ANSYS工程结构数值分析方法与计算实例-第2分册：结构动力学问题、结构非线性问题

　　学习有限元分析及ANSYS数值分析技术课程的参考书。 

　　本书为《ANSYS工程结构数值分析方法与计算实例》的第2分册，共包含11章、2个附录，主要内容包括基于ANSYS的工程结构动力计算、非线性计算两大部分。动力计算部分，结合例题系统介绍ANSYS的各种动力分析方法（自振特性、简谐载荷响应、瞬态分析、响应谱、*振动、多体动力学、显式动力学）；在非线性分析部分，介绍了各类常见非线性问题（材料非线性、几何非线性与屈曲、接触）的处理方法和注意问题，均结合例题讲解。
　　本书适合工科相关专业的研究生及高年级本科生作为学习有限元分析及ANSYS数值分析技术课程的参考书，也可作为从事工程结构分析的技术人员学习和应用ANSYS软件的参考书。

　　石彬彬，大学学历，毕业于华北水利水电学院，长期从事结构工程分析及设计工作，曾作为结构设计负责人完成数十项工程项目的计算与设计工作，近年主要对结构加固设计中的力学分析方法进行了研究，并完成多个工程的加固改造设计任务。参与12S10（管道支架）标准图集结构部分的编制设计。
　　熊令芳，毕业于北京科技大学机械工程及自动化专业，研究生学历，工程师。主要从事轧钢设备开发和工艺设计工作，基于ANSY完成了大量设备结构的数学建模和有限元分析工作，具备丰富的工程结构计算分析经验。

第1章  ANSYS结构动力学分析概述
  1.1  ANSYS结构动力分析功能及应用简介
  1.2  ANSYS动力分析的基本概念和原理
第2章  ANSYS结构振动模态计算
  2.1  Mechanical APDL中的模态分析方法
  2.2  Workbench中的模态分析方法
  2.3  模态分析例题
第3章  ANSYS谐响应计算
  3.1  Mechanical APDL中的谐响应分析实现过程
  3.2  Workbench中的谐响应分析实现过程
  3.3  谐响应分析例题
第4章  ANSYS瞬态动力计算
  4.1  Mechanical APDL中的瞬态分析实现过程
  4.2  Workbench中的瞬态分析实现过程
  4.3  Workbench瞬态分析例题：钢结构平台
第5章  ANSYS响应谱计算
  5.1  Mechanical APDL响应谱分析实现过程
  5.2  Workbench响应谱分析实现过程
  5.3  响应谱分析例题：钢结构平台响应谱计算
第6章  ANSYS随机振动计算
  6.1  Mechanical APDL随机振动分析的实现过程
  6.2  Workbench随机振动分析的实现过程
  6.3  随机振动分析例题：钢结构平台PSD计算
第7章  ANSYS机构运动及多体动力学分析
  7.1  ANSYS多体动力学分析的实现方法
  7.2  刚体动力学计算例题：曲柄滑块机构运动仿真
第8章  非线性基本概念及材料非线性分析
  8.1  非线性问题的分类和基本算法
  8.2  ANSYS弹塑性分析的材料定义
  8.3  静不定桁架的弹塑性分析例题
第9章  几何非线性分析与屈曲分析
  9.1  ANSYS几何非线性的基本概念与分析要点
  9.2  屈曲分析的概念和方法
  9.3  几何非线性及屈曲分析例题
第10章  ANSYS接触非线性分析
  10.1  ANSYS中的接触分析方法
  10.2  接触分析例题：齿轮接触分析
第11章  ANSYS显式动力分析方法与例题
  11.1  ANSYS显式分析方法简介
  11.2  子弹击穿钢板显式动力学分析
附录A  结构动力学分析常用的几个单元
  A.1  COMBIN14
  A.2  MASS21
  A.3  MATRIX27
  A.4  COMBIN39
  A.5  COMBIN40
附录B  System Coupling及流固耦合技术简介

