編輯推薦
隨著我國經濟快速發展,建築業得到瞭空前的鼎盛,尤其是近年來奧運會、世博會、亞運會等大型會議在中國的召開,為大型場館的建設提供瞭良好機遇。同時在建設和使用過程中遇到瞭大量的工程技術問題,這些技術問題的解決一方麵依賴於材料技術和施工技術水平的提高,另一方麵依賴於對所遇到問題的深層次認識。ABAQUS有限元程序就是提高對這些技術問題深層次認識的強有力工具。
本書主要講述ABAQUS有限元軟件在建築行業中的基本應用,主要包括ABAQUS的基本操作要領和型鋼梁、型鋼柱、鋼框架、混凝土簡支梁等基本構件和節點溫度場的分析過程。
內容簡介
《ABAQUS結構工程分析及實例詳解》運用ABAQUS有限元軟件對建築工程的常見實例進行詳細剖析。介紹瞭ABAQUS在混凝土梁、混凝土柱、鋼梁、鋼柱和節點等構件及相應結構的分析方法,以及復雜的建模、分析計算過程和後處理的技巧。
《ABAQUS結構工程分析及實例詳解》的內容從建築工程的實際齣發,側重於ABAQUS的實際操作和工程問題的解決,教會初學者如何根據問題的特點來選擇ABAQUS的相應功能,尋求解決問題的最佳答案。同時書中給齣瞭一些小提示對初學者容易犯的錯誤進行解釋,並給齣瞭解決問題的方法。
《ABAQUS結構工程分析及實例詳解》主要麵嚮土木建築領域ABAQUS軟件的初學者和中級用戶,包括土木工程專業的高年級本科生、研究生以及從事結構設計的工程師。
內頁插圖
目錄
第1章 ABAQUS簡介
1.1 ABAQUS總體介紹
1.2 ABAQUS的發展曆史
1.3 ABAQUS的組成及功能簡介
1.3.1 ABAQUS/Standard模塊
1.3.2 ABAQUS/Explicit模塊
1.3.3 ABAQUS/CAE模塊
1.3.4 其他模塊
1.4 ABAQUS幫助文件
1.4.1 ABAQUS幫助文件的內容
1.4.2 如何使用ABAQUS幫助文件
1.5 ABAQUS在中國應用現狀
1.6 ABAQUS6.8版新增或改進的功能
本章小結
第2章 ABAQUS的基本使用方法
2.1 ABAQUS基本分析過程
2.2 ABAQUS/CAE主窗口介紹
2.3 基本實例操作
2.3.1 問題描述
2.3.2 啓動ABAQUS/CAE
2.3.3 創建三維模型
2.3.4 創建材料和截麵屬性
2.3.5 定義裝配件
2.3.6 設置分析步
2.3.7 定義荷載和邊界條件
2.3.8 劃分網格
2.3.9 提交分析作業
2.3.10 後處理
2.3.11 退齣ABAQUS/CAE
2.4 ABAQUS/CAE模塊(Modules)功能簡介
2.4.1 Part(部件)模塊
2.4.2 Property(特性)模塊
2.4.3 Assembly(裝配)模塊
2.4.4 Step(分析步)模塊
2.4.5 Interaction(相互作用)模塊
2.4.6 Load(荷載)模塊
2.4.7 Mesh(網格)模塊
2.4.8 Job(分析作業)模塊
2.4.9 Visualization(可視化)模塊
2.4.10 Sketch(繪圖)模塊
2.5 ABAQUS中常用命令介紹
2.6 ABAQUS中常用命令和常用文件
2.6.1 cae文件(模型數據庫文件)和jnl文件(日誌文件)
2.6.2 Inp文件
2.6.3 odb文件
2.6.4 dat和msg文件
2.6.5 sta文件
2.6.6 f文件
2.7 單元及劃分網格基本方法
2.7.1 ABAQ[JS單元特性
2.7.2 實體單元
2.7.3 殼單元
2.7.4 梁單元
2.7.5 桁架單元
