內容介紹
本書以有限元分析方法為基礎，通過豐富的工程套用實例，詳細介紹ANSYS14.0在土木工程領域中的套用。本書包括基礎篇、進階篇、套用實例篇共三篇18章。通過圖形用戶界面和命令流方式對不同的工程套用問題進行詳細地講解；其中，基礎篇內容包括有限元法概述、ANSYS系列軟體簡介、ANSYS圖形界面介紹、ANSYS檔案系統以及ANSYS基礎操作介紹等；進階篇對ANSYS的APDL技術、ANSYS14.0建模、格線劃分、載入及求解、後處理、土木工程常用單元進行了詳細講解。套用實例篇包括簡單排架結構實例分析、鋼筋混凝土實例分析、常見建築結構體系實例分析、基礎工程實例分析、邊坡問題實例分析、隧道及地下工程實例分析、橋樑工程實例分析、大壩工程實例分析以及大跨度空間結構實例分析等內容。本書光碟包括所有的實例有限元模型及計算結果，方便讀者查閱和參考。
本書適合套用ANSYS解決土木工程相關問題的初學者和期望提高工程套用能力的讀者，可供高等院校學生、科研院所研究人員和土木工程領域的工程技術人員使用。
作品目錄
目 錄
第一篇 基礎篇
第1章 概述 3
1.1 有限單元法（FEM）概述 3
1.1.1 有限單元法的發展 3
1.1.2 有限單元法的基本概念 4
1.1.3 派生方法 4
1.2 ANSYS 系列軟體簡介 4
1.2.1 ANSYS 14.0功能特點 4
1.2.2 ANSYS軟體提供的分析類型 5
1.2.3 ANSYS單位選擇問題 6
1.3 本章小結 6
第2章 初識ANSYS 14.0 7
2.1 圖形界面 7
2.1.1 啟動界面 7
2.1.2 圖形用戶界面（GUI） 8
2.2 ANSYS 14.0檔案系統 9
2.2.1 檔案類型 9
2.2.2 ANSYS檔案兼容性 10
2.3 ANSYS 14.0分析問題的基本過程 12
2.3.1 基本流程介紹 12
2.3.2 套用ANSYS 14.0分析簡單實例 12
2.4 本章小結 18
第二篇 進階篇
第3章 APDL技術套用 21
3.1 APDL簡介 21
3.2 定義參數 22
3.2.1 參數命名規則 22
3.2.2 參數定義方法 23
3.3 數組參數 26
3.3.1 數組類型 27
3.3.2 定義數組 27
3.3.3 數組操作 30
3.3.4 數組操作命令 32
3.4 宏 33
3.4.1 宏的命名 34
3.4.2 宏的生成 35
3.4.3 宏庫檔案 36
3.4.4 宏和宏庫檔案的運行操作 37
3.4.5 分支 38
3.4.6 循環 38
3.4.7 控制函式一覽 39
3.5 本章小結 41
第4章 ANSYS 14.0建模 42
4.1 自底向上建模 42
4.1.1 模型尺寸及相關參數 42
4.1.2 建模過程 43
4.1.3 本節常用命令流 45
4.2 自頂向下建模 46
4.2.1 相關參數 46
4.2.2 建模過程 46
4.2.3 常用命令流 48
4.2.4 布爾運算常用命令 48
4.3 直接建立有限元模型 50
4.3.1 節點的生成 50
4.3.2 單元的生成 51
4.3.3 直接生成有限元模型相關命令 52
4.4 快速建模命令 52
4.4.1 複製命令 53
4.4.2 鏡像命令 53
4.4.3 對象選擇與刪除 54
4.5 CAD幾何模型導入 55
4.6 本章小結 56
第5章 ANSYS 14.0格線劃分 58
5.1 格線劃分介紹 58
5.1.1 單元屬性介紹 58
5.1.2 為實體模型指定屬性 59
5.1.3 ANSYS格線劃分方法 59
5.2 單元屬性設定 59
5.2.1 單元類型（TYPE） 59
5.2.2 實常數（REAL） 60
5.2.3 材料特性（MAT） 61
5.2.4 截面特性設定（SECTION） 61
5.2.5 單元屬性常用命令 62
5.3 格線控制 63
5.3.1 智慧型格線劃分 63
5.3.2 全局單元尺寸控制 64
5.3.3 默認單元尺寸控制 65
5.3.4 關鍵點尺寸控制 65
5.3.5 線尺寸控制 66
5.3.6 面尺寸控制 67
5.3.7 格線控制命令 67
5.4 格線劃分舉例 70
5.4.1 導入幾何模型 70
5.4.2 定義單元屬性 70
5.4.3 格線的控制 70
5.4.4 進行Smart Mesh 71
5.4.5 格線的清除 72
5.4.6 格線的局部細化 73
5.5 映射格線劃分（Mapped） 74
