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內容簡介

　　ANSYS作為最為通用和有效的大型商業化有限元軟件，在空間鋼結構領域得到瞭廣泛的應用，成為我國空間鋼結構領域科學研究和工程應用的主要工具之一。《空間鋼結構APDL參數化計算與分析》通過8章內容係統介紹ANSYS中參數化分析語言APDL及其在空間鋼結構領域的應用。工程實例涉及空間結構領域最為活躍的兩類結構——網殼結構與網架結構、近幾年應用比較廣泛的新型空間結構——弦支穹頂結構及其工程設計比較關注的溫度場分析等內容。另外《空間鋼結構APDL參數化計算與分析》結閤近年來ANSYS的工程應用經驗，總結ANSYS的應用技巧。在內容上安排由淺入深，兼顧到初學者、一般使用者以及科研和工程高級分析人員的實際需要。
　　《空間鋼結構APDL參數化計算與分析》適閤土木、力學、建築等相關專業的高年級本科生、研究生和工程技術人員學習使用，並且可作為高校或其他相關CAE培訓機構的參考教材。另外《空間鋼結構APDL參數化計算與分析》特彆適閤希望利用ANSYS的APDL語言進行二次開發的讀者。

內頁插圖

目錄

前言
第1章 緒論
1.1 空間鋼結構概述
1.1.1 空間鋼結構的特點
1.1.2 空間鋼結構與計算機輔助設計
1.2 ANSYS軟件概述
1.2.1 ANSYS軟件的應用現狀
1.2.2 ANSYS軟件在空間鋼結構中的應用優勢
1.2.3 ANSYS文件係統
1.3 杆係結構有限元基本理論
1.3.1 結構的離散化
1.3.2 單元分析
1.3.3 整體分析
1.3.4 結構的節點位移、支座反力與杆件內力求解
1.3.5 直接剛度法解平麵剛架算例
1.4 ANSYS分析基本步驟
1.4.1 基本步驟
1.4.2 實例分析

第2章 APDL語言
2.1 參數與參數係統
2.1.1 參數
2.1.2 標量參數的定義與賦值
2.1.3 數組參數的定義與賦值
2.1.4 參數的顯示與刪除
2.2 數據文件的讀入與寫齣
2.2.1 使用*VREAD命令讀取數據文件填充數組
2.2.2 使用*TREAD命令讀取數據文件並填充TABLE類型數組
2.2.3 使用*VWRITE命令寫齣數據文件
2.3 ANSYS數據庫數據的調用
2.3.1 *GET提取命令
2.3.2 與*GET等價的內嵌提取函數
2.3.3 查詢函數
2.4 流程控製
2.4.1 *IF-*ELSEIF-*ELSE-*ENDIF條件分支
2.4.2 *DO-*ENDD0循環
2.4.3 函數錶達式
2.5 宏文件
2.5.1 宏文件的創建
2.5.2 宏文件的運行

第3章 網架結構分析
3.1 網架結構有限元模型
3.1.1 Link8單元簡介
3.1.2 Beam4單元簡介
3.1.3 建模中需要注意的問題
3.2 用APDL語言實現空間網架結構的參數化建模
3.2.1 兩嚮正交正放網架
3.2.2 兩嚮正交斜放網架
3.2.3 正放四角錐網架
3.2.4 斜放四角錐網架
3.3 網架結構靜力分析
3.4 網架結構優化分析
3.4.1 結構優化概述
3.4.2 結構優化在ANSYS中的實現
3.4.3 優化分析命令適用簡介
3.5 網架節點受力性能分析

第4章 網殼結構分析
4.1 單層球麵網殼結構的參數化建模
4.1.1 肋環型網殼參數化建模
4.1.2 施威德勒型網殼參數化建模
4.1.3 聯方型網殼參數化建模
4.1.4 凱威特網殼參數化建模
4.1.5 短程綫型網殼參數化建模
4.2 等效節點荷載的施加
4.3 網殼結構靜力分析
4.4 網殼結構的穩定分析
4.4.1 特徵值屈麯分析
4.4.2 考慮初始缺陷的非綫性屈麯分析
4.5 網殼結構的地震作用分析
4.5.1 等效質量節點的施加
4.5.2 網殼結構振動模態分析
4.5.3 網殼結構地震作用瞬態動力響應分析

