《ansys土木工程应用实例(第三版)》

第三版前言

第1章 土木工程有限元数值模拟简介 1

1.1 数值模拟方法概述 1

1.2 有限元法简介 2

1.2.1 有限元法的起源和特点 2

1.2.2 有限元的常用术语 2

1.3 有限元法的求解步骤 4

第2章 大型通用有限元软件ansys简介 7

2.1 概述 7

2.1.1 ansys在计算机辅助工程中的地位 7

2.1.2 ansys软件的主要技术特点 8

2.1.3 ansys软件的主要功能 8

2.2 安装与启动 10

2.2.1 系统要求 10

2.2.2 安装介绍 10

2.2.3 启动和退出 11

2.3 使用界面介绍 13

2.4 ansys文件管理 15

2.4.1 文件类型 15

.2.4.2 文件管理 16

2.5 ansys有限元分析基本过程 18

2.6 ansys分析基本过程的实例 19

2.6.1 分析问题概述 20

2.6.2 gui操作方式求解 20

2.6.3 命令流求解 26

2.6.4 gui操作与命令流的比较 27

第3章 土木工程分析中ansys相关高级技术 29

3.1 参数化设计语言 29

3.1.1 参数化设计语言概述 29

3.1.2 参数化设计语言的应用举例 33

3.2 子模型与子结构 37

3.2.1 子模型 38

3.2.2 子结构 41

3.3 自适应网格的划分 47

3.3.1 前提条件 47

3.3.2 操作步骤 48

3.3.3 应用举例 48

3.4 单元的生死 50

3.4.1 概述 51

3.4.2 单元生死的使用 52

3.4.3 生死单元的控制 55

3.4.4 排错检查 56

3.4.5 单元生死应用实例 57

3.5 图形输出 59

3.5.1 概述 60

3.5.2 生成中性文件 61

3.5.3 制作硬拷贝图形文件 62

3.5.4 模态分析后处理中图片的抓取 62

3.6 动画制作 67

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 75

3.7 瞬态动力分析 77

3.7.1 瞬态动力分析概述 77

3.7.2 瞬态动力分析的要点 78

3.7.3 瞬态动力分析的实例解析 79

3.8 cad几何模型的导入 81

3.8.1 cad几何模型的导入概述 81

3.8.2 应用举例 82

第4章 钢筋混凝土问题ansys分析 84

4.1 概述 84

4.1.1 关于钢筋混凝土模型 84

4.1.2 本构模型及破坏准则 85

4.2 模拟钢筋混凝土的solid65单元 86

4.2.1 solid65单元理论基础 86

4.2.2 solid65单元使用方法 91

4.3 钢筋混凝土板受力分析 94

4.3.1 问题的描述 94

4.3.2 建模 95

4.3.3 网格划分 98

4.3.4 加载并求解 99

4.3.5 计算结果及分析 100

4.4 钢筋混凝土梁分析 103

4.4.1 问题的描述 103

4.4.2 建模 103

4.4.3 加载并求解 108

4.4.4 计算结果及分析 109

4.5 预应力钢筋混凝土分析 111

4.5.1 相关概念 111

4.5.2 问题的描述 112

4.5.3 建模 113

4.5.4 划分网格 114

4.5.5 加载、求解 116

4.5.6 结果分析 116

4.6 钢筋混凝土开裂模拟 118

4.6.1 相关概念 118

4.6.2 问题的描述 119

4.6.3 建模 120

4.6.4 划分网格 121

4.6.5 加载和求解 121

4.6.6 计算结果分析 123

4.7 钢筋混凝土浇筑模拟分析 124

4.7.1 相关概念 124

4.7.2 问题的描述 125

4.7.3 建模 125

4.7.4 划分网格 126

4.7.5 加载和求解 126

4.7.6 结果分析 133

第5章 ansys桥梁工程应用 135

5.1 概述 135

5.2 桁架桥的受力分析 136

5.2.1 相关概念 136

5.2.2 问题的描述 137

5.2.3 建模假设 138

5.2.4 建模 138

5.2.5 加载和求解 142

5.2.6 结果分析 144

5.3 悬索桥的受力分析 146

5.3.1 相关概念 146

5.3.2 问题的描述 147

5.3.3 建模假设 148

5.3.4 自下而上建模 149

5.3.5 加载和求解 151

5.3.6 结果分析 154

5.4 移动荷载作用下桥梁的动态响应 155

5.4.1 相关概念 155

5.4.2 问题描述 157

5.4.3 建模 157

5.4.4 加载与求解 159

5.4.5 结果分析与比较 160

5.5 连续刚构桥三维仿真分析 162

5.5.1 相关概念 162

5.5.2 问题的描述 163

5.5.3 建模 164

5.5.4 加载及求解 172

5.5.5 计算结果及分析 173

5.6 桥梁的地震响应分析 175

5.6.1 相关概念 175

5.6.2 问题的描述 178

5.6.3 建模 180

5.6.4 网格划分、施加边界条件 181

5.6.5 地震谱响应分析 182

