前　言

第1 章　有限元方法简介 1

1. 1　有限元方法的发展历史 1

1. 2　有限元方法的主要特点 2

1. 3　有限元方法的基本思路 3

1. 4　有限元方法求解问题的步骤 4

1. 5　有限元的常用术语 4

1. 6　有限元方法的应用及其发展趋势 5

第2 章　ANSYS 简介 8

2. 1　概述 8

2. 1. 1　发展过程 8

2. 1. 2　使用环境 9

2. 1. 3　软件功能 9

2. 2　ANSYS 14. 5 安装与启动 13

2. 2. 1　系统要求 13

2. 2. 2　设置运行参数 13

2. 2. 3　启动与退出 15

2. 3　ANSYS 14. 5 软件界面 16

2. 4　ANSYS 14. 5 文件系统 18

2. 4. 1　文件类型 18

2. 4. 2　文件管理 18

2. 5　ANSYS 简单实例分析 21

2. 5. 1　GUI 操作方式求解 21

2. 5. 2　命令流操作方式求解 24

2. 5. 3　GUI 操作与命令流的比较 25

第3 章　ANSYS 图形用户界面 26

3. 1　图形用户界面组成 26

3. 2　启动图形用户界面 27

3. 3　对话框及其组件 27

3. 3. 1　文本框 28

3. 3. 2　单选列表框 28

3. 3. 3　双列选择列表框 28

3. 3. 4　标签 29

3. 3. 5　选取框 30

3. 4　通用菜单 30

3. 4. 1　文件菜单 30

3. 4. 2　选取菜单 32

3. 4. 3　列表菜单 34

3. 4. 4　绘图菜单 37

3. 4. 5　绘图控制菜单 38

3. 4. 6　工作平面菜单 44

3. 4. 7　参量菜单 45

3. 4. 8　宏菜单 47

3. 4. 9　菜单控制菜单 48

3. 4. 10　帮助菜单 48

3. 5　输入窗口 50

3. 6　主菜单 50

3. 6. 1　优选项 51

3. 6. 2　预处理器 52

3. 6. 3　求解器 55

3. 6. 4　通用后处理器 58

3. 6. 5　时间历程后处理器 61

3. 6. 6　概率设计和辐射选项 62

3. 6. 7　记录编辑器 62

3. 7　输出窗口 62

3. 8　工具条 63

3. 9　图形窗口 63

3. 9. 1　图形显示 64

3. 9. 2　多窗口绘制 64

3. 9. 3　增强图形显示 67

3. 10　个性化界面 67

第4 章　建立实体模型 69

4. 1　实体模型概述 69

4. 2　自底向上建模 70

4. 2. 1　定义关键点 70

4. 2. 2　选择、查看和删除关键点 73

4. 2. 3　定义线 74

4. 2. 4　选择、查看和删除线 77

4. 2. 5　定义面 77

4. 2. 6　选择、查看和删除面 79

4. 2. 7　定义体 80

4. 2. 8　选择、查看和删除体 81

4. 3　自顶向下建模 81

4. 3. 1　建立矩形面原始对象 81

4. 3. 2　建立圆或环形面原始对象 82

4. 3. 3　建立正多边形面原始对象 84

4. 3. 4　建立长方体原始对象 85

4. 3. 5　建立柱体原始对象 86

4. 3. 6　建立多棱柱原始对象 88

4. 3. 7　建立球体或部分球体原始对象 89

4. 3. 8　建立锥体或圆台原始对象 90

4. 3. 9　建立环体或部分环体原始对象 90

4. 4　编辑图元 91

4. 4. 1　移动图元 91

4. 4. 2　复制图元 92

4. 4. 3　镜像图元 93

4. 4. 4　缩放图元 94

4. 4. 5　将图元转换坐标系 95

4. 5　运用组件和部件 95

4. 5. 1　组件和部件的操作 95

4. 5. 2　通过组件和部件选择实体 97

第5 章　ANSYS 在桥梁结构工程中的应用 98

5. 1　概述 98

5. 2　典型桥梁模拟过程 98

5. 2. 1　创建物理环境 98

5. 2. 2　建模、指定特性、网格划分 103

5. 2. 3　施加边界条件和荷载 104

5. 2. 4　求解 105

5. 2. 5　后处理 110

5. 3　连续刚构桥的受力分析 112

5. 3. 1　相关概念 112

5. 3. 2　问题的描述 113

5. 3. 3　建模 114

5. 3. 4　加载及求解 123

5. 3. 5　结果分析 124

5. 4　斜拉桥的受力分析 126

5. 4. 1　相关概念 126

5. 4. 2　问题的描述 127

5. 4. 3　建模 128

5. 4. 4　加载及求解 147

5. 4. 5　结果分析 152

5. 5　悬索桥的受力分析 153

5. 5. 1　相关概念 153

5. 5. 2　问题的描述 154

5. 5. 3　建模前关键问题的处理 155

5. 5. 4　建模 159

5. 5. 5　加载及求解 167

5. 5. 6　结果分析 168

第6 章　ANSYS 在隧道及地下结构工程中的应用 178

6. 1　隧道及地下结构工程相关概念 178

6. 1. 1　隧道及地下结构工程设计模型 178

