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