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第1章 有限元法ANSYS简介1

1.1 有限元法的分析过程2

1.2 ANSYS 16.0的安装与启动4

1.2.1 系统要求4

1.2.2 设置运行参数4

1.2.3 启动与退出7

1.3 ANSYS文件系统8

1.3.1 文件类型8

1.3.2 文件管理9

1.4 ANSYS分析过程12

1.4.1 建立模型13

1.4.2 加载求解15

1.4.3 查看计算结果19

第2章 ANSYS 16.0图形用户界面20

2.1 ANSYS 16.0图形用户界面的组成21

2.2 启动图形用户界面22

2.3 通用菜单22

2.3.1 文件菜单23

2.3.2 选取菜单24

2.3.3 列表菜单27

2.3.4 绘图菜单31

2.3.5 绘图控制菜单31

2.3.6 工作平面菜单38

2.3.7 参量菜单40

2.3.8 宏菜单43

2.3.9 菜单控制菜单44

2.3.10 帮助菜单45

2.4 输入窗口46

2.5 主菜单47

2.5.1 优选项48

2.5.2 预处理器48

2.5.3 求解器52

2.5.4 通用后处理器55

2.5.5 时间历程后处理器58

2.5.6 概率设计和辐射选项60

2.5.7 记录编辑器60

2.6 输出窗口61

2.7 工具条61

2.8 图形窗口62

2.8.1 图形显示62

2.8.2 多窗口绘图64

2.8.3 增强图形显示66

第3章 建立实体模型68

3.1 坐标系简介69

3.1.1 总体坐标系和局部坐标系69

3.1.2 显示坐标系71

3.1.3 节点坐标系71

3.1.4 单元坐标系72

3.1.5 结果坐标系73

3.2 工作平面的使用和操作73

3.2.1 定义一个新的工作平面74

3.2.2 控制工作平面的显示和样式74

3.2.3 移动工作平面74

3.2.4 旋转工作平面74

3.2.5 还原一个已定义的工作平面75

3.3 布尔操作75

3.3.1 布尔运算操作75

3.3.2 布尔运算的设置76

3.3.3 布尔运算之后的图元编号77

3.3.4 交运算77

3.3.5 两两相交运算78

3.3.6 加运算79

3.3.7 减运算79

3.3.8 利用工作平面进行减运算79

3.3.9 搭接运算81

3.3.10 分割运算81

3.3.11 粘接运算82

3.4 自底向上创建几何模型82

3.4.1 关键点82

3.4.2 硬点84

3.4.3 线85

3.4.4 面87

3.4.5 体89

3.4.6 自底向上建模实例91

3.5 自顶向下创建几何模型（体素）99

3.5.1 创建面体素99

3.5.2 创建实体体素99

3.5.3 自顶向下建模实例102

第4章 划分网格110

4.1 有限元网格概论111

4.2 设定单元属性111

4.2.1 生成单元属性表111

4.2.2 在划分网格之前分配单元属性112

4.3 网格划分的控制114

4.3.1 ANSYS网格划分工具114

4.3.2 映射网格划分中单元的默认尺寸116

4.3.3 局部网格划分控制118

4.3.4 内部网格划分控制118

4.3.5 生成过渡棱锥单元120

4.3.6 将退化的四面体单元转化为非退化的形式120

4.3.7 执行层网格划分121

4.4 自由网格划分和映射网格划分控制122

4.4.1 自由网格划分122

4.4.2 映射网格划分123

4.5 延伸和扫略生成有限元模型127

4.5.1 延伸生成网格127

4.5.2 扫略生成网格129

4.6 修正有限元模型131

4.6.1 局部细化网格132

4.6.2 移动和复制节点和单元134

4.6.3 控制面、线和单元的法向134

4.6.4 修改单元属性136

4.7 编号控制136

4.7.1 合并重复项137

4.7.2 编号压缩138

4.7.3 设定起始编号138

4.7.4 编号偏差139

第5章 施加载荷140

5.1 载荷概论141

5.1.1 什么是载荷141

5.1.2 载荷步、子步和平衡迭代142

5.1.3 时间参数143

5.1.4 阶跃载荷与坡道载荷143

5.2 施加载荷144

5.2.1 实体模型载荷与有限单元载荷144

5.2.2 施加载荷145

5.2.3 利用表格来施加载荷150

5.2.4 轴对称载荷与反作用力152

5.2.5 利用函数来施加载荷和边界条件153

5.3 设定载荷步选项155

5.3.1 通用选项155

5.3.2 非线性选项158

5.3.3 动力学分析选项159

5.3.4 输出控制159

5.3.5 毕－萨选项160

5.3.6 谱分析选项161

5.3.7 创建多载荷步文件161

第6章 求解163

6.1 求解概论164

6.1.1 使用直接求解法165

6.1.2 使用稀疏矩阵直接解法求解器165

6.1.3 使用雅可比共轭梯度法求解器165

6.1.4 使用不完全分解共轭梯度法求解器166

6.1.5 使用预条件共轭梯度法求解器166

6.1.6 使用自动迭代解法选项167

6.1.8 获得解答167

6.2 利用特定的求解控制器来指定求解类型168

6.2.1 使用简化求解菜单选项168

