例44

本章小结48

第4章 网格划分49

4.1网格划分流程49

4.1.1设置单元属性49

4.1.2设置网格划分尺寸51

4.1.3选择网格划分方法51

4.1.4生成网格51

4.1.5网格检查与修改51

4.2实体分网技术51

4.2.1单元属性设置52

4.2.2网格划分尺寸控制53

4.2.3自由网格和映射网格57

4.3高级分网技术63

4.3.1扫掠生成体网格63

4.3.2过渡金字塔单元65

4.3.3自适应网格划分67

4.4单元形状及网格检查69

4.4.1单元形状检查69

4.4.2网格有效性检查71

4.5网格修改71

4.5.1重新划分网格72

4.5.2清除网格72

4.5.3细化网格72

4.5.4四面体单元的修改74

4.6直接建模74

4.6.1节点74

4.6.2单元75

4.7网格划分实例75

本章小结82

第5章 加载与求解83

5.1荷载及加载基础83

5.1.1分类83

5.1.2荷载步及相关概念83

5.1.3ANSYS加载方式84

5.2施加常规荷载85

5.2.1施加自由度约束85

5.2.2施加集中荷载87

5.2.3施加压力荷载87

5.2.4施加温度荷载88

5.2.5删除、缩放与转换荷载89

5.3其他荷载的施加89

5.3.1施加惯性荷载89

5.3.2初应力荷载的施加90

5.3.3轴对称荷载的施加90

5.4荷载步选项及设置90

5.4.1输出选项91

5.4.2其他控制选项91

5.5求解92

5.5.1求解器的选择92

5.5.2分析类型与求解控制选项93

5.5.3加载技巧—如何处理应力奇异问题96

5.6多荷载步97

5.6.1多步直接求解97

5.6.2利用荷载步文件97

5.6.2使用荷载组参量97

本章小结98

第6章 结果后处理99

6.1后处理环境、结果文件与结果数据99

6.2通用后处理99

6.2.1将结果文件读入通用后处理器100

6.2.2浏览结果数据集信息100

6.2.3读入结果数据集101

6.2.4设置结果输出方式101

6.2.5图形显示结果102

6.2.6列表显示结果103

6.2.7查询结果104

6.2.8节点积分计算内力105

6.2.9单元表及操作105

6.2.10路径及操作107

6.2.11荷载工况及操作108

6.2.12通用后处理技巧109

6.2.13综合实例分析111

6.3时间历程后处理114

6.3.1进入时间-历程后处理器115

6.3.2定义变量115

6.3.3变量运算116

6.3.4变量与数组转换117

6.3.5变量图形显示与列表显示117

本章小结120

第7章 APDL语言121

7.1APDL介绍121

7.2工具条121

7.2.1工具条的创建方法121

7.2.2工具条的嵌套122

7.3参量及内嵌函数122

7.3.1标量参量122

7.3.2字符参量126

7.3.3数组参量126

7.3.4内嵌函数129

7.4APDL宏语言130

7.4.1宏的创建130

7.4.2宏的执行131

7.4.3宏使用的参量131

7.5＊GET命令131

7.6典型的程序控制语言132

7.6.1＊GO无条件转移133

7.6.2＊IF…THEN…ELSEI…ENDIF条件转移语句133

7.6.3＊REPEAT重复语句133

7.6.4＊DO循环134

7.7几个交互命令135

7.7.1使用“＊ASK”命令135

7.7.2使用对话框135

7.7.3使用“＊MSG”命令136

本章小结137

第8章 杆系结构分析138

8.1杆单元138

8.1.1常用单元类型138

8.1.2平面桁架、空间桁架分析141

8.2梁单元143

8.2.1梁单元汇总143

8.2.2梁单元的两个分析理论143

8.2.3 Beam188单元144

8.2.4 Beam189单元145

8.2.5剪切变形、剪切系数151

8.2.6梁单元的定位、如何修改线的方向和梁单元截面坐标系153

8.2.7梁单元的后处理155

8.2.8 Beam188/189单元约束扭转分析157

8.3各种截面类型的定义和使用161

8.3.1截面参数161

8.3.2方法一：定制Beam188/189单元的标准截面162

8.3.3方法二：自定义梁截面162

8.3.4混凝土截面—闭口、开口截面164

8.3.5钢梁截面166

8.3.6复合截面—钢管混凝土截面、钢混组合截面169

8.4变截面梁建模及分析172

8.4.1变截面问题—Beam188/189单元172

8.4.2变截面梁建模及分析—空间梁单元174

8.5铰的处理—梁端自由度的释放179

8.5.1方法一：耦合179

8.5.2方法二：梁端自由度释放的两种单元180

本章小结182

第9章 其他实体结构183

9.1点单元183

9.1.1 Mass21单元183

9.1.2集中质量弹簧系统实例184

9.2板壳单元185

9.2.1板壳单元汇总185

9.2.2 Shell 181单元185

9.3块单元195

9.3.1块体单元汇总196

9.3.2 Solid65单元196

9.3.3块体单元典型后处理200

9.4其他辅助单元203

9.4.1表面效应单元203