6. 1. 2　隧道及地下结构的数值计算方法 178

6. 1. 3　隧道荷载 179

6. 2　隧道及地下结构施工过程的ANSYS 模拟 179

6. 2. 1　单元生死 179

6. 2. 2　DP 材料模型 184

6. 2. 3　初始地应力的模拟 185

6. 2. 4　开挖与支护及连续施工的实现 185

6. 3　地铁明挖隧道结构力学分析 186

6. 3. 1　明挖法简述 186

6. 3. 2　问题的描述 186

6. 3. 3　建模 186

6. 3. 4　加载及求解 189

6. 3. 5　结果分析 189

6. 3. 6　命令流的实现 192

6. 4　暗挖法隧道开挖有限元模拟 196

6. 4. 1　相关概念 196

6. 4. 2　问题描述 196

6. 4. 3　建模 197

6. 4. 4　加载及求解 202

6. 4. 5　结果分析 205

6. 4. 6　命令流的实现 206

6. 5　双连拱隧道开挖有限元模拟 210

6. 5. 1　相关概念 210

6. 5. 2　问题的描述 211

6. 5. 3　建模 212

6. 5. 4　加载及求解 223

6. 5. 5　结果分析 226

第7 章　ANSYS 在边坡工程中的应用 235

7. 1　边坡工程 235

7. 1. 1　概述 235

7. 1. 2　边坡变形破坏基本原理 235

7. 1. 3　边坡稳定性的分析方法 236

7. 2　边坡稳定性分析步骤 238

7. 2. 1　创建物理环境 238

7. 2. 2　建立模型和划分网格 240

7. 2. 3　施加约束和荷载 240

7. 2. 4　求解 240

7. 2. 5　后处理 240

7. 3　ANSYS 边坡稳定性实例分析 241

7. 3. 1　实例描述 241

7. 3. 2　GUI 操作方法 241

7. 3. 3　命令流实现 259

第8 章　ANSYS 在建筑工程中的应用 267

8. 1　概述 267

8. 2　钢筋混凝土结构设计分析 267

8. 2. 1　钢筋混凝土梁结构 267

8. 2. 2　钢筋混凝土板结构 281

8. 3　大跨度网架结构受力分析 290

8. 3. 1　三维网架设计 290

8. 3. 2　空间单层网壳结构 300

8. 4　高层框架房屋结构受力分析 311

8. 4. 1　问题描述 311

8. 4. 2　建立模型 314

8. 4. 3　加载及求解 320

8. 4. 4　结果分析 323

第9 章　ANSYS 在水利工程中的应用 325

9. 1　概述 325

9. 2　重力坝三维仿真分析 326

9. 2. 1　相关概念 326

9. 2. 2　问题的描述 327

9. 2. 3　建模 328

9. 2. 4　加载及求解 334

9. 2. 5　结果分析 340

参考文献 345 2100433B

本书不仅涵盖了教学大纲所规定的基础教学内容，还力求反映近年来在数值分析软件的研究开发及工程应用方面的新发展和成果。在编写过程中，结合本校多年开设的有限元理论及弹性力课程为基础，力求内容的系统性、先进性和适用性，循序渐进性。每章均有复习思考题。本书理论与实用相结合，力求全面、深入、系统和实用，可作为土木工程专业高年级本科生、研究生及教师学习ANSYS软件的培训教材，也可作为相关专业的科研人员和工程技术人员使用ANSYS软件的参考用书。

《ANSYS有限元分析工程应用实例教程》共计11章，以结构分析为主，包括静力分析、材料非线性分析、接触非线性分析、几何非线性分析、优化分析、动力学分析、疲劳分析、复合材料等，同时也涉及了热分析。全面的理论基础与典型案例相结合是《ANSYS有限元分析工程应用实例教程》的显著特色，其中案例贴合实际，讲解精辟透彻，处理问题思路清晰，论述内容深入独到。

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第1章 简介

第2章 ANSYS入门

2一1前言

2—2ANSYS环境简介

2一3有限元法的基本架构

2—4ANSYS框架及命令说明

2一5ANSYS文件名和文件

2一6图形控制

2—7下拉式菜单说明

2—8命令说明

习题一

第3章 有限元模型

3一1前言

3一2有限元模型建立方法

3—3坐标系统

3一4节点定义

3一5节点复制及填充

3一6单元定义

3一7负载定义

3一8后处理器

3—9文件输入法的交互模式与非交互模式

习题

第4章 高级建模技巧

4一1前言

4一2多重单元与属性

4一3多重负载

4一4 2100433B

本书内容循序渐进，并采用传统命令教授方式进行，以加深用户对计算机有限元分析软件的认知，并能应用于不同的软件，最大程度的解决读者的学习障碍。本书内容与例题较偏重结构力学方面，对于其他相关领域的问题，也可到达一定的学习效果。

本书共分七章。第一章为计算机辅助工程简介。第二章主要描述ANSYS软件架构、环境介绍、文件介绍等。第三章及第四章主要介绍有限元模型之建立及高级建模技巧。第五章主要介绍实体模型的建立。第六章主要介绍网格的生成与设置。第七章主要介绍载荷施加的方法。