2.7.6 剛性體
2.7.7 網格劃分技術
2.7.8 劃分網格算法
本章小結
第3章 ABAQUS在鋼結構中的應用
3.1 利用殼單元對型鋼梁分析
3.1.1 創建部件
3.1.2 創建材料和截麵屬性
3.1.3 定義裝配件
3.1.4 設置分析步
3.1.5 定義荷載和邊界條件
3.1.6 劃分網格
3.1.7 提交分析作業
3.1.8 後處理
3.1.9 數值比較
3.2 多層多跨框架分析
3.2.1 問題描述
3.2.2 啓動ABAQUS/CAE
3.2.3 創建部件
3.2.4 創建材料和截麵屬性
3.2.5 定義裝配件
3.2.6 設置分析步
3.2.7 定義荷載和邊界條件
3.2.8 劃分網格
3.2.9 提交分析作業
3.2.10 後處理
3.2.11 不同加載點框架分析
3.3 鋼柱特徵值屈麯分析
3.3.1 問題描述
3.3.2 啓動ABAQUS/CAE
3.3.3 創建部件
3.3.4 創建材料和截麵屬性
3.3.5 定義裝配件
3。3.6 設置分析步
3.3.7 定義荷載和邊界條件
3.3.8 劃分網格
3.3.9 提交分析作業
3.3.10 後處理
3.4 鋼框架節點分析
3.4.1 問題描述
3.4.2 啓動ABAQUS/CAE
3.4.3 創建部件
3.4.4 創建材料和截麵屬性
3.4.5 定義裝配件
3.4.6 設置分析步
3.4.7 劃分網格
3.4.8 定義約束
3.4.9 定義荷載和邊界條件
3.4.10 提交分析作業
3.4.11 後處理
3.5 橋麵闆特徵值屈麯分析
3.5.1 問題描述
3.5.2 啓動ABAQUS/CAE
3.5.3 創建部件
3.5.4 創建材料和截麵屬性
3.5.5 定義裝配件
3.5.6 設置分析步
3.5.7 定義荷載和邊界條件
3.5.8 劃分網格
3.5.9 提交分析作業
3.5.10 後處理
本章小結
第4章 ABAQUS在混凝土結構中的應用
4.1 混凝土簡支梁分析
4.1.1 問題描述
4.1.2 啓動ABAQUS/CAE
4.1.3 創建部件
4.1.4 創建材料和截麵屬性
4.1.5 定義裝配件
4.1.6 設置分析步
4.1.7 定義約束
4.1.8 定義荷載和邊界條件
4.1.9 劃分網格
4.1.10 提交分析作業
4.1.11 後處理
4.1.12 超筋梁分析
4.1.13 少筋梁分析
4.1.14 三種破壞形式結果比較
4.2 混凝土單嚮闆受力分析
4.2.1 問題描述
4.2.2 啓動ABAQUS/CAE
4.2.3 創建部件
4.2.4 創建材料和截麵屬性
4.2.5 定義裝配件
4.2.6 設置分析步
4.2.7 定義約束
4.2.8 定義荷載和邊界條件
4.2.9 劃分網格
4.2.10 提交分析作業
4.2.11 後處理
4.3 混凝土柱受力分析
4.3.1 問題描述
4.3.2 啓動ABAQUS/CAE
4.3.3 創建部件
4.3.4 創建材料和截麵屬性
4.3.5 定義裝配件
4.3.6 設置分析步
4.3.7 定義約束
4.3.8 定義荷載和邊界條件
4.3.9 劃分網格
4.3.10 提交分析作業
4.3.11 後處理
4.4 火災作用下的混凝土梁溫度場分析
4.4.1 問題描述
4.4.2 啓動ABAQUS/CAE
4.4.3 創建部件
4.4.4 創建材料和截麵屬性
4.4.5 定義裝配件
4.4.6 設置分析步
4.4.7 定義約束
4.4.8 定義荷載和邊界條件
4.4.9 劃分網格
4.4.10 提交分析作業
4.4.11 後處理
4.4.12 四麵受火梁的分析
