CAE分析大系 ANSYS土木工程实例详解

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李立峰,王连华 著
图书标签:
  • CAE
  • ANSYS
  • 土木工程
  • 有限元分析
  • 结构工程
  • 案例分析
  • 工程仿真
  • 数值计算
  • 桥梁工程
  • 隧道工程
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出版社: 人民邮电出版社
ISBN:9787115398833
版次:01
商品编码:11785205
品牌:数艺社
包装:平装
开本:16开
出版时间:2015-09-01
页数:428
正文语种:中文

具体描述

编辑推荐

紧密结合ANSYS土木工程结构特点
提供详细的建模和分析思路
全方位解决典型土木工程问题

110个源代码
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内容简介

本书主要面向土木工程的学习人员和科研、设计人员,针对土木工程中的一些主要力学问题,全面详细地介绍了其建模要点,并提供相应的经典算例。全书通俗易懂、内容丰富且全面,极具参考价值。
全书共分15章,首先介绍了ANSYS软件的历史和发展技术历程,然后对土木工程结构的一些建模要点和方法进行了归纳,并在介绍ANSYS基本操作和界面的基础上,全面阐述了其APDL语言、网格划分技术和前后处理技术,深入介绍了土木工程结构中的杆系结构、实体结构的静力分析方法。以这些技术和方法为基础,以土木工程结构为分析对象,详细介绍了土木工程结构各种力学问题的分析理论和分析流程,借助众多的经典实例深入阐述了ANSYS与土木工程分析相关的分析技术,包括非线性问题、稳定问题、动力问题、混凝土问题、单元生死问题、残余应力问题、隧道开挖、薄壁结构、可靠度问题和索类结构问题等多个力学问题和现象,每个力学问题均提供了详细的建模要点、分析过程和学习范例。读者通过研读本书,可以快速全面掌握ANSYS在土木工程中的应用方法,便于读者掌握有限元方法和ANSYS操作,提高解决工程结构实际问题的能力。
本书内容全面完整、针对性强、实用性好,可作为面向高等院校土木、水利和机械等工科专业的本科生或研究生教材,也可以作为工程设计人员的参考书籍。

作者简介

李立峰,博士、教授,Ga Tech访问学者,主要从事桥梁抗震研究、钢混组合结构受力性能研究和仿真分析研究,先后主持和参与国家自然科学基金、交通部西部等多项科研课题,参编专著和教材4部,发表论文30余篇,2010年度第五届中国青年科技奖“全国十佳”。

王连华,副教授,教育部新世纪人才,UIUC访问学者。主要从事桥梁工程的教学和研究工作。先后主持和参与国家自然科学基金、交通部西部项目、教育部新世纪人才项目等20余项项目的科研工作。已发表论文80多篇,其中SCI收录近30篇。