第5章 弦支穹頂結構分析
5.1 弦支穹項結構概述
5.1.1 弦支穹頂的基本概念
5.1.2 弦支穹頂結構實例描述
5.2 弦支穹項結構有限元模型的建立
5.2.1 基本理論
5.2.2 實例分析
5.3 等效節點荷載宏文件的形成
5.3.1 基本理論
5.3.2 實例分析
5.4 弦支穹頂結構的形態分析
5.4.1 基本理論
5.4.2 實例分析
5.5 弦支穹頂結構的預應力優化分析
5.5.1 基本理論
5.5.2 實例分析
5.6 弦支穹頂結構的靜力分析
5.6.1 基本理論
5.6.2 實例分析
5.7 弦支穹頂結構穩定性分析
5.7.1 基本理論
5.7.2 弦支穹頂結構特徵屈麯實例分析
5.7.3 弦支穹頂結構非綫性屈麯實例分析
5.8 弦支穹頂結構的模態分析
5.8.1 基本理論
5.8.2 實例分析
5.9 弦支穹頂結構的風振響應分析
5.9.1 基本理論
5.9.2 實例分析
5.10弦支穹頂結構的預應力施工模擬
5.10.1 基本理論
5.10.2 施工反分析法簡介
5.10.3 施工反分析法的APDL實例
5.10.4 施工正分析法簡介
5.10.5 弦支穹頂結構張力補償法施工模擬的APDL程序實例

第6章 空間鋼結構日照溫度場分析
6.1 ANSYS熱分析及熱應力分析概述
6.1.1 ANSYS熱分析概述
6.1.2 熱分析基本知識
6.1.3 熱分析的基本類型
6.2 太陽輻射作用下方矩形截麵鋼管的穩態熱分析
6.2.1 穩態熱分析基本步驟
6.2.2 實例分析
6.3 太陽輻射作用下方矩形鋼管的瞬態熱分析
6.3.1 瞬態熱分析的基本步驟
6.3.2 問題描述
6.3.3 太陽輻射強度計算理論
6.3.4 對流換熱計算理論
6.3.5 長波輻射計算理論
6.3.6 本實例中相關參數取值
6.3.7 分析步驟

第7章 空間鋼結構火災反應分析
7.1 預應力組閤網架結構概述
7.1.1 預應力組閤網架結構概念
7.1.2 預應力組閤網架結構實例描述
7.1.3 預應力組閤網架結構火災分析的基本方法與步驟
7.2 高溫材料模型文件的生成
7.2.1 生成結構鋼的材料模型文件
7.2.2 生成混凝土的材料模型文件
7.2.3 預應力索的高溫材料特性文件的形成
7.3 構件溫度－時問麯綫數據宏文件的形成
7.3.1 環境溫度假定
7.3.2 鋼管的溫度－時間麯綫數據文件的形成
7.3.3 鋼索的溫度－時問麯綫數據文件的形成
7.3.4 上弦混凝土梁闆的溫度－時間麯綫數據文件的形成
7.4 預應力組閤網架結構整體火災反應分析
7.4.1 基本理論
7.4.2 ANSYS分析過程
7.4.3 APDL分析程

第8章 ANSYS軟件使用經驗與常用技巧
8.1 巧用Toolbar
8.2 ANSYS數據庫查詢方法總結
8.3 如何正確理解ANSYS的節點坐標係
8.4 巧用MATRIX27單元模擬彈簧
8.5 COMBINl4單元模擬半剛性節點
8.6 ANSYS錶麵效應單元的使用經驗
8.7 利用BEAMl88或者BEAMl89進行材料非綫性分析
8.8 利用BEAM單元分析溫度梯度作用下構件截麵的溫度應力分布
參考文獻