5.5.1 面映射格線劃分 74
5.5.2 體映射格線劃分 75
5.6 掃掠格線劃分（Sweep） 76
5.6.1 體掃掠 76
5.6.2 體掃掠基本步驟與條件 76
5.7 拉伸格線 78
5.8 本章小結 80
第6章 載入及求解 81
6.1 荷載與載入方式種類 81
6.1.1 荷載種類 81
6.1.2 荷載步和子步 82
6.1.3 載入方式類型及特點 82
6.2 施加約束 83
6.2.1 在關鍵點（或節點）上載入位移約束 83
6.2.2 線上（或面）上載入位移約束 84
6.2.3 耦契約束 85
6.2.4 施加約束常用命令 85
6.3 施加外荷載 86
6.3.1 集中荷載 86
6.3.2 分布荷載 87
6.3.3 施加體積荷載 88
6.3.4 施加慣性力荷載 91
6.3.5 軸對稱荷載 91
6.3.6 耦合荷載 92
6.3.7 預應力荷載 92
6.3.8 由表型數組定義荷載 92
6.3.9 荷載顯示與控制 96
6.3.10 施加荷載常用命令 96
6.4 求解過程控制 97
6.4.1 分析類型設定 98
6.4.2 分析基本選項設定 98
6.5 荷載步設定與求解操作 99
6.5.1 荷載步檔案的建立法 99
6.5.2 荷載步檔案法求解 100
6.5.3 荷載步檔案的查看、修改或刪除 100
6.6 本章小結 100
第7章 後處理 101
7.1 一般（通用）後處理 101
7.1.1 讀入結果檔案 101
7.1.2 分析結果繪圖顯示 103
7.1.3 分析結果列表顯示 111
7.1.4 結果運算處理 115
7.1.5 荷載工況 118
7.2 時間歷程後處理 121
7.2.1 時間歷程後處理視窗介紹 121
7.2.2 定義變數 123
7.2.3 變數運算 126
7.2.4 變數與數組 127
7.2.5 變數顯示 128
7.3 本章小結 130
第8章 土木工程中常用單元 131
8.1 單元類型簡介 131
8.1.1 常用單元分類 131
8.1.2 單元的選擇 131
8.2 桿單元（LIN180） 132
8.2.1 LINK180單元描述 132
8.2.2 LINK180單元輸入 132
8.2.3 輸出數據 133
8.2.4 LINK180的假定和限制 134
8.3 梁單元（BEAM188） 134
8.3.1 BEAM188單元描述 134
8.3.2 BEAM188單元輸入 134
8.3.3 單元輸出 136
8.4 管單元（PIPE16） 136
8.4.1 PIPE16單元描述 136
8.4.2 PIPE16 輸入摘要 137
8.4.3 單元輸出 138
8.5 實體單元（SOLID） 139
8.5.1 SOLID65單元描述 139
8.5.2 SOLID65輸入數據 140
8.5.3 SOLID65應力輸出項 142
8.5.4 SOLID185單元描述 143
8.5.5 SOLID185輸入數據 144
8.5.6 SOLID185應力輸出項 145
8.6 平面單元（PLANE182） 146
8.6.1 PLANE182 單元說明 146
8.6.2 PLANE182單元輸入 146
8.6.3 單元應力輸出項 147
8.7 板殼單元（SHELL181） 147
8.7.1 SHELL181單元說明 147
8.7.2 SHELL181單元輸入 148
8.8 彈簧-阻尼器單元（COMBIN14） 148
8.8.1 單元說明 148
8.8.2 COMBIN14單元輸入 148
8.8.3 COMBIN14 輸出 149
8.8.4 COMBIN14假設與限制 150
8.9 格線劃分單元（MESH200） 150
8.9.1 單元描述 150
8.9.2 單元輸入 151
8.10 接觸單元及目標單元 151
8.10.1 常用接觸單元組 151
8.10.2 CONTA173單元 151
8.10.3 TARGE170 154
8.11 本章小結 154
第9章 單元生死 156
9.1 單元生死原理 156
9.1.1 單元生死原理 156
9.1.2 單元生死套用範圍 157
9.2 單元生死使用過程 158
9.2.1 建模 158
9.2.2 載入並求解 158
9.2.3 使用生死單元功能要注意的地方 161
9.2.4 單元生死套用實例 162
9.3 本章小結 170
第三篇 套用實例篇
第10章 簡單排架結構實例分析 173