内页插图

目录

第1 章 概述....................................... 9
1.1 ANSYS 的历史.............................................9
1.2 ANSYS 的功能...........................................10
1.3 ANSYS 16.0 版本的新亮点.........................11
本章小结....................................12
第2 章 制定ANSYS 分析方案.................................... 13
2.1 概述.....................................13
2.2 确定分析类型............................................14
2.3 建模...................................14
2.3.1 整体受力或局部受力........................... 14
2.3.2 模型对称性........................................ 14
2.3.3 选用合理的单元类型........................... 15
2.3.4 网格离散方案..................................... 16
2.3.5 处理连接关系..................................... 19
2.3.6 预留荷载作用位置.............................. 20
2.3.7 制定求解过程方案.............................. 20
2.3.8 专题分析........................................... 21
2.4 典型的分析过程........................................22
2.5 一个简单的分析例子(GUI 方式)............22
本章小结........................................27
第3 章 模型建立........................................ 28
3.1 单位设置...................................................28
3.2 坐标系和工作平面.....................................29
3.2.1 全局和局部坐标系.............................. 29
3.2.2 活动坐标系........................................ 30
3.2.3 显示坐标系........................................ 30
3.2.4 节点坐标系........................................ 30
3.2.5 单元坐标系........................................ 31
3.2.6 结果坐标系........................................ 32
3.2.7 工作平面........................................... 32
3.3 显示设置...................................................33
3.3.1 编号和颜色显示控制........................... 33
3.3.2 边界条件和荷载的显示设置.................. 34
3.3.3 尺寸和形状........................................ 34
3.4 实体模型的建立........................................35
3.4.1 自底向上建模..................................... 36
3.4.2 自顶向下建模..................................... 38
3.5 实体建模—导入AutoCAD 模型..................40
3.6 布尔运算...................................................41
3.6.1 布尔运算的设置.................................. 41
3.6.2 布尔操作........................................... 42
3.6.3 布尔操作注意要点.............................. 44
3.7 实体建模实例............................................44
本章小结........................................48
第4 章 网格划分..................................... 49
4.1 网格划分流程............................................49
4.1.1 设置单元属性..................................... 49
4.1.2 设置网格划分尺寸.............................. 51
4.1.3 选择网格划分方法.............................. 51
4.1.4 生成网格........................................... 51
4.1.5 网格检查与修改.................................. 51
4.2 实体分网技术............................................51
4.2.1 单元属性设置..................................... 52
4.2.2 网格划分尺寸控制.............................. 53
4.2.3 自由网格和映射网格........................... 57
4.3 高级分网技术............................................63
4.3.1 扫掠生成体网格.................................. 63
4.3.2 过渡金字塔单元.................................. 65
4.3.3 自适应网格划分.................................. 67
4.4  单元形状及网格检查................................69
4.4.1 单元形状检查..................................... 69
4.4.2 网格有效性检查.................................. 71
4.5 网格修改...................................................71
4.5.1 重新划分网格..................................... 72
4.5.2 清除网格........................................... 72
4.5.3 细化网格........................................... 72
4.5.4 四面体单元的修改.............................. 74
4.6 直接建模...................................................74
4.6.1 节点.................................................. 74
4.6.2 单元.................................................. 75
4.7 网格划分实例............................................75
本章小结......................................82
第5 章 加载与求解............................. 83
5.1 荷载及加载基础........................................83
5.1.1 分类............................................