　　ANSYS作为著名的大型结构分析软件，因其功能的通用性、建模计算的高效性及计算结果精确可靠等特点，成为目前国内工程计算领域应用*广泛的分析软件，在工程计算及研究领域发挥了重要作用，大部分高校的工科专业都把ANSYS作为有限元分析课程的教学软件。但是另一方面，ANSYS毕竟是一个复杂的工程分析系统，熟练掌握其建模和分析技术并不是一件轻松的事情。很多技术人员感觉在学习ANSYS时缺少系统的理论指导和可参考的典型算例，客观上造成学习周期长，使用软件时问题和疑惑较多，对于计算结果的分析和评价也常常缺乏必要的经验。《ANSYS工程结构数值分析方法与计算实例》正是为了帮助广大技术人员学习和提升ANSYS应用水平而编写的参考书，本书结合大量计算实例，系统地介绍了ANSYS软件的理论知识和使用要点。
　　本册为第2分册，包含正文11章及2个附录，主要内容涉及ANSYS工程结构动力计算及非线性计算两大部分。在结构动力计算部分，简要介绍了ANSYS动力分析的理论基础，系统介绍了ANSYS的各种动力分析方法的实现过程，包括自振特性分析、简谐载荷响应分析、瞬态分析、响应谱分析、随机振动分析、多体动力学分析、显式动力学分析等。在非线性分析部分，简单介绍了各类常见的非线性问题类型（材料非线性、几何非线性与屈曲、接触），详细讲解了ANSYS对常见的非线性问题的处理方法。
　　本分册的相关章节都是结合典型算例进行讲解，包含建模、计算以及计算结果的分析和探讨等内容，涉及到Mechanical APDL和Workbench两种分析环境，有些例题采用了两种分析环境下的对比分析。本分册的具体内容如下：
　　第1章是ANSYS结构动力学分析概述，简要介绍了ANSYS的动力分析功能、应用领域及相关的基本概念和理论背景。第2章介绍ANSYS结构振动模态计算，分别介绍了在Mechanical APDL以及Workbench两种不同分析界面下进行模态分析及预应力模态分析的实现过程，通过算例讨论了计算结果和有关概念。第3章为ANSYS谐响应计算，介绍了在Mechanical APDL以及Workbench两种分析界面下进行完全法和模态叠加法谐响应分析的实现过程，通过例题详细介绍和讨论了相关的计算方法和概念。第4章为ANSYS瞬态动力计算，同样介绍了两种分析环境下的完全法及模态叠加法瞬态计算的实现过程，通过例题比较了不同加载条件下的结构瞬态响应特点。第5章为ANSYS响应谱计算，主要介绍基于地震响应谱的计算方法，并提供了典型算例。第6章为ANSYS随机振动计算，介绍了PSD分析实现过程，通过算例介绍了相关的操作方法和概念。第7章为ANSYS机构运动及多体动力学分析，介绍了在Workbench环境下的刚体动力分析及刚柔混合体分析方法，提供了典型例题。第8章为非线性基本概念及材料非线性分析，介绍了相关的基本概念、算法原理及弹塑性分析的实现过程，提供了一个典型的弹塑性结构分析例题。第9章为几何非线性分析及屈曲分析，简要介绍了几何非线性问题的几种类型和分析选项，详细介绍了屈曲问题（一类典型的几何非线性问题）的分析方法，还提供了结构大变形分析、特征值屈曲及非线性屈曲的典型例题。第10章为ANSYS接触非线性分析，详细介绍了在Mechanical APDL及Workbench中接触关系的建立方法，提供了齿轮啮合分析的典型接触例题。第11章为ANSYS显式动力学分析方法与例题，结合子弹击穿钢板的例题介绍了Workbench环境中基于ANSYS显式动力学求解器进行非线性瞬态分析的实现过程。附录A介绍了各种动力学分析中常见的抽象单元的特点和使用方法，对部分单元提供了实际算例。附录B介绍了在Workbench环境中通过System Coupling组件进行流固耦合动力分析的实现过程。
　　本书由熊令芳、石彬彬等编著，尚晓江博士对本书内容提供了很有价值的指导意见，特在此表示感谢。此外，参与本书例题测试和文字编写工作的还有胡凡金、王文强、夏峰、李安庆、张永刚、王睿、王海彦、刘永刚等，是大家的辛勤付出，才使得本书顺利编写完成。此外，还要感谢中国铁道出版社的编辑老师为本书的出版而付出的劳动。
　　由于本书编写时间较短，涉及内容较多，加之作者认识水平的局限，书中的不当甚至错误之处在所难免，恳请读者批评指正。与本书相关的技术问题咨询或讨论，可发邮件至此邮箱：。