10.1 三角形屋架受力分析 173
10.1.1 問題描述 173
10.1.2 前處理 174
10.1.3 載入及求解 177
10.1.4 後處理 178
10.2 鋼結構排架平面外失穩模擬 181
10.2.1 問題描述 181
10.2.2 前處理 182
10.2.3 求解及分析 186
10.2.4 後處理及結果分析 188
10.3 鋼結構排架受力分析 190
10.3.1 問題簡述 190
10.3.2 前處理 191
10.3.3 載入及求解 197
10.3.4 後處理 200
10.4 塔式起重機受力及模態分析 202
10.4.1 問題簡述 202
10.4.2 前處理 202
10.4.3 載入及求解 212
10.4.4 模態分析 214
10.5 本章小結 217
第11章 鋼筋混凝土實例分析 218
11.1 大體積混凝土熱分析問題 218
11.1.1 問題描述 218
11.1.2 熱分析階段前處理 219
11.1.3 熱分析求解 224
11.1.4 結構分析前處理 226
11.1.5 結構應力求解 228
11.1.6 後處理及結果分析 228
11.1.7 關於大體積混凝土 230
11.2 鋼筋混凝土梁 231
11.2.1 問題描述 231
11.2.2 前處理 232
11.2.3 載入及求解 237
11.2.4 一般後處理 239
11.2.5 時間歷程後處理 240
11.3 鋼筋混凝土板 242
11.3.1 問題簡述 242
11.3.2 前處理 242
11.3.3 載入及求解 246
11.3.4 後處理 248
11.4 鋼筋混凝土開裂 251
11.4.1 相關知識簡介 251
11.4.2 問題描述 252
11.4.3 前處理 253
11.4.4 載入和求解 256
11.4.5 計算結果分析 258
11.5 預應力鋼筋混凝土 259
11.5.1 問題描述 260
11.5.2 前處理 260
11.5.3 載入及求解 265
11.5.4 後處理 266
11.6 鋼筋混凝土結構大樓澆築施工模擬 268
11.6.1 問題簡述 268
11.6.2 前處理 268
11.6.3 求解項設定 274
11.6.4 施工過程模擬 274
11.6.5 後處理 279
11.7 本章小結 281
第12章 常見建築結構體系實例分析 283
12.1 鋼筋混凝土框架結構簡單分析 283
12.1.1 問題簡述 283
12.1.2 前處理 284
12.1.3 求解 289
12.1.4 後處理 290
12.2 鋼結構梁板體系地震回響分析 291
12.2.1 問題簡述 291
12.2.2 前處理 292
12.2.3 求解及結果 296
12.2.4 查看計算結果 300
12.3 框架-剪力牆結構實例分析 301
12.3.1 框架剪力牆結構簡介 302
12.3.2 問題描述 302
12.3.3 單元及材料參數設定 303
12.3.4 建立模型 304
12.3.5 施加荷載及靜力分析 310
12.3.6 模態分析 312
12.3.7 特徵值屈曲分析 313
12.4 本章小結 316
第13章 基礎工程實例分析 317
13.1 單柱式橋墩全樁基礎 317
13.1.1 問題簡述 317
13.1.2 前處理 318
13.1.3 載入與求解 321
13.1.4 一般後處理 322
13.2 考慮接觸單元樁基分析 324
13.2.1 問題簡述 324
13.2.2 單元及材料屬性設定 324
13.2.3 建模 325
13.2.4 載入及求解 331
13.2.5 後處理 333
13.3 房屋剛性獨立基礎 335
13.3.1 獨立基礎 335
13.3.2 問題簡述 335
13.3.3 前處理 336
13.3.4 載入及求解 339
13.3.5 後處理 340
13.4 房屋筏形基礎 343
13.4.1 問題簡述 343
13.4.2 前處理 344
13.4.3 恆載載入及求解 347
13.4.4 後處理 348
13.4.5 計算活荷載影響 350
13.4.6 後處理 351
13.5 本章小結 352
第14章 邊坡問題實例分析 353
14.1 飽和度影響邊坡穩定問題 353
14.1.1 邊坡穩定問題 353
14.1.2 問題簡述 354
14.1.3 前處理 354
14.1.4 載入及求解 359
14.1.5 後處理 363