前言/序言


CAE分析大系 ANSYS土木工程实例详解:洞悉结构模拟的精髓,驾驭工程挑战的利器 在日新月异的土木工程领域,随着项目规模的宏大化、设计的复杂化以及安全标准的日益严苛,传统的工程分析方法已难以满足现代工程对精度、效率和可靠性的需求。结构模拟与有限元分析(FEA)技术应运而生,并迅速成为土木工程设计、分析与优化的核心工具。本书《CAE分析大系 ANSYS土木工程实例详解》正是基于这一时代背景,旨在为广大土木工程领域的从业者、研究者和学生提供一套系统、深入且极具实践性的CAE分析方法论,并以ANSYS这一行业领先的仿真软件为载体,通过详实的应用实例,全面展示如何运用先进的仿真手段解决实际工程问题。 本书并非一本枯燥的技术手册,而是一次深入工程智慧殿堂的探索之旅。我们聚焦于CAE分析在土木工程各个关键环节的应用,从基础的结构静力分析,到复杂的动力响应,再到热应力、疲劳寿命以及材料非线性行为的模拟,力求覆盖土木工程结构分析的广阔图景。我们深知,理论的掌握固然重要,但将理论付诸实践,通过解决真实世界中的工程难题,才能真正锻造出优秀的工程师。因此,本书的精髓在于其“实例详解”的特性,每一章都围绕一个或一组典型的土木工程应用场景展开,引领读者一步步走进ANSYS软件的操作界面,理解每一个分析步骤背后的物理意义和工程含义,并最终输出具有指导意义的分析结果。 本书的核心价值在于: 一、 构建坚实的CAE理论基础与ANSYS操作技能: 本书首先会系统梳理CAE分析的基本原理,包括有限元法的基本概念、单元类型选择、网格划分策略、边界条件施加、荷载定义、求解器类型以及结果后处理等。这些理论基础将为读者理解复杂的工程问题提供必要的框架。在此基础上,本书将紧密结合ANSYS软件,从软件界面的熟悉、基本操作流程的掌握,到高级功能的运用,进行由浅入深的讲解。读者将学会如何利用ANSYS搭建模型、进行网格划分、定义材料属性、施加边界条件与荷载、选择合适的求解器、运行分析并对结果进行可视化和解读。 二、 覆盖土木工程关键领域的广泛应用实例: 本书精心挑选了一系列具有代表性的土木工程应用实例,涵盖了建筑工程、桥梁工程、岩土工程、水利工程等多个重要分支。这些实例的设计力求贴近实际工程项目,让读者能够将所学知识直接应用于解决实际问题。 建筑工程结构分析: 高层建筑的抗震分析: 模拟高层建筑在地震荷载作用下的动力响应,包括模态分析、响应谱分析和时程分析,评估结构的安全性,优化减隔震措施。 钢筋混凝土框架结构的静力分析与破坏模式预测: 分析框架结构在各种荷载组合下的应力应变分布,预测结构的薄弱环节和可能的破坏模式,指导设计优化。 预应力混凝土结构的分析: 模拟预应力混凝土结构的施工过程和长期使用阶段的应力状态,评估预应力的有效性和结构的承载能力。 组合结构(如钢-混凝土组合)的分析: 深入研究不同材料组合结构在受力特性上的耦合效应,进行精细化分析。 隔震与消能减震技术在建筑中的应用: 通过ANSYS模拟隔震支座、阻尼器等减震装置的工作性能,评估其减震效果。 桥梁工程结构分析: 斜拉桥与悬索桥的整体稳定性与动力响应分析: 模拟复杂空间结构在风、地震、交通荷载下的行为,分析关键部件的受力状况。 梁式桥的承载能力与挠度控制: 评估各种类型梁桥在恒载、活载作用下的应力分布和变形,确保结构满足规范要求。 桥梁的疲劳寿命评估: 针对反复作用的交通荷载,进行疲劳分析,预测桥梁的使用寿命,为养护和维修提供依据。 桥梁基础与墩台的受力分析: 结合岩土模型,分析桥梁基础与土体之间的相互作用,评估地基承载能力和变形。 岩土工程分析: 边坡稳定性分析: 模拟边坡在不同荷载和渗流条件下的应力应变分布,计算安全系数,评估滑坡风险,并对加固措施进行有效性验证。 隧道开挖与支护结构分析: 模拟隧道开挖过程中围岩的应力重分布和变形,评估初期支护结构的受力状况,优化支护设计。 基坑工程渗流与支护分析: 分析基坑开挖过程中的地下水流动规律和土体失稳风险,评估挡土墙、桩基等支护结构的安全性。 桩基础承载力与沉降分析: 模拟桩与土体之间的相互作用,分析桩的承载能力和上部结构产生的沉降。 水利工程结构分析: 大坝的渗流与应力分析: 模拟大坝在水压力、温度变化及地震作用下的渗流场和应力场,评估大坝的安全性。 闸门、水工钢结构等受力分析: 分析水轮机、启闭机、闸门等水工构件在水流、压力作用下的应力状态。 水下结构的应力与变形分析: 模拟水下构筑物在复杂水流环境中的受力行为。 三、 强调物理过程的理解与结果的工程解读: 本书贯穿始终的理念是“知其然,更知其所以然”。我们不仅教授如何操作ANSYS,更注重引导读者理解每个分析步骤背后的物理力学原理,以及ANSYS求解器如何模拟这些物理过程。在结果后处理部分,我们不会简单地展示应力云图和变形图,而是详细阐述如何从这些可视化结果中提取关键的工程信息,如何将其与工程规范、设计标准进行对比,如何进行工程判断,并最终为工程设计和决策提供有价值的参考。例如,在进行结构动力分析时,我们不仅会展示结构的振动形态,还会重点讲解如何识别结构的自振频率和振型,以及这些参数对结构抗震性能的影响。 四、 引入先进的模拟技术与研究前沿: 随着CAE技术的不断发展,诸如材料非线性、接触非线性、显式动力分析、耦合场分析(如热-结构耦合、流-固耦合)等高级分析技术在土木工程中的应用日益广泛。本书将选择性地介绍这些先进的分析方法,并通过具体的实例展示其在解决复杂工程问题时的强大威力。例如,在分析桥梁疲劳寿命时,我们将探讨如何进行损伤累积分析;在分析隧道开挖时,我们将介绍如何模拟围岩的塑性变形和断裂行为。 五、 培养严谨的工程思维与问题解决能力: 本书旨在培养读者严谨的工程思维模式。从问题的定义、模型的建立、分析方法的选择,到结果的验证与解读,每一个环节都强调逻辑性和系统性。通过大量实例的实践,读者将学会如何将复杂的工程问题抽象为力学模型,如何选择合适的分析工具和方法,如何识别模型中的不确定性,并如何对分析结果的可靠性进行评估。这种解决问题的能力,将是读者在未来工程实践中应对各种挑战的宝贵财富。 本书的目标读者: 在校本科生与研究生: 为学生提供系统、实用的CAE学习平台,帮助其掌握结构分析的核心技能,为未来的学术研究和职业发展打下坚实基础。 土木工程师与结构工程师: 帮助工程师提升结构分析的深度和广度,掌握更先进的CAE分析工具和方法,提高工作效率,解决实际工程中的难题。 工程项目管理者: 帮助项目管理者理解CAE分析在工程决策中的作用,更好地协调和管理项目的技术评审。 CAE技术的研究者与开发人员: 为相关领域的研究者提供丰富的工程应用案例,启发新的研究思路。 总结: 《CAE分析大系 ANSYS土木工程实例详解》是一本致力于将先进的CAE分析技术与土木工程实践深度融合的专著。我们相信,通过本书的学习,读者不仅能够熟练掌握ANSYS软件在土木工程中的应用,更重要的是,能够建立起一套科学、严谨的工程分析思维,从而在瞬息万变的工程领域中,以更自信、更高效的方式应对挑战,创造价值。本书将成为您洞悉结构模拟精髓、驾驭工程挑战的得力助手。

