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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