本书以最新版本ANSYS 12.0为平台，以ANSYS分析过程为主线，分11章讲解了ANSYS的设计思路和使用方法：第1章介绍了有限元分析基本概念及该软件的特点；第2章介绍了程序的启动与设置；第3章介绍了结构静力学分析及应用；第4章介绍了结构动力学分析及应用；第5章介绍了复合材料分析及应用；第6章介绍了隧道工程分析及应用；第7章介绍了地震作用分析及应用；第8章介绍了结构疲劳分析及应用；第9章介绍了ANSYS高级技术分析（包括优化设计及其应用、可靠性分析及其应用、拓扑优化及其应用、单元生死及其应用）；第10章介绍了ANSYS参数化设计语言；第ll章介绍了LS-DYNA动力学分析及应用。本书涵盖内容广泛，并力求以有限的篇幅介绍更多的知识。

本书根据功能模块及工程应用分为11章，主要内容包括：有限元分析和ANSYS 12.0简介、ANSYS 12.0的启动与设置、结构静力学分析、结构动力学分析、复合材料分析、隧道工程分析、地震作用分析、结构疲劳分析、ANSYS高级技术分析、ANSYS参数化设计语言和LS-DYNA动力学分析。

本书按照由浅入深的原则，分别通过图形用户界面和命令流两种方式对典型的工程应用问题进行了详细讲解。

本书可作为理工院校土木建筑、力学等相关专业的教学用书，也可作为相关领域工程技术人员的参考书。

出版说明

前言

第1章 有限元分析和ANSYS 12.0简介 1

 1.1 数值模拟与有限元法概述 1

1.1.1 工程问题的解决 1

1.1.2 数值模拟与有限元法 1

1.1.3 有限元的常用术语 2

 1.2 ANSYS 12.0简介 3

1.2.1 ANSYS 12.0发展历史 3

1.2.2 ANSYS在CAE领域的地位 4

1.2.3 ANSYS与其他有限元分析主流软件的简单比较 5

1.2.4 ANSYS功能模块 5

 1.3 ANSYS 12.0的改进 7

第2章 ANSYS 12.0的启动与设置 8

 2.1 配置ANSYS的运行环境 8

 2.2 选择工作目录和设置工作文件名 8

 2.3 设置ANSYS工作空间和数据库的大小 8

 2.4 运行ANSYS 12.0 9

 2.5 退出ANSYS 12.0 10

第3章 结构静力学分析 11

 3.1 结构静力学分析介绍 11

 3.2 结构静力学分析的基本步骤 11

 3.3 应用实例 15

3.3.1 结构静力学分析应用实例解析——工字梁承载分析 15

3.3.2 结构静力学分析应用实例解析——钢桁架桥的受力分析 20

3.3.3 结构静力学分析应用实例解析——工业厂房牛腿柱的受力分析 38

第4章 结构动力学分析 47

 4.1 动力学有限元分析原理 47

 4.2 振动基本方程 47

 4.3 动力学分析类型 49

4.3.1 模态分析 50

4.3.2 瞬态分析 52

4.3.3 谐响应分析 55

4.3.4 谱分析 61

 4.4 应用实例 67

4.4.1 结构动力学分析应用实例解析——长方形板的模态分析 67

4.4.2 结构动力学分析应用实例解析——预应力简支梁的模态分析 73

4.4.3 结构动力学分析应用实例解析——钢桁架桥模态分析 81

4.4.4 结构动力学分析应用实例解析——起重机梁在移动载荷作用下的响应分析 89

第5章 复合材料分析 97

 5.1 复合材料的概念 97

 5.2 建立复合材料模型 97

5.2.1 选择合适的单元类型 97

5.2.2 定义材料的叠层结构 98

5.2.3 定义失效准则 101

5.2.4 应遵循的建模和后处理规则 102

 5.3 应用实例 104

5.3.1 复合材料分析应用实例解析——复合材料梁弯曲分析 104

5.3.2 复合材料分析应用实例解析——钢筋混凝土梁弹塑性分析 117

第6章 隧道工程分析 134

 6.1 单元生死 134

 6.2 Drucker-Prager材料模型 138

 6.3 隧道设计模型 140

 6.4 隧道载荷 142

 6.5 应用实例 142

6.5.1 隧道工程分析应用实例解析——隧道结构受力分析 142

6.5.2 隧道工程分析应用实例解析——隧道开挖受力分析 162

第7章 地震作用分析 191

 7.1 地震作用理论 191

7.1.1 静力理论 191

7.1.2 动力理论 191

 7.2 ANSYS地震分析方法 191

 7.3 应用实例 192

7.3.1 地震作用分析应用实例解析——重力坝抗震性能分析 192

7.3.2 地震作用分析应用实例解析——悬索拱桥地震载荷响应分析 209

7.3.3 地震作用分析应用实例解析——楼房地震波瞬态分析 218

第8章 结构疲劳分析 235

 8.1 疲劳分析的基本过程 235

8.1.1 疲劳分析简介 235

8.1.2 疲劳计算的基本步骤 235

 8.2 应用实例 238

8.2.1 结构疲劳分析应用实例解析——带孔板状构件的疲劳分析 238

8.2.2 结构疲劳分析应用实例解析——平板封头与筒体连接区的疲劳分析 254

第9章 ANSYS高级技术分析 265

 9.1 优化设计及其应用 265

9.1.1 优化设计的概念 265

9.1.2 优化问题的数学模型 265

9.1.3 优化设计术语 266

9.1.4 选择优化变量 268

9.1.5 优化设计的步骤 270

9.1.6 优化设计应用实例解析——平板网架结构的优化设计 275

9.1.7 优化设计应用实例解析——框架结构的优化设计 289

 9.2 可靠性分析及其应用 297

9.2.1 可靠性简介 297

9.2.2 可靠性分析的步骤 299

9.2.3 可靠性分析实例解析——悬臂梁的可靠性分析 299

9.2.4 可靠性分析实例解析——框架结构的可靠性分析 304

 9.3 拓扑优化及其应用 321

9.3.1 拓扑优化的概念 321

9.3.2 拓扑优化的步骤 322

9.3.3 拓扑优化分析实例解析——二维弹性梁的拓扑优化分析 325

 9.4 单元生死及其应用 328

9.4.1 单元生死的概念 328

9.4.2 单元生死特性的使用 328

9.4.3 单元生死控制 331

9.4.4 单元生死应用实例解析——两端固定梁三阶段施工过程分析 332

9.4.5 单元生死应用实例解析——焊接过程中的应用 342

第10章 ANSYS参数化设计语言 362

 10.1 APDL介绍 362

 10.2 APDL的主要概念 362

 10.3 应用实例 366

10.3.1 ANSYS参数化设计实例解析——平面二力杆网架的受力分析 366

10.3.2 ANSYS参数化设计实例解析——简支梁的受力分析 368

第11章 LS-DYNA动力学分析 372

 11.1 LS-DYNA 372

 11.2 LS-DYNA功能特点 373

 11.3 LS-DYNA的一般分析过程 381

 11.4 K文件的生成与修改 382

 11.5 应用实例 383

11.5.1 LS-DYNA动力学分析实例解析——炸药在土壤内部爆炸分析 383

11.5.2 LS-DYNA动力学分析实例解析——烟囱爆破倒塌分析 400

参考文献 413