4.5 鋼筋混凝土剪力牆受力分析
4.5.1 問題描述
4.5.2 啓動ABAQUS/CAE
4.5.3 創建部件
4.5.4 創建材料和截麵屬性
4.5.5 定義裝配件
4.5.6 設置分析步
4.5.7 定義約束
4.5.8 定義荷載和邊界條件
4.5.9 劃分網格
4.5.10 提交分析作業
4.5.11 後處理
本章小結
第5章 ABAQUS常見問題解決方法及常見操作集錦
5.1 常見錯誤信息和解決辦法
5.1.1 材料定義錯誤
5.1.2 命名格式錯誤
5.1.3 剛體接觸麵位置錯誤
5.1.4 單元麵積異常
5.1.5 剛體定義錯誤
5.1.6 未定義集閤名稱
5.1.7 單元嚴重扭轉
5.1.8 內存設置太小
5.1.9 係統異常
5.1.10 輸齣參數過多
5.1.11 不收斂
5.2 常見警告信息
5.2.1 數值奇異
5.2.2 負特徵值
5.2.3 零主元
5.2.4 變形速度過快
5.2.5 塑性變形過大
5.2.6 公共節點
5.2.7 單元質量
5.3 常用的CAE界麵操作
5.3.1 前處理階段
5.3.2 後處理階段
本章小結
參考文獻
精彩書摘
ABAQIJS模型通常由若乾不同的部分組成,它們共同描述瞭所分析的物理模型和要抉取的結果。一個完整的模型至少包括以下內容:幾何形狀、單元特性、材料數據、荷載和邊界條件、分析類型和輸齣要求。
1.幾何形狀(主要在Part模塊中建立)
有限單元和節點定義瞭ABAQIJS要模擬的物理結構的基本幾何形狀。ABAQUS分昕所得的數值解是所模擬的物理問題的近似解答,近似的程度取決於模型的幾何形狀、材料特性、邊界條件和載荷對物理問題的仿真程度。
2.單元特性(主要在Mesh模塊中選擇)
ABAQUS擁有廣泛的單元選擇範圍,其中許多單元的幾何形狀不能完全由它們的節點坐標來定義。例如,復閤材料殼的疊層或工字形截麵梁的尺度劃分就不能通過單元節點來定義。這些附加的幾何數據由單元的物理特性定義,且對於定義模型整體的幾何形狀是非常必要的。
3.材料數據(主要在Property模塊中創建)
對於所有單元必須確定其材料特性,材料特性包含的內容繁多,因此高質量的數據獲取是比較睏難的。ABAQUS計算結果的有效性與材料數據定義的準確性是息息相關的,材料特性定義得越詳細、越接近實際,數值仿真結果也越精確。
前言/序言
ABAQUS是世界上最先進的大型通用有限元分析軟件之一,它具有豐富的材料本構模型和平易近人的開發平颱。它廣泛應用於機械製造、石油化工、航空航天、汽車交通、國防軍工、水利水電、土木工程、生物醫學、電子工程、能源、地礦、造船以及日用傢電等行業和科學領域。ABAQUS在技術、品質和可靠性等方麵具有卓越的聲譽,可以對工程中復雜的綫性和非綫性問題進行分析計算。自從ABAQUS進入中國以來,越來越多的企業、高校和科研院所開始使用.ABAQUS進行産品的研發和研究。
隨著我國經濟快速發展,建築業得到瞭空前的鼎盛,尤其是近年來奧運會、世博會、亞運會等大型會議在中國的召開,為大型場館的建設提供瞭良好機遇。同時在建設和使用過程中遇到瞭大量的工程技術問題,這些技術問題的解決一方麵依賴於材料技術和施工技術水平的提高,另一方麵依賴於對所遇到問題的深層次認識。ABAQUS有限元程序就是提高對這些技術問題深層次認識的強有力工具。
本書主要講述ABA_QUS有限元軟件在建築行業中的基本應用,主要包括ABAQUS的基本操作要領和型鋼梁、型鋼柱、鋼框架、混凝土簡支梁等基本構件和節點溫度場的分析過程。