用户评价

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创新思维与前沿技术的启蒙 阅读《CAE分析大系 ANSYS土木工程实例详解》的念头,源于我对土木工程领域CAE技术发展趋势的关注。随着计算能力的飞速提升和CAE软件功能的不断强大,传统的分析方法正在被更高效、更精细的仿真技术所取代。我非常期待这本书能够引领我进入CAE分析的前沿领域,探讨一些更具创新性和挑战性的课题。例如,书中是否会涉及损伤力学、断裂力学在土木结构中的应用,或是非线性分析(如塑性、屈曲、接触分析)的复杂案例?我希望能够从中了解到如何利用ANSYS进行更高级的模拟,比如材料非线性、几何非线性、接触非线性的耦合分析,以及如何处理大型复杂结构的动力响应,甚至是考虑随机性和不确定性的概率性分析。更进一步,我期待书中能探讨一些新兴的技术,例如基于BIM(建筑信息模型)的CAE流程集成,或者机器学习在CAE中的辅助应用,如用于结果预测或参数优化。这本书的价值,不仅仅在于传授现有的知识,更在于激发我的创新思维,让我能够利用CAE工具解决那些目前还存在争议或尚未有成熟解决方案的工程难题。它将是我探索土木工程CAE技术新边界的重要指南。

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一本期待中的良师益友 作为一名土木工程领域的初学者,我一直渴望找到一本能够系统性地介绍CAE分析,并且能结合实际工程案例的书籍。市面上虽然不乏CAE分析的入门教材,但往往过于理论化,与实际工程的联系不够紧密,让我常常感到学非所用。而《CAE分析大系 ANSYS土木工程实例详解》这个书名,在我眼中宛如黑暗中的灯塔,照亮了我学习CAE的道路。它承诺将CAE分析的理论知识与ANSYS这款强大的软件紧密结合,更重要的是,它聚焦于“土木工程实例”,这正是我最需要的。我期待这本书能够像一位经验丰富的导师,循序渐进地引导我掌握CAE分析的核心概念,并教会我如何运用ANSYS来解决实际的土木工程问题。我希望书中能够详细阐述不同类型土木工程结构(如桥梁、隧道、高层建筑等)在静力、动力、稳定、疲劳等方面的CAE分析流程,从模型建立、网格划分、边界条件施加、荷载定义,到结果后处理与解读,每一个环节都能有详尽的图文讲解和操作步骤。尤其期待能够看到一些疑难杂症的分析方法,能够帮助我提升解决复杂工程问题的能力。这本书的出现,无疑将极大地缩短我从理论走向实践的距离,让我更有信心面对未来的工程挑战。