精彩書摘

　　第1章　緒論
　　1.1　空間鋼結構概述
　　空間鋼結構的技術水平是一個國傢土木建築業水平的重要衡量標準，也是一個國傢綜閤國力的體現，因此世界各國對空間結構技術的發展一直給予高度的重視。隨著我國國民經濟的飛速發展及大型社會活動的開展，空間鋼結構的技術水平得到迅速發展，基本已達到國際先進水平。特彆是伴隨奧運會、世博會等國傢重大活動相繼開展，國內對高標準、高規格的體育場館、會議展覽館、機場航站樓等社會公共建築的需求逐漸提高，這對我國空間鋼結構的技術水平提齣瞭更高的要求，也將給我國空間鋼結構的進一步發展帶來良好的契機。
　　1.1.1　空間鋼結構的特點
　　所謂空問結構是指具有不宜分解為平麵結構體係的三維形體，具有三維受力特性，在荷載作用下呈空間工作的結構。與其他結構相比，空間鋼結構具有以下優勢：
　　1.結構自重輕
　　結構自重較輕是空間鋼結構的主要優勢。在荷載作用下，空間鋼結構的杆件主要承受軸嚮力，因而杆件的材料強度能得到較好的利用，減小瞭用鋼量，使結構自重減小。與同等跨度的平麵鋼屋架相比，當跨度在30m以下時，采用空間鋼結構可節省用鋼量5％-10％；當跨度在30m以上時，采用空間鋼結構可節省10％-20％，且跨度越大，節省的用鋼量也越多。
　　2.結構抗震性能好
　　空問鋼結構的材料在空間分布，因此空問鋼結構的抗震性能較好。1976年唐山大地震後，京津地區的大中跨度網架，如首都體育館、天津二七俱樂部、天津大學體育館、北京國際俱樂部等網架、懸索結構，經檢查都未發現任何損壞。唐山以及其他地區震後重建時，為數不少的公用和工業建築的屋蓋都采用瞭網架結構。
　　3.可以實現輕盈優美的建築形式
　　大跨度鋼結構不僅要實現其建築功能，還常作為地標性建築，因此需要具有特殊的建築造型。傳統的鋼筋混凝土結構自重大，造型厚重，對於一些輕盈、現代的建築形式不再適用，而空間鋼結構的自重輕，建造形式靈活，可以實現多樣的建築造型，更適閤用於現代建築中。

前言/序言

　　隨著2008年北京奧運會和2010年上海世博會等大型社會經濟活動的開展，我國空間鋼結構的綜閤技術得到快速發展，尤其是大型空間鋼結構的有限元分析技術得到瞭較為全麵的飛速發展。ANSYS作為最為通用和有效的大型商業化有限元軟件，在空間鋼結構領域得到瞭廣泛的應用，成為我國空間鋼結構領域科學研究和工程應用的主要工具之一。
　　APDL語言是ANSYs軟件提供給使用者的一種參數化設計語言，是類似於，FORTRAN的解釋性語言。ANSYs的APDL語言，不僅可以方便地用於結構模型的參數化建模、參數化荷載施加與求解以及參數化後處理結果顯示等方麵，還是實現結構優化設計分析的基礎。因此熟練掌握和應用APDL語言是能否充分利用ANSYS軟件的關鍵。
　　本書基於APDL語言和工程實例，編寫常用空間鋼結構形式的參數化建模程序和分析程序，為讀者提供一套完整的APDL程序和詳細的程序注釋。本書的特色是不僅可以使讀者方便快速地學習ANSYS的APDL語言，而且可以輕鬆地掌握利用ANSYs進行空間鋼結構各類分析的技術和技巧。作者建議讀者使用本書時，配閤使用ANSYS幫助文件中的命令介紹，通過本書提供的命令流，查閱該命令流的相關用法，以擴展讀者的知識麵，形成一套完整的參數化分析與計算知識體係。
　　本書共分為8章。第1章對空間鋼結構和ANSYS軟件的基本知識進行簡要介紹；第2章介紹APDL語言的使用方法；第3章給齣四種常用網架結構形式的參數化建模程序，並介紹如何使用ANSYs進行空間網架結構的靜力分析、優化分析和節點受力分析；第4章給齣五種常用單層網殼結構的參數化建模程序，並介紹如何使用ANSYs進行單層網殼結構的靜力分析、穩定分析（包括特徵值屈麯分析和非綫性屈麯分析）和地震作用分析等；第5章以工程實例為背景，詳細介紹如何利用ANSYS進行弦支穹頂結構的參數化建模、等效節點荷載計算、形態分析、優化設計、穩定分析、動力分析、風振響應分析和施工模擬分析；第6章詳細介紹如何使用ANSYS軟件進行日照溫度場下空間結構中外露構件的溫度場分析；第7章以工程實例為背景，詳細介紹如何使用ANSYS軟件的APDL語言進行空間鋼結構的火災反應分析；第8章根據作者在學習、工作中的經驗，給齣ANSYS軟件的一些使用經驗和應用技巧。
　　本書適用於土木、力學、建築等相關專業的高年級本科生、研究生和工程技術人員，並且可作為高校或其他相關CAE培訓機構的參考教材。另外本書特彆適閤希望利用ANSYS的、APDL語言進行二次開發的讀者。
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