14.2 擋土牆支護 367
14.2.1 擋土牆簡介 368
14.2.2 問題簡述 369
14.2.3 單元及材料定義 369
14.2.4 建模 370
14.2.5 載入及求解 375
14.2.6 後處理 376
14.3 本章小結 378
第15章 隧道及地下工程實例分析 379
15.1 捷運站台地震回響分析 379
15.1.1 相關知識 379
15.1.2 問題簡述 380
15.1.3 前處理 381
15.1.4 載入及求解 386
15.1.5 一般後處理 388
15.1.6 時間歷程後處理 390
15.2 暗挖隧道結構受力分析 392
15.2.1 關於暗挖法 392
15.2.2 問題簡述 392
15.2.3 前處理 393
15.2.4 載入及求解 396
15.2.5 去除受拉彈簧單元再分析 400
15.3 明挖矩形截面隧道結構受力分析 403
15.3.1 關於明挖法 403
15.3.2 問題簡述 403
15.3.3 前處理 404
15.3.4 載入及求解 407
15.3.5 查看結果並二次求解 408
15.3.6 後處理 409
15.4 山體隧道開挖 412
15.4.1 隧道開挖問題 412
15.4.2 問題簡述 412
15.4.3 前處理 413
15.4.4 求解選項及邊界條件設定 418
15.4.5 基於單元生死的開挖過程求解 420
15.4.6 後處理 424
15.5 本章小結 427
第16章 橋樑工程實例分析 428
16.1 鋼桁架橋 428
16.1.1 問題簡述 429
16.1.2 前處理 429
16.1.3 載入及求解 433
16.1.4 一般後處理 435
16.2 大跨度懸索橋 437
16.2.1 懸索橋背景簡介 437
16.2.2 問題簡述 438
16.2.3 單元及材料參數 439
16.2.4 建模 440
16.2.5 找形分析 444
16.2.6 施工過程模擬 446
16.2.7 懸索橋全結構靜力分析 449
16.2.8 懸索橋地震動力回響 450
16.3 斜拉橋動力回響綜合分析 452
16.3.1 斜拉橋背景知識 452
16.3.2 問題簡述 453
16.3.3 單元及材料參數 454
16.3.4 建模過程 456
16.3.5 施加約束並初步求解 459
16.3.6 模態分析 460
16.3.7 地震動力回響分析 463
16.3.8 正常使用下動力回響 464
16.4 本章小結 468
第17章 大壩工程實例分析 469
17.1 大壩分類與特點 469
17.1.1 混凝土壩 469
17.1.2 土石壩 470
17.2 大壩靜力分析 470
17.2.1 問題簡述 470
17.2.2 前處理 471
17.2.3 靜力載入及求解 472
17.2.4 後處理 473
17.3 重力壩地震動力回響分析 473
17.3.1 重力壩簡介 473
17.3.2 問題簡述 474
17.3.3 前處理 474
17.3.4 靜力載入及求解 478
17.3.5 一般後處理 479
17.3.6 地震動力回響分析 481
17.4 本章小結 483
第18章 大跨度空間結構實例分析 484
18.1 膜結構 484
18.1.1 相關知識簡介 484
18.1.2 問題簡述 485
18.1.3 前處理 486
18.1.4 施加約束及荷載 487
18.1.5 找形分析 488
18.1.6 關於膜結構 490
18.2 單索結構 490
18.2.1 問題簡述 491
18.2.2 單索問題的求解 491
18.3 索網結構 494
18.3.1 問題簡述 494
18.3.2 索網找形與分析 495
18.4 空間剛架結構 499
18.4.1 問題簡述 499
18.4.2 前處理 500
18.4.3 載入及求解 503
18.4.4 後處理 504
18.5 空間單層網殼 505
18.5.1 問題簡述 505
18.5.2 參數設定 506
18.5.3 建模 506
18.5.4 特徵屈曲分析 508
18.5.5 非線性分析 511
18.6 空間雙層網殼 515
18.6.1 問題簡述 515
18.6.2 單元及材料定義 516
18.6.3 建模 517
18.6.4 施加約束和荷載 519
18.6.5 一般後處理結果分析 520
18.7 本章小結 521
參考文獻 522