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跨学科融合的理论与实践探索 我一直认为,土木工程的CAE分析并非孤立的技术,而是与材料科学、结构动力学、岩土力学等多个学科紧密相连的。因此,一本真正优秀的CAE书籍,应该能够体现这种跨学科的融合。《CAE分析大系 ANSYS土木工程实例详解》这个书名,让我看到了这种可能性。我希望书中不仅仅是停留在ANSYS软件本身的操作层面,而是能够深入挖掘CAE分析与相关学科理论之间的内在联系。例如,在分析混凝土结构开裂时,我希望书中能详细介绍材料的损伤模型,并解释其在ANSYS中的实现方式;在进行桥梁动力分析时,我期望书中能阐述结构动力学原理,并演示如何将其转化为ANSYS的分析设置。此外,对于一些复杂的岩土工程问题,我希望书中能够介绍相关的本构模型,并指导如何在ANSYS中进行有效的模拟。我期待书中能够提供一些思考,例如如何选择合适的材料参数,如何判断模型简化是否合理,以及如何根据不同的工程背景,选择最适合的分析方法。这本书将不仅仅是一本操作手册,更是一本能够启发我进行更深入理论研究和跨学科探索的读物,帮助我站在更高的视角来理解和运用CAE技术。

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深度解析与实操并重的宝典 我对《CAE分析大系 ANSYS土木工程实例详解》这本书抱有极高的期望,因为它似乎填补了目前市场上的一个空白。许多CAE书籍要么过于浅显,难以满足专业人士的需求,要么过于晦涩,让初学者望而却步。而这本书的“大系”和“详解”字眼,预示着它将拥有相当的深度和广度。我期待它不仅仅是简单地罗列ANSYS的操作指令,而是能够深入剖析CAE分析背后的物理原理、数值方法以及工程假设。例如,在进行结构动力分析时,我希望书中能详细讲解不同时程积分方法的原理、优缺点以及适用场景,而不是仅仅提供一个“选择‘Newmark-beta’方法”的指令。同时,“实例详解”这一点让我尤为欣喜,这意味着书中将包含大量来自真实工程项目的案例,通过这些案例,我能够学习到如何根据工程的实际情况,选择合适的分析模型、确定关键的参数,并对仿真结果进行严谨的工程判断。我希望能看到不同工况下(如地震、风荷载、施工阶段等)的分析示例,以及对这些结果的详细解读,包括应力分布、变形情况、失效模式预测等。这本书的出现,有望成为我进行CAE分析的得力助手,帮助我理解理论、掌握工具、精通实操,成为一名真正的CAE工程师。

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问题解决导向的学习路径 坦白说,我接触CAE分析时,常常感到无从下手,尤其是在面对一个具体工程问题时,不知道该从何处着眼,如何建立合理的模型。我的学习过程更倾向于“问题驱动”,即围绕具体的工程挑战来学习相关的理论和工具。《CAE分析大系 ANSYS土木工程实例详解》这个书名,正是契合了我这样的学习需求。我期望本书能够聚焦于土木工程中常见的、具有代表性的实际问题,并提供一套完整的、可操作的CAE解决方案。比如,针对软土地基的处理,书中能否详细讲解如何通过ANSYS模拟固结沉降、边坡稳定性分析,并探讨不同加固措施(如桩基、排水固结)的效果?针对桥梁抗震设计,书中能否提供不同类型桥梁在不同地震波作用下的动力响应分析实例,并指导如何进行桥梁隔震减震的设计与优化?我希望每一章都围绕一个具体的问题展开,从问题的提出、分析模型的建立、软件操作、结果解读,到最终的工程建议,形成一个完整的闭环。这样的学习方式,不仅能够帮助我快速掌握ANSYS在土木工程领域的应用,更重要的是,能够培养我分析和解决工程实际问题的能力,让我成为一名更具实践价值的工程师。

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内容详细,排版印刷都很棒,图文并茂

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很好的书,非常不错,很实用。

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搞工程的还是有很大帮助的

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不错的书,内容不错,要好好看看。

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挺好的,讲的东西比较新,比较深,个别方面的研究比较透彻,专业好书~

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包装挺好,印刷也行,就是黑白页面,图像黑乎乎的,不好看

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一口气买了很多本书,都是榜单热门,京东购物体验不错,每本书都有塑封,趁活动199-100屯着慢慢看。以后有需要再关注。

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讲解的比较透彻,个别的缺乏知识点

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快递很给力,包装没问题。书本纸质较好,字体较小,布局紧奏,内容还未看,就不再评价了。

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