本書主要是由王玉鐲、傅傳國編著。參加本書編著的人員還有王慧敏、趙全斌、於德帥、劉曉鵬、劉池等,其中於德帥還參加瞭部分文字工作,本書在編著過程中得到瞭清華大學博士後王廣勇的指點與幫助,在此錶示深深的謝意。在本書的編著過程中,參考瞭SIMWE仿真科學論壇和中國鋼結構論壇.ABAQUS闆塊中的大量資料,在此錶示感謝。並真誠祝願SIMWE仿真科學論壇和中國鋼結構論壇越辦越好,並為更多人解疑答惑。編寫此書參考瞭很多文獻和ABAQUS幫助文件,特嚮各位作者緻謝。
《建築力學與工程應用》 一、本書概覽 《建築力學與工程應用》是一部係統闡述建築結構力學原理及其在實際工程中應用的大型專著。本書旨在為廣大土木工程、結構工程、建築學等相關領域的學生、研究人員和工程師提供一個全麵、深入的學習平颱。從經典力學基礎到現代工程結構的分析方法,再到具體的工程實例,本書力求在理論深度、應用廣度和實踐指導性上達到新的高度。本書內容涵蓋瞭結構分析的核心概念、常用的分析工具、典型結構形式的力學特性、以及現代工程技術在結構設計中的最新發展。 二、理論基礎與核心概念 本書開篇便係統迴顧並梳理瞭結構力學所依賴的宏觀力學基礎,包括彈性力學、塑性力學等關鍵理論,為後續章節的深入探討奠定堅實的理論基石。 材料力學:詳盡介紹瞭各種工程材料(如混凝土、鋼材、木材、砌體等)的力學性能,包括應力-應變關係、屈服準則、強度理論、疲勞、斷裂等,並闡述瞭它們在結構設計中的重要性。本書重點關注材料在宏觀尺度下的力學行為,以及如何通過實驗數據和經驗公式來描述和預測材料的響應。 結構力學:深入講解瞭結構在荷載作用下的變形、內力和應力分布。本書係統闡述瞭靜力平衡、動力學方程、虛功原理、能量原理等基本分析方法。對於超靜定結構的分析,本書詳細介紹瞭位移法、荷載法、有限單元法等經典及現代解法,並對各種方法的適用範圍、優缺點進行瞭比較分析。 穩定性理論:對結構的穩定性問題進行瞭深入探討,包括軸心受壓構件的失穩(歐拉公式及其推廣)、側嚮屈麯、局部屈麯等。本書不僅介紹瞭經典的穩定性理論,還結閤現代工程實踐,分析瞭考慮杆件幾何缺陷、初始缺陷、非綫性材料效應等因素的更復雜情況下的穩定性分析方法。 振動力學:係統介紹瞭結構動力學的基礎知識,包括單自由度及多自由度係統的振動特性(固有頻率、振型)、阻尼及其影響、激勵的響應分析(簡諧激勵、任意激勵、瞬態激勵)、以及地震作用下的動力響應分析。本書將理論分析與工程實例相結閤,幫助讀者理解結構的動力特性在抗震設計、風振分析等方麵的應用。 三、分析方法與計算工具 本書高度重視分析方法和計算工具的介紹,旨在提升讀者解決實際工程問題的能力。 經典分析方法:雖然現代計算機技術日益普及,但本書仍強調對經典解析方法的掌握,如疊加原理、撓度方程、彎矩分配法、荷載法等。這些方法不僅有助於理解結構行為的內在機理,也是進行初步估算和概念設計的關鍵。 數值分析方法:本書對有限元法(FEM)進行瞭詳盡的闡述,不僅介紹瞭有限元法的基本原理、單元類型(杆單元、梁單元、闆殼單元、實體單元等)、插值函數、剛度矩陣的組裝與求解,還講解瞭如何建立精細化的有限元模型,包括網格劃分、邊界條件施加、荷載定義等。本書特彆關注有限元分析在復雜結構、非綫性問題(如材料非綫性、幾何非綫性、接觸等)中的應用。 計算軟件介紹:在介紹有限元法等數值分析方法的同時,本書也對當前土木工程領域常用的結構分析軟件進行瞭原理性的介紹和應用模式的探討。本書注重引導讀者理解軟件背後的力學原理,而非簡單羅列操作步驟。例如,在介紹某一類分析軟件時,會先闡述其所基於的力學模型和數值算法,然後通過實例展示如何利用軟件來解決具體的工程問題,並對結果進行閤理的解釋和評估。 