9.4.2 Matrix27单元209

9.4.3 Mpc184单元211

9.5不同单元类型之间的连接问题213

9.5.1不同单元类型有限元模型中的约束不足213

9.5.2约束不足的处理方法214

9.5.3梁与实体单元的连接215

9.5.4梁与板的连接220

9.5.5块与板的连接222

本章小结224

第10章 结构非线性225

10.1工程非线性问题概述225

10.2非线性方程组求解方法226

10.3非线性求解策略228

10.3.1求解策略一：分析类型设置229

10.3.2求解策略二：时间及荷载子步设置230

10.3.3求解策略三：求解器设置230

10.3.4求解策略四：重启动分析设置232

10.3.5求解策略五：增加求解收敛工具234

10.3.6求解策略六：蠕变选项设置234

10.3.7求解策略七：收敛准则设置234

10.3.8求解策略八：二分法设置235

10.3.9求解策略九：中止准则设置235

10.3.10求解策略十：弧长法设置235

10.3.11求解策略十一：输出数据设置237

10.4 ANSYS非线性分析步骤237

10.5非线性单元选择241

10.6非线性分析建议241

10.7几何非线性问题241

10.7.1基本理论241

10.7.2应力-应变度量242

10.7.3几何非线性分析精要243

10.7.4几何非线性算例244

10.8材料非线性问题247

10.8.1塑性理论简介248

10.8.2常用非线性材料251

10.8.3材料非线性分析精要257

10.8.4材料非线性分析算例257

本章小结265

第11章 结构稳定266

11.1稳定的分类266

11.2第一类稳定——特征值屈曲问题267

11.2.1概述267

11.2.2特征值屈曲分析步骤267

11.2.3屈曲分析需要注意的几个问题269

11.3特征值屈曲计算实例269

11.4非线性屈曲问题277

11.4.1定义277

11.4.2有初始缺陷的非线性屈曲分析277

11.5非线性屈曲问题计算实例278

11.6第二类屈曲问题280

本章小结280

第12章 结构动力学问题281

12.1动力学问题的基本描述281

12.2模态分析281

12.2.1常规结构的模态分析282

12.2.2有初始预应力结构的模态分析286

12.3阻尼288

12.4谐响应分析290

12.4.1概述290

12.4.2分析步骤291

12.5反应谱分析293

12.5.1概述293

12.5.2谱分析的6个步骤293

12.6瞬态动力学分析297

12.6.1概述297

12.6.2分析步骤297

12.7地震时程反应299

12.7.1概述299

12.7.2地震动加速度时程300

12.7.3一致激励、行波效应、多点非一致激励300

12.8车-桥耦合分析308

本章小结310

第13章 混凝土结构分析311

13.1钢筋混凝土结构分析311

13.1.1钢筋混凝土结构的模拟方法311

13.1.2混凝土本构关系312

13.1.3混凝土受压应力-应变全曲线方程312

13.2 Solid65单元介绍313

13.2.1单元基本假定313

13.2.2单元的线性行为313

13.2.3单元的非线性行为315

13.2.4钢筋混凝土结果显示316

13.2.5混凝土破坏准则317

13.2.6混凝土计算应注意的问题320

13.3普通钢筋混凝土简支梁的有限元模拟321

13.4预应力效应的有限元模拟328

13.4.1 ANSYS对预应力的处理328

13.4.2预应力筋建模方法329

13.4.3算例330

13.5混凝土浇注时的水化热分析335

13.5.1相关概念335

13.5.2算例336

本章小结340

第14章 典型结构分析专题341

14.1施工阶段计算分析问题341

14.1.1单元生死的基本概念341

14.1.2算例1：简单结构的施工阶段分析（梁单元）344

14.1.3算例2：大跨度箱梁结构施工全过程分析348

14.1.4算例3：隧道开挖模拟351

14.2混凝土结构的徐变问题355

14.2.1利用金属材料的蠕变性质分析混凝土结构的徐变问题355

14.2.2计算示例与分析357

14.3温度问题361

14.4影响线计算及加载368

14.4.1影响线计算368

14.4.2循环计算369

14.5初始应力的输出及输入一板壳稳定问题375

14.5.1初应力的处理375

14.5.2平板的极限压应力376

14.6复合材料问题379

14.6.1基本理论379

14.6.2算例：胶合板受力380

14.7桩基础算例381

14.8可靠性问题384

14.8.1基本分析过程384

14.8.2算例：两跨连续梁可靠性分析391

14.9疲劳问题394

14.9.1 ANSYS与疲劳分析394

14.9.2疲劳分析过程395

14.9.3实例分析399

本章小结404

第15章 索类结构分析405

15.1悬链线理论405

15.1.1基本假设405

15.1.2自重作用下悬链线理论406

15.2单缆分析407

15.3拉索分析409

15.3.1基本理论409

15.3.2拉索状态变量的确定方法与求解步骤410

15.4悬索桥整体分析417

本章小结428