《结构概念分析与ANSYS程序实现》PPT课件 郭小农 同济大学

 
课件内容： 
第00讲：绪论 
绪论，共计1个视频 
前修课程介绍，ANSYS用户界面简介，命令流简介。 
第01讲：求解简支梁的挠度 
求解简支梁的挠度，共计3个算例，7个视频 
【算例Ex01a】  
题目：纯弯简支钢梁的挠度 
知识点： 
01.01）平截面假定 
01.02）有限元的基本思想 
01.03）梁单元的形函数 
【算例Ex01b】  
题目：承受均布荷载的简支钢梁的挠度(Beam3) 
【算例Ex01c】 
题目：承受均布荷载的简支钢梁的挠度(Beam188) 
知识点： 
01.04）弯曲变形和剪切变形 
01.05）单元划分对刚度的影响 
【算例Ex01d】  
题目：宽翼缘箱梁的剪力滞后效应 
知识点： 
01.06）梁单元Beam188的形函数 
01.07）计算目的和模型选取之间的关系 
01.08）如何准确设置约束条件 
第02讲：求解单层网壳的屈曲荷载 
求解单层网壳的屈曲荷载，共计4个算例，5个视频 
【算例Ex02a】 
题目：求解单层网壳的屈曲荷载 
知识点： 
02.01）梁单元形函数精度对计算结果的影响 
02.02）线性屈曲分析的过程 
02.03）线性屈曲系数和屈曲模态的意义 
【算例Ex02b】 
题目：求解单层网壳的屈曲荷载（杆件划为多段） 
知识点： 
02.04）网壳的整体失稳和局部失稳 
02.05）计算目的和计算模型的选取 
02.06）网壳的整体刚度和构件局部刚度之间的关系 
【算例Ex02c】 
题目：求解单层球面板壳的屈曲荷载 
知识点： 
02.07）拓补关系和建模方法 
【算例Ex02d】 
题目：铝合金板式节点网壳的屈曲荷载 
知识点： 
02.08）铝合金板式节点网壳的构成 
02.09）构件的自由扭转和约束扭转 
02.10）开口截面和闭口截面的抗扭刚度对比 
第03讲：认识应力刚度 
认识几何非线性的概念，共计5个算例，11个视频 
【算例Ex03a】 
题目：顶部侧向弹簧约束的二力杆的屈曲荷载 
知识点： 
03.01）杆单元的弹性刚度矩阵 
03.02）杆单元的应力刚度矩阵 
03.03）线性屈曲分析的数学过程 
03.04）ANSYS中刚度矩阵存储时的数据结构 
03.05）平衡法和能量法求解屈曲荷载和屈曲模态 
【算例Ex03b】 
题目：有侧向弹簧约束的多根二力杆体系的屈曲荷载 
知识点： 
03.06）根据物理意义直接写弹性刚度矩阵 
03.07）根据物理意义直接写应力刚度矩阵 
03.08）如何判断第1阶屈曲模态 
03.09）第1阶屈曲模态为何是正弦曲线 
【算例Ex03c】 
题目：有转角弹簧约束的多根二力杆体系的屈曲荷载 
知识点： 
03.10）弯曲失稳的压杆离散化等效模型 
03.11）如何耦合自由度 
第04讲：认识几何非线性 
认识几何非线性的概念，共计5个算例，11个视频 
【算例Ex04a】 
题目：两杆桁架中点承受竖向荷载时的挠度 
知识点： 
04.01）结构力学线性解答 
04.02）根据物理方程和平衡方程推导精确解 
04.03）引起几何非线性的原因之一：变形量误差 
04.04）引起几何非线性的原因之二：平衡误差 
04.05）两杆桁架的刚度变化过程 
【算例Ex04b】  
题目：两杆桁架和两杆拱的对比 
知识点： 
04.06）两杆拱的刚度变化过程 
04.07）保守系统的能量守恒 
04.08）真正的平衡：时时刻刻平衡 
04.09）求解非线性方程组的牛顿-拉芙逊迭代法 
04.10）求解非线性方程组的弧长法 