四、典型結構形式的力學特性與設計 本書將理論知識與工程實踐緊密結閤,深入分析瞭各類典型工程結構的力學特性及其設計要點。 框架結構:詳細分析瞭鋼筋混凝土框架、鋼框架等結構的受力特點,包括梁、柱、節點在軸力、剪力和彎矩作用下的響應。本書將介紹不同支撐方式、連接方式對框架整體穩定性和抗側剛度的影響。 剪力牆結構:深入探討瞭剪力牆的受力機理,包括其作為抗側力構件的效率、剪力牆的連接方式(如高層建築中的疊閤剪力牆、底部加強剪力牆等)、以及牆肢的配筋設計要點。 砌體結構:介紹瞭磚砌體、石砌體的力學性能,以及磚混結構、砌體結構的抗震設計原則。本書將重點分析砌體結構在水平荷載下的薄弱環節和破壞模式。 空間結構:本書對網架、網殼、索膜結構等空間結構的力學分析方法進行瞭專題介紹。從幾何形狀的確定,到節點連接的力學行為,再到整體結構的穩定性與動力響應,都進行瞭深入的探討。 橋梁結構:選取瞭梁橋、斜拉橋、懸索橋等典型橋梁形式,分析瞭其在恒荷載、活荷載、風荷載、地震荷載等作用下的力學行為,並介紹瞭相應的分析方法和設計理念。 地下結構:對地下連續牆、地下室、隧道等地下結構的受力特點進行瞭分析,重點關注土壓力、水壓力、支護結構的作用等。 五、工程實例分析與案例研究 理論學習最終要服務於工程實踐。本書精選瞭大量國內外經典的工程案例,從設計理念、力學分析、數值模擬到最終的施工應用,進行瞭詳細的剖析。 高層建築結構:選取代錶性高層建築,分析其抗震、抗風設計策略,結構體係的選擇,以及關鍵部位(如核心筒、連體結構、伸臂桁架等)的力學行為。 大型公共建築:以體育場館、展覽中心、劇院等為案例,分析其大跨度、復雜造型結構的力學難題,以及如何通過結構優化和創新設計來解決。 橋梁工程:對一些標誌性的橋梁工程進行深入解讀,包括其設計難點、關鍵技術、以及在復雜地質條件或極端環境下的應對方案。 工業廠房與儲罐:針對工業廠房的設備基礎、重型吊車梁、以及大型儲罐的受力分析,討論瞭在特定工業荷載作用下的結構設計。 既有結構評估與加固:本書也包含對既有建築進行結構評估、病害診斷、以及抗震加固的案例研究,從中學習如何評估結構安全性和采取有效的加固措施。 六、前沿技術與未來發展 為緊跟結構工程領域的發展步伐,本書還對一些前沿技術和發展趨勢進行瞭展望。 高性能材料在結構中的應用:介紹瞭縴維增強聚閤物(FRP)、高性能混凝土(HPC)等新型材料在結構工程中的應用潛力,以及它們對結構設計帶來的革新。 智能化與綠色結構:探討瞭如何將傳感器技術、物聯網、大數據等融入結構監測與運維,以及如何設計更具可持續性和環境友好性的結構。 先進的數值模擬技術:除瞭傳統的有限元分析,本書還對損傷力學、斷裂力學、隨機力學等在結構分析中的應用進行瞭初步介紹。 人機協同設計:展望瞭未來結構設計中,人工智能與人類工程師協同工作,共同解決復雜工程問題的可能性。 七、學習建議 本書內容豐富,體係龐大。為瞭更好地掌握本書內容,建議讀者: 1. 紮實基礎:在閱讀本書之前,建議迴顧並鞏固好高等數學、綫性代數、普通物理等基礎科學知識。 2. 循序漸進:按照章節順序,由淺入深地學習,不要急於求成。 3. 動手實踐:結閤本書提供的實例,嘗試進行簡單的計算和模型分析,加深理解。 4. 多方求證:在遇到疑難問題時,不僅要深入思考,還可以參考其他相關文獻或請教專業人士。 5. 關注工程實際:始終將理論知識與實際工程應用聯係起來,培養解決工程問題的能力。 《建築力學與工程應用》力求成為一本集理論深度、實踐指導和前沿視野於一體的權威性著作,為結構工程領域的學術研究和工程實踐貢獻力量。