5.6.6 地震波瞬态分析 185

5.7 斜拉桥三维仿真分析 187

5.7.1 相关概念 187

5.7.2 问题的描述 188

5.7.3 建模假设 189

5.7.4 建模及结果分析 190

第6章 ansys隧道及地下工程应用 200

6.1 概述 200

6.1.1 drucker-prager本构模型 200

6.1.2 隧道及地下工程的设计模型 202

6.1.3 隧道及地下工程的设计方法 203

6.1.4 隧道及地下工程衬砌结构设计中的力学模型选择 204

6.1.5 隧道及地下工程施工力学数值模拟 204

6.2 山岭隧道结构力学分析 205

6.2.1 问题的描述 205

6.2.2 建模 206

6.2.3 加载与求解 209

6.2.4 后处理 212

6.2.5 计算结果分析 215

6.3 地铁明挖隧道结构力学分析 216

6.3.1 问题的描述 216

6.3.2 建模 216

6.3.3 加载与求解 219

6.3.4 后处理 221

6.3.5 计算结果分析 224

6.4 高速公路隧道施工力学数值模拟分析 226

6.4.1 分离式高速公路隧道设计 226

6.4.2 建模 227

6.4.3 加载与初始地应力求解 234

6.4.4 左隧道开挖求解 237

6.4.5 右隧道开挖求解 243

6.4.6 计算结果分析 251

6.5 双线铁路隧道施工过程仿真分析 251

6.5.1 问题的描述 251

6.5.2 模型的建立 253

6.5.3 加载与求解 261

6.5.4 计算结果分析 267

6.6 地铁盾构隧道掘进过程数值模拟分析 275

6.6.1 问题的描述 275

6.6.2 模型的建立 275

6.6.3 加载与求解 281

6.6.4 计算结果分析 288

6.7 隧道地震动力响应分析 293

6.7.1 问题的描述 294

6.7.2 基本条件及假定 295

6.7.3 地震波的选取 295

6.7.4 计算模型确立 296

6.7.5 加载与求解 300

6.7.6 结果分析 301

第7章 ansys房屋建筑工程应用 305

7.1 概述 305

7.2 钢筋混凝土结构设计ansys分析 306

7.2.1 问题的描述 306

7.2.2 混凝土承载力及裂纹弥散分析 306

7.2.3 钢筋混凝土模型建立 307

7.2.4 加载与求解过程 309

7.2.5 计算实例及结果分析 309

7.3 大跨度网架结构受力分析 310

7.3.1 问题的描述 310

7.3.2 空间结构模型建立 310

7.3.3 加载与求解过程 311

7.3.4 计算实例及结果分析 311

7.4 框架－剪力墙结构三维仿真分析 323

7.4.1 问题的描述 323

7.4.2 复杂模型建立 326

7.4.3 加载与求解 332

7.4.4 计算实例及结果分析 334

第8章 ansys基础工程应用 340

8.1 概述 340

8.1.1 基础工程基本类型 340

8.1.2 ansys在桩－土接触分析中实现 341

8.2 房屋桩端承载力三维力学分析 341

8.2.1 桩基承载力理论 341

8.2.2 桩的加载分析 343

8.2.3 计算实例及结果分析 344

8.3 房屋刚性基础三维仿真分析 366

8.3.1 房屋基础类型及相关概念 367

8.3.2 问题的描述 367

8.3.3 计算过程 367

8.3.4 计算实例及结果分析 368

8.4 桥梁桩基础设计受力分析 375

8.4.1 桥梁桩基础概述 375

8.4.2 单桩容许承载力确定 375

8.4.3 计算过程 375

8.4.4 桩内力及变位分析 376

8.4.5 计算实例及结果分析 376

第9章 ansys边坡工程应用 385

9.1 边坡问题的相关概述 385

9.1.1 强度折减法原理 385

9.1.2 边坡的破坏形式 386

9.1.3 影响边坡稳定的主要因素 386

9.1.4 边坡稳定性的主要分析方法 387

9.2 强度折减法在ansys中的实现 387

9.3 ansys边坡稳定性计算基本过程 388

9.3.1 模型建立及边界条件 389

9.3.2 加载与求解 394

9.4 算例分析 396

9.4.1 均质边坡稳定性 396

9.4.2 不同含水率状态下的边坡稳定性 398

第10章 ansys在大坝工程中的应用 404

10.1 概述 404

10.2 重力坝三维仿真分析 405

10.2.1 相关概念 405

10.2.2 问题的描述 407

10.2.3 建模 408

10.2.4 加载与求解 416

10.2.5 计算结果分析 422

第11章 ansys在公路和铁路工程中的应用 431

11.1 概述 431

11.2 公路的动载分析 432

11.2.1 问题的描述 432

11.2.2 建模 433

11.2.3 加载与求解 439

11.2.4 后处理 441

11.3 桥上无缝线路纵向附加力有限元模型仿真分析 444

11.3.1 相关概念 444

11.3.2 问题的描述 445

11.3.3 建模 445

11.3.4 加载与求解 450

参考文献 454