【算例Ex04c】  
题目：铰支扁拱的跳跃失稳 
知识点： 
04.11）跳跃失稳的概念 
【算例Ex04d】  
题目：60单元铰接穹顶的多重跳跃失稳 
知识点： 
04.12）基本平衡路径 
【算例Ex04e】  
题目：承受均布荷载的拉索 
知识点： 
04.13）拉索的轴向刚度 
04.14）加载路径对拉索轴向刚度的影响 
04.15）加载路径对拉索竖向刚度的影响 
第05讲：求解四边简支板的屈曲荷载 
求解四边简支板的屈曲荷载，共计4个算例，7个视频 
【算例Ex05a】  
题目：四边简支板的屈曲荷载 
知识点： 
05.01）四边简支板的平衡微分方程 
05.02）单位板宽的抗弯刚度 
05.03）经典弹性力学理论的基本假定 
05.04）平面内约束条件对屈曲荷载的影响 
05.05）泊松效应，泊松比对屈曲荷载的影响 
【算例Ex05b】  
题目：弹性四边简支板的屈曲后强度 
知识点： 
05.06）四边简支板的屈曲后强度 
05.07）采用一致模态法施加初始缺陷 
05.08）对比纵向压力场和横向拉力场 
【算例Ex05c】  
题目：弹塑性四边简支板的屈曲后强度 
知识点： 
05.09）四边简支板的弹塑性屈曲后强度 
【算例Ex05d】  
题目：钢卷尺的悬臂长度 
知识点： 
05.10）工程构件中的板件的边界条件 
05.11）四边简支板和三边简支板的稳定系数k 
05.12）板件局部失稳的屈曲半波长 
05.13）长宽比对线性屈曲荷载的影响 
05.14）正放、反放和侧放时钢卷尺的悬臂长度对比 
第06讲：认识材料非线性 
认识材料非线性的概念，共计7个算例，17个视频 
【算例Ex06a】  
题目：圆棒的单轴拉压 
知识点： 
06.01）单轴拉压时的屈服 强化 卸载 反向加载 
06.02）双线性随动强化模型BKIN 
06.03）多线性随动强化模型KINH 
06.04）双线性各向同性强化模型BISO 
06.05）多线性各向同性强化模型MISO 
【算例Ex06b】  
题目：纯弯简支钢梁的挠度 
知识点： 
06.06）延性对结构性能的影响 
06.07）低碳钢单轴拉伸应力应变曲线的几个阶段 
【算例Ex06c】  
题目：残余应力对轴拉构件的影响 
知识点： 
06.08）残余应力对轴拉构件的承载力几乎无影响 
06.09）残余应力会提前降低轴拉构件的刚度 
06.10）有残余应力的轴拉构件卸载后有残余变形 
【算例Ex06d】  
题目：双向受拉钢板的承载力 
知识点： 
06.11）多轴应力作用下的屈服条件 
06.12）多轴应力作用下的流动法则 
06.13）多轴应力作用下的强化条件 
06.14）米塞斯屈服准则，屈服面 
【算例Ex06e】  
题目：承受均匀压力的圆球 
知识点： 
06.15）米塞斯屈服准则和静水压力无关 
06.16）钢材在三向拉应力作用下会变脆 
【算例Ex06f】 (待补充) 
题目：矩形截面简支梁的塑性铰模型 
知识点： 
06.17）塑性铰模型 
06.18）结构的层次：纤维、截面、构件、结构 
【算例Ex06g】 (待补充) 
题目：开孔受拉钢板的极限承载力 
知识点： 
06.19）应力集中现象 
06.20）延性对应力集中现象的影响 
第07讲：钢压杆的极限承载力 
计算钢压杆的极限承载力，共计5个算例，14个视频 
【算例Ex07a】  
题目：H型截面轴压构件的极限承载力 
知识点： 
07.01）轴压构件的弯曲失稳 
07.02）多条柱子曲线 
07.03）Perry公式 
07.04）正则化长细比和整体稳定系数 
【算例Ex07b】  
