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第1章 ANSYS结构分析的理论背景及功能概述1

1.1 有限单元法的基本思想与解题过程1

1.1.1 起源于杆系结构分析的有限单元法1

1.1.2 有限单元法处理问题的一般过程及算法特点6

1.2 ANSYS Mechanical的分析能力及一般分析流程9

1.3 ANSYS结构计算的理论基础11

1.3.1 ANSYS静力分析的理论基础11

1.3.2 ANSYS动力分析的理论基础17

1.4 ANSYS热传导计算的理论基础19

1.5 ANSYS流固耦合分析的理论基础21

1.6 ANSYS结构非线性分析的基本概念与算法22

第2章 ANSYS结构分析软件应用精要27

2.1 ANSYS结构分析软件架构及两层体系28

2.1.1 ANSYS结构分析软件的架构：一个基础、两座大厦28

2.1.2 ANSYS Mechanical内部工作的两层体系29

2.2 Mechanical APDL应用要点选讲29

2.2.1 Mechanical APDL的界面、工作机制及操作流程29

2.2.2 Mechanical APDL的对象操作36

2.2.3 APDL语言简介与应用入门39

2.3 Workbench及Mechanical Application应用要点选讲47

2.3.1 ANSYS Workbench环境简介48

2.3.2 Workbench结构分析系统与组件50

2.3.3 Mechanical Application组件的操作要点52

第3章 ANSYS结构分析建模思想与方法55

3.1 ANSYS结构分析建模思想与方法概述55

3.1.1 ANSYS结构分析建模的二次映射思想55

3.1.2 工程结构分类与ANSYS单元选择56

3.1.3 结构分析建模的直接法与间接法59

3.2 Mechanical APDL结构分析的建模方法60

3.2.1 Mechanical APDL建模过程概述60

3.2.2 Mechanical APDL连续体结构建模要点63

3.2.3 Mechanical APDL杆系及板壳结构建模要点69

3.3 Workbench结构分析的建模方法77

3.3.1 Workbench建模过程及相关组件简介77

3.3.2 Workbench连续体结构建模要点84

3.3.3 Workbench梁壳结构建模要点85

第4章 结构静力计算88

4.1 Mechanical APDL静力分析88

4.1.1 载荷及约束的施加88

4.1.2 单／多裁荷步静力分析93

4.1.3 静力分析结果后处理94

4.2 Mechanical Application（WB）静力分析98

4.3 静力计算工程案例102

4.3.1 网架结构温差作用分析102

4.3.2 独立重力坝的静力分析106

4.3.3 施工防护结构的静力计算120

第5章 模态分析128

5.1 ANSYS模态分析方法及注意事项128

5.1.1 一般模态分析方法128

5.1.2 ANSYS预应力模态分析131

5.2 模态分析例题：球面网壳结构132

5.3 预应力模态例题：拉杆横向振动模态136

第6章 谐响应分析140

6.1 谐响应分析的实现过程及注意事项140

6.2 谐响应例题：不同激振力分布形式的谐响应分析146

第7章 瞬态动力分析157

7.1 瞬态分析的实现过程及注意事项157

7.2 瞬态结构分析案例160

7.2.1 案例一：简谐载荷作用的单自由度系统160

7.2.2 案例二：多自由度结构地震波时程分析162

第8章 响应谱及PSD分析166

8.1 响应谱分析的实现过程与案例166

8.1.1 响应谱分析的具体实现过程166

8.1.2 响应谱分析案例：悬臂结构地震响应谱分析168

8.2 PSD分析的实现过程与案例174

8.2.1 ANSYS的PSD分析方法174

8.2.2 PSD分析案例：海洋平台波浪力作用下的PSD分析177

第9章 流固耦合分析简介199

9.1 ANSYS流固耦合分析方法与过程199

9.2 流固耦合例题：双立板在水中的摆动模拟200

9.2.1 搭建分析项目流程200

9.2.2 瞬态结构分析前处理201

9.2.3 流体域分析前处理206

9.2.4 系统耦合设置及求解208

9.2.5 结果后处理209

第10章 热传导分析及热应力计算215

10.1 Workbench中的热传导及热应力分析方法215

10.2 热传导及热应力分析例题218

第11章 子结构分析223

11.1 子结构分析的基本概念223

11.2 子结构分析的一般过程225

11.2.1 生成部分225

11.2.2 使用部分227

11.2.3 扩展部分229

11.3 子结构分析例题：空腹梁229

第12章 子模型方法的应用238

12.1 子模型分析方法的概念和实现过程238

12.2 子模型分析案例：开孔的拱壳局部应力分析239

12.2.1 问题描述239

12.2.2 建立几何模型240

12.2.3 创建分析流程及项目文件242

12.2.4 全模型分析243

12.2.5 子模型分析244

第13章 结构非线性分析248

13.1 ANSYS非线性分析的求解设置与实施要点248

13.1.1 ANSYS非线性分析的求解设置248

13.1.2 非线性分析的实施要点及注意事项253

13.2 ANSYS接触问题的建模与分析254

13.2.1 接触分析概述254

13.2.2 Mechanical接触分析方法255

13.3 非线性分析例题258

13.3.1 油罐底效应的简化分析258

13.3.2 网壳焊接球节点的弹塑性受力分析261

13.3.3 插销装配及拨拉接触分析268

第14章 梁壳结构的屈曲分析275

14.1 结构屈曲问题的基本概念275

14.2 特征值屈曲及非线性屈曲分析的方法276

14.3 稳定性分析案例工字型截面构件的失稳分析277

14.3.1 特征值屈曲分析277

14.3.2 非线性屈曲分析：弧长法280

14.3.3 非线性屈曲分析：非线性稳定性282

第15章 结构优化设计284

15.1 ANSYS形状优化技术简介284

15.2 基于Design Exploration的参数优化技术285

15.2.1 结构参数优化的数学表述285

15.2.2 目标驱动优化的一般过程286

15.3 Design Exploration优化分析案例289

附录 ANSYS常用单元形函数297

参考文献304