6.2.2 使用求解控制对话框169

6.3 多载荷步求解170

6.3.1 多重求解法170

6.3.2 使用载荷步文件法170

6.3.3 使用数组参数法（矩阵参数法）171

6.4 重新启动分析173

6.4.1 重新启动一个分析173

6.4.2 多载荷步文件的重启动分析177

6.5 预测求解时间和估计文件大小178

6.5.1 估计运算时间179

6.5.2 估计文件的大小179

6.5.3 估计内存需求179

第7章 后处理180

7.1 后处理概述181

7.1.1 后处理181

7.1.2 结果文件181

7.1.3 后处理可用的数据类型182

7.2 通用后处理器（POST1）182

7.2.1 将数据结果读入数据库182

7.2.2 列表显示结果183

7.2.3 图像显示结果191

7.2.4 映射结果到某一路径上197

7.2.5 表面操作202

7.2.6 将结果旋转到不同坐标系中显示205

7.3 时间历程后处理（POST26）207

7.3.1 定义和储存POST26变量207

7.3.2 检查变量209

7.3.3 POST26后处理器的其他功能211

第8章 APDL及土木工程中常用单元简介213

8.1 APDL简介214

8.1.1 APDL概述214

8.1.2 参数定义214

8.1.3 流程控制215

8.1.4 宏216

8.1.5 函数和表达式218

8.1.6 APDL应用实例218

8.2 土木工程常用ANSYS单元221

8.2.1 杆（LINK）单元221

8.2.2 弹簧（COMBIN）单元226

8.2.3 梁（BEAM）单元228

8.2.4 平面（PLANE）单元235

8.2.5 壳（SHELL）单元239

8.2.6 质量（MASS21）单元242

8.2.7 实体（SOLID）单元243

第9章 ANSYS桥梁工程应用实例分析245

9.1 引言246

9.2 典型桥梁分析模拟过程246

9.2.1 创建物理环境246

9.2.2 建模、指定特性、分网250

9.2.3 施加边界条件和载荷252

9.2.4 求解253

9.2.5 后处理（查看计算结果）259

9.3 钢桁架桥静力受力分析262

9.3.1 问题描述263

9.3.2 GUI操作方法263

9.3.3 命令流实现277

9.4 钢桁架桥模态分析277

9.4.1 问题描述277

9.4.2 GUI操作方法277

9.4.3 命令流实现282

第10章 ANSYS边坡工程应用实例分析283

10.1 边坡工程概述284

10.1.1 边坡工程284

10.1.2 边坡变形破坏基本原理284

10.1.3 影响边坡稳定性的因素285

10.1.4 边坡稳定性的分析方法285

10.2 ANSYS边坡稳定性分析步骤287

10.2.1 创建物理环境287

10.2.2 建立模型和划分网格289

10.2.3 施加约束和荷载289

10.2.4 求解290

10.2.5 后处理290

10.2.6 补充说明290

10.3 ANSYS边坡稳定性实例分析290

10.3.1 实例描述290

10.3.2 GUI操作方法291

10.3.3 计算结果分析318

10.3.4 命令流实现318

第11章 ANSYS水利工程应用实例分析319

11.1 水利工程概述320

11.2 ANSYS重力坝抗震性能分析步骤320

11.2.1 创建物理环境321

11.2.2 建立模型和划分网格323

11.2.3 施加约束和荷载323

11.2.4 求解324

11.2.5 后处理326

11.3 ANSYS重力坝抗震性能实例分析326

11.3.1 实例介绍326

11.3.2 GUI操作方法327

11.3.3 命令流实现353

第12章 ANSYS隧道工程应用实例分析354

12.1 隧道工程相关概念355

12.1.1 隧道工程设计模型355

12.1.2 隧道结构的数值计算方法357

12.1.3 隧道荷载358

12.2 隧道施工过程ANSYS模拟的实现358

12.2.1 单元生死358

12.2.2 DP材料模型363

12.3 ANSYS隧道结构受力实例分析366

12.3.1 ANSYS隧道结构受力分析步骤366

12.3.2 实例描述370

12.3.3 GUI操作方法371

12.3.4 命令流实现390

12.4 ANSYS隧道开挖模拟实例分析391

12.4.1 实例描述391

12.4.2 ANSYS模拟施工步骤391

12.4.3 GUI操作方法392

12.4.4 命令流实现441

第13章 ANSYS房屋建筑工程应用实例分析442

13.1 引言443

13.2 建筑结构分析模拟过程443

13.2.1 创建物理环境443

13.2.2 建模、指定特性、分网447

13.2.3 施加边界条件和载荷448

13.2.4 求解449

13.2.5 后处理（查看计算结果）456

13.3 三层框架结构地震响应分析458

13.3.1 问题描述458

13.3.2 GUI操作方法459

13.3.3 命令流实现471

13.4 框架结构模拟建模471

13.4.1 问题描述471

13.4.2 GUI操作方法471

13.4.3 命令流实现479