题目：H型截面轴压构件的极限承载力(考虑残余应力) 
知识点： 
07.05）焊接工字钢的残余应力模式 
07.06）剪切边和火焰切割边的差别 
07.07）Beam188的截面分块和积分点 
07.08）残余应力对构件整体稳定性能的影响 
【算例Ex07c】(待补充) 
题目：T型截面轴压构件的极限承载力 
知识点： 
07.09）轴压构件的弯扭失稳机理 
07.10）轴压构件弯扭失稳的力学分析 
07.11）等效弯扭长细比 
【算例Ex07d】(待补充) 
题目：理想十字型截面轴压构件的扭转失稳 
知识点： 
07.12）轴压构件的扭转失稳机理 
07.13）扭转失稳长细比 
07.14）圣维南原理 
07.15）残余应力对轴压构件扭转失稳的影响 
【算例Ex07e】(待补充) 
题目：H型截面钢梁的弯扭失稳 
知识点： 
07.16）钢梁弯扭失稳的机理 
07.17）钢梁弯扭失稳的影响因素 
07.18）临界弯矩 
第08讲：结构动力学分析入门 
学习基本的结构动力学问题，共计6个算例，18个视频 
【算例Ex08a】  
题目：弹簧串联多质点体系的无阻尼模态分析 
知识点： 
08.01）结构动力学基本方程 
08.02）结构的质量矩阵 
08.03）模态分析的数学特征 
【算例Ex08b】  
题目：简支梁的无阻尼模态分析 
知识点： 
08.04）集中质量和一致质量 
08.05）惯性耦合 
08.06）瑞雷李兹法 
【算例Ex08c】 
题目：悬索结构的无阻尼模态分析 
知识点： 
08.07）几何非线性对结构自振频率的影响 
08.08）部分解 
【算例Ex08d】 
题目：悬索结构的无阻尼自由振动时程分析 
【算例Ex08e】  
题目：采用振型分解反应谱法计算三层框架的地震响应 
知识点： 
08.09）振型分解反应谱法 
08.10）地震反应谱 
08.11）振型的正交性 
08.12）振型的归一化准则 
08.13）振型参与系数 
08.14）SRSS和CQC 
【算例Ex08f】(待补充) 
题目：单自由度体系的时程分析 
知识点： 
08.15）时程分析 
08.16）地震波的输入 
第09讲：上海国际会议中心球面网壳整体稳定性分析 
上海国际会议中心球面网壳整体稳定性分析，研究节点刚度对结构稳定性的影响。共计1个工程实例，1个引例，3种模拟方法，1个拓展算例。共计16个视频 
【引例Ex09a】  
题目：采用截面折减法模拟节点刚度 
知识点： 
09.01）节点刚度 
09.02）半刚接节点、刚接节点、杆端刚域 
09.03）复杂工程的分析逻辑：引例 
09.04）截面折减法 
【引例Ex09b】  
题目：采用线性弹簧COMBIN14模拟节点刚度 
知识点： 
09.05）采用线性弹簧COMBIN14模拟节点刚度 
【引例Ex09c】  
题目：采用非线性弹簧COMBIN39模拟节点刚度 
知识点： 
09.06）采用非线性弹簧COMBIN39模拟节点刚度 
【实例Pr01a】 
题目：上海国际会议中心单层球面网壳的整体稳定性-截面折减法 
【实例Pr01b】(待补充) 
题目：上海国际会议中心单层球面网壳的整体稳定性-Combin39 
知识点： 
09.07）一致模态法施加缺陷 
09.08）缺陷的方向 
09.09）节点刚度对整体稳定性的影响 
【算例Ex09d】(待补充) 
题目：铝合金板式节点网壳的整体稳定性 
知识点： 
09.10）铝合金板式节点简介 
09.11）铝合金板式节点的四折线刚度模型 
09.12）弯曲刚度对整体稳定性影响最大 
09.13）轴向刚度对挠度影响最大 
