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序 1

前言 1

第1章　土木工程数值模拟方法简介 1

1.1　数值模拟方法概述 1

目录 1

1.2　有限元法简介 2

1.2.1　有限元法的起源 2

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 4

1.3.1 变分法 4

1.3.2　Rayleigh-Ritz法 5

1.3.3　加权余量法 6

2.1.1　ANSYS在计算机辅助工程的地位 7

第2章　大型有限元软件ANSYS 7.0简介 7

2.1　概述 7

2.1.2　ANSYS 7.0的主要技术特点 8

2.1.3　ANSYS 7.0软件的主要功能 8

2.1.4　ANSYS 7.0软件的新增功能 10

2.2　安装与启动 12

2.2.1 系统要求 12

2.2.2　安装介绍 13

2.2.3　运行参数设置 14

2.2.4　启动和退出 15

2.3　使用界面介绍 16

2.3.1　窗口及菜单介绍 16

2.3.2　设置用户界面 18

2.4　内存管理 20

2.4.1　概述 20

2.4.2 内存管理 20

2.4.3　配置文件 20

2.5　文件管理 21

2.5.1　文件类型 21

2.5.2　文件管理 23

2.6　注释 25

2.6.1　概述 25

2.6.2　生成注释 26

2.7　有限元分析基本过程的实例 26

2.7.1　分析问题概述 26

2.7.2　定义材料、几何常数和单元类型 27

2.7.3　建立几何模型 28

2.7.4　划分网格 29

2.7.5　加载及求解 29

2.7.6　查看结果 31

第3章　进行土木工程分析的相关高级技术 33

3.1　参数化设计语言 33

3.1.1　参数化设计语言概述 33

3.1.2　参数化设计语言的应用举例 37

3.2　子模型与子结构 40

3.2.1　子模型 40

3.2.2　子结构 44

3.3.1　前提条件 50

3.3 自适应网格的划分 50

3.3.2　步骤 51

3.3.3 应用举例 52

3.4　单元的生死 53

3.4.1　概述 53

3.4.2　单元生死的使用 54

3.4.3　生死单元的控制 57

3.4.4　排错检查 58

3.4.5　单元生死应用实例 59

3.5 图形输出 61

3.5.1　概述 61

3.5.4　模态分析后处理中图片的抓取 63

3.5.3　制作硬拷贝图形文件 63

3.5.2　生成中性文件 63

3.6　动画制作 68

3.6.1　概述 68

3.6.2　基本动画命令 68

3.6.3　单步动画的生成 69

3.6.4 Windows环境动画的制作 72

第4章　ANSYS混凝土问题分析 75

4.1 概述 75

4.1.1 关于模型 75

4.1.2　本构关系及破坏准则 76

4.2　混凝土SOLID65单元 77

4.2.1　SOLID65单元理论基础 77

4.2.2　SOLID65单元使用方法 82

4.3　钢筋混凝土板受力分析 85

4.3.1 问题的描述 85

4.3.2　建模 86

4.3.3 网格划分 88

4.3.4　加载、求解 89

4.3.5　计算结果及分析 90

4.4　钢筋混凝土梁分析 92

4.4.1　问题的描述 92

4.4.2　建模 93

4.4.3　加载、求解 98

4.4.4　计算结果及分析 98

4.5.1　相关概念 100

4.5　预应力钢筋混凝土分析 100

4.5.2　问题的描述 101

4.5.3　建模 102

4.5.4　划分网格 103

4.5.5　加载、求解 104

4.5.6　结果分析 105

4.6　混凝土开裂模拟 106

4.6.1　相关概念 106

4.6.2　问题的描述 108

4.6.3　建模 108

4.6.4　划分网格 109

4.6.5　加载和求解 109

4.6.6　计算结果分析 110

4.7.1　相关概念 111

4.7　混凝土浇筑模 111

4.7.2　问题的描述 112

4.7.3　建模 113

4.7.4 划分网格 113

4.7.5　加载和求解 114

4.7.6 结果分析 119

第5章　ANSYS桥梁结构工程应用 121

5.1　概述 121

5.2　桁架桥的受力分析 122

5.2.1　相关概念 122

5.2.2　问题的描述 124

5.2.3　建模假设 124

5.2.4　建模 125

5.2.5　加载和求解 128

5.2.6　结果分析 129

5.3　悬索桥的受力分析 130

5.3.1　相关概念 130

5.3.2　问题的描述 132

5.3.3　建模假设 132

5.3.4　自下而上建模 134

5.3.5　加载和求解 136

5.3.6　结果分析 138

5.4　移动载荷作用下桥梁的动态响应 139

5.4.1　相关概念 139

5.4.2　问题描述 141

5.4.3　建模 142

5.4.4　加载与求解 143

5.4.5　结果分析与比较 145

5.5　连续刚构桥三维仿真分析 147

5.5.1　相关概念 147

5.5.2　问题的描述 148

5.5.3　建模 148

5.5.4　加载及求解 156

5.5.5　计算结果及分析 157

5.6　桥梁的地震响应分析 158

5.6.1　相关概念 158

5.6.2　问题的描述 161

5.6.3　建模 164

5.6.5　地震谱响应分析 165

5.6.4　网格划分、施加边界条件 165

5.6.6　地震波瞬态分析 167

5.7　斜拉桥三维仿真分析 169

5.7.1　相关概念 169

5.7.2　问题的描述 171

5.7.3　建模假设 172

5.7.4　建模及结果分析 173

第6章　ANSYS房屋建筑工程应用 183

6.1　概述 183

6.2　ANSYS三维网架设计 184

6.2.1　问题的描述 184

6.2.2　建模 186

6.2.3　加载与求解 191

6.2.4　计算结果分析 192

6.3 网架屋顶结构的受力分析 194

6.3.1 问题的描述 194

6.3.2　建模 197

6.3.3　加载与求解 200

6.3.4　计算结果分析 202

6.4　高层框架房屋结构的三维仿真 204

6.4.1 问题的描述 204

6.4.2　建模 207

6.4.3　加载与求解 212

6.4.4　计算结果分析 214

7.1.1　ANSYS与基础工程 217

7.1　概述 217

第7章　ANSYS基础及地下工程应用 217

7.1.2　Drucker—Prager（DP）材料 218

7.1.3　接触分析 220

7.2　房屋建筑刚性基础三维仿真分析 224

7.2.1 问题的描述 224

7.2.2　建模 227

7.2.3　加载与求解 231

7.2.4　计算结果与分析 232

7.2.5　桩土作用问题的另一种参考分析方法 234

7.3　刚性基础三维仿真分析 243

7.3.1　相关概念 243

7.3.2　问题的描述 244

7.3.3　建模 245

7.3.4　加载与求解 248

7.3.5　计算结果处理与分析 249

7.4　实体桥墩应力分析 249

7.4.1　桥墩分析的工程背景 249

7.4.2　问题的描述 251

7.4.3　建模假设 252

7.4.4　建模 253

7.4.5　加载与求解 254

7.4.6　计算结果分析 257

7.5　隧道开挖仿真模拟 258

7.5.1　相关概念 258

7.5.3　建模 261

7.5.2　问题的描述 261

7.5.4　加载与求解 268

7.5.5　计算结果分析 270

第8章　ANSYS在水工中的应用 272

8.1　概述 272

8.2　重力坝三维仿真分析 273

8.2.1　相关概念 273

8.2.2　问题的描述 275

8.2.3　建模 276

8.2.4　加载与求解 282

8.2.5　计算结果分析 287

附录 292

参考文献 336

参考资料 337