09.14）铝合金板式节点网壳的整体稳定性试验简介 
09.15）铝合金结构研究体系介绍 
第10讲：国家大剧院钢网壳施工过程分析 
国家大剧院钢网壳施工过程分析。共计1个工程实例，1个引例，4种模拟方法，2个拓展算例。共计16个视频 
【引例Ex10a】  
题目：强迫位移法模拟单跨钢梁的施工过程 
知识点： 
10.01）介绍国家大剧院的施工过程 
10.02）施工过程中约束条件的改变如何模拟 
10.03）设计引例：单跨钢梁的施工过程 
10.04）强迫位移法 
【引例Ex10b】  
题目：采用非线性弹簧模拟单跨钢梁的施工过程 
知识点： 
10.05）采用非线性弹簧模拟施工过程 
【引例Ex10c】  
题目：采用生死单元法模拟单跨钢梁的施工过程 
知识点： 
10.06）生死单元法 
【引例Ex10d】  
题目：采用耦合自由度法模拟单跨钢梁的施工过程 
知识点： 
10.07）自由度耦合 
【实例Pr02a】 
题目：国家大剧院钢网壳施工过程模拟-自由度耦合法 
知识点： 
10.08）国家大剧院钢网壳结构体系介绍 
10.09）该施工方法的有利影响和不利影响 
10.10）拱脚的次弯矩 
【算例Ex10e】(待补充) 
题目：铰支扁拱的跳跃失稳(加载过程中变为固接) 
知识点： 
10.11）重启动技术 
10.12）加载过程中约束条件的变化对承载力的影响 
【算例Ex10f】(待补充) 
题目：某次失败的轴压构件试验模拟 
知识点： 
10.13）刀口支座介绍 
10.14）刀口支座的转动能力 
10.15）加载过程中约束条件的变化对承载力的影响 
第11讲：大跨度钢结构的卸载分析(待补充) 
大跨度钢结构的卸载过程分析，共计4个工程实例，1个引例，4种模拟方法，2个拓展算例。共计20个视频 
【引例Ex11a】(待补充)  
题目：钢梁卸载过程模拟 
知识点： 
11.01）介绍大跨钢结构的常见施工过程 
11.02）强迫位移法 
11.03）约束方程法 
11.04）恒力支撑法 
11.05）弹性支撑法 
【实例Pr03a】(待补充)  
题目：盐城体育场钢结构卸载过程分析 
知识点： 
11.06）盐城体育场钢结构体系介绍 
11.07）盐城体育场钢结构的临时支撑体系 
11.08）盐城体育场钢结构的卸载方案 
11.09）第1类卸载问题：位移控制、独立支撑 
【实例Pr04a】(待补充)  
题目：国家大剧院钢网壳卸载过程分析 
知识点： 
11.10）国家大剧院钢网壳结构体系介绍 
11.11）国家大剧院钢网壳的临时支撑体系 
11.12）国家大剧院钢网壳的卸载方案 
11.13）第2类卸载问题：位移控制、联合支撑 
【实例Pr05a】(待补充)  
题目：马鞍山游泳馆钢结构卸载过程分析 
知识点： 
11.14）马鞍山游泳馆钢结构体系介绍 
11.15）马鞍山游泳馆钢结构的临时支撑体系 
11.16）马鞍山游泳馆钢结构的卸载方案 
11.17）第3类卸载问题：力控制 
【实例Pr06a】(待补充) 
题目：虹桥国家会展中心钢结构卸载过程分析 
知识点： 
11.18）虹桥国家会展中心钢结构体系介绍 
11.19）虹桥国家会展中心钢结构的临时支撑体系 
11.20）虹桥国家会展中心钢结构的卸载方案 
11.21）第4类卸载问题：恒力千斤顶 
第12讲：悬索结构的找形分析(待补充) 
悬索结构的找形分析，共计1个工程实例，1个引例，2种找形方法。预计10个视频 
【引例Ex12a】(待补充)  
题目：两根交叉悬索结构的找形分析 
知识点： 
12.01）悬索结构的找形分析方法