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| 內容簡介： |
本书结合作者实践经验，全面系统地介绍了利用ANSYS Workbench 软件进行脚手架仿真分析和建模的知识及工程应用。全书分基础篇和应用篇两篇。基础篇主要内容包括脚手架的工程应用及研究进展，ANSYS Workbench 软件的相关应用，从软件界面要素、工程材料设置、单元坐标系，到DesignModeler 几何建模工具的使用，包括二维草图绘制、三维模型创建与编辑、高级几何特征操作等内容，帮助读者熟练掌握建模技能。在仿真分析部分，详细介绍静态结构分析流程，并针对杆系结构仿真，深入讲解BEAM188 梁单元、MPC184 接头单元等的应用以及杆件连接描述方式。应用篇结合丰富案例详细介绍脚手架从模型构建、材料属性定义、网格划分、荷载施加到结果求解与分析的全过程，帮助读者将理论知识转化为实际操作能力，为脚手架工程设计与施工提供科学、高效的分析手段。
本书内容由浅入深，理论与实际案例相结合，实用性强。本书适用于ANSYS Workbench 入门学习使用及大专院校和职业学校相关专业师生学习参考，对于有一定经验的工程技术人员也有一定的参考价值。
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| 目錄：
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第1篇 仿真分析基础篇
第1章 概述 002
1.1 脚手架的种类 003
1.2 脚手架施工方案设计和设计的极限状态 005
1.3 脚手架应用及研究的发展 007
1.3.1 排架模型 009
1.3.2 铰接杆系模型 010
1.3.3 无（有） 侧移刚架模型 011
1.3.4 基于节点半刚性计算理论的框架模型 012
1.4 脚手架组件的物理特征 013
1.5 脚手架的结构特征 014
第2章 ANSYS Workbench的初级应用 016
2.1 ANSYS Workbench 简介 016
2.1.1 ANSYS 软件的建模方式 017
2.1.2 Workbench 环境下仿真分析项目的基本构成 018
2.1.3 创建仿真分析项目的操作方式 019
2.2 Workbench 中操作界面的构成要素 020
2.2.1 选项卡 020
2.2.2 视窗 021
2.2.3 仿真分析“系统模块”和“模块单元” 023
2.2.4 数据链接与链接系统 026
2.3 工程数据与工程材料 031
2.3.1 “Engineering Data”的基本应用 031
2.3.2 “Engineering Data”的工作界面 032
2.3.3 “Engineering Data”中常用的材料属性 036
2.3.4 调用“工程数据”的步骤 036
2.3.5 打开数据源的操作步骤 037
2.3.6 材料模型的构建与编辑 038
2.4 ANSYS Mechanical 的单元及其坐标系 043
2.4.1 单元类型的识别 044
2.4.2 创建模型 045
2.4.3 坐标系 048
第3章 几何形体建模工具——DesignModeler 052
3.1 DesignModeler 的工作界面 052
3.1.1 工具栏 053
3.1.2 模型大纲目录/ 草图工具箱视窗 053
3.1.3 模型观察/ 输出预览视窗 054
3.1.4 详细信息视窗 055
3.1.5 状态工具条 055
3.2 在“项目工作区”中调用DesignModeler软件模块 055
3.2.1 利用“几何模型”模块单元调用DesignModeler 055
3.2.2 “几何模型”模块单元弹出菜单的功能 056
3.2.3 文件的保存 059
3.3 DesignModeler 建模前的准备工作 059
3.3.1 基本操作 059
3.3.2 添加草图尺寸标注 060
3.3.3 查看2D 草图和3D 模型信息 061
第4章 绘制2D 草图的基本操作 065
4.1 草图和工作平面 065
4.1.1 创建草图和创建工作平面 065
4.1.2 构造草图 066
4.1.3 草图颜色与约束状态 067
4.1.4 表示不同类型草图和显示状态的图标 067
4.2 绘图工具箱 067
4.2.1 线条绘制 068
4.2.2 几何形状绘制 069
4.2.3 构造点绘制 071
4.3 修改工具箱 072
4.3.1 倒角工具 072
4.3.2 修剪工具 073
4.3.3 复制和移动工具 074
4.3.4 样条曲线编辑工具 075
4.4 约束工具箱 077
4.4.1 常用约束工具 077
4.4.2 其他约束工具 078
4.5 尺寸标注工具箱 079
4.5.1 直线标注工具 080
4.5.2 圆弧标注工具 081
4.5.3 其他工具 081
4.6 设置工具箱 082
第5章 DesignModeler中的3D 模型 083
5.1 “实体和零件”的详细信息 083
5.2 实体 084
5.2.1 实体的类型 084
5.2.2 实体的使用状态 085
5.2.3 实体的显示状态 086
5.2.4 实体继承关系 086
5.3 零件 087
5.3.1 创建新零件 088
5.3.2 零件分解 088
5.3.3 零件状态 089
5.4 零件的共享拓扑关系 089
5.4.1 共享拓扑的属性 090
5.4.2 零件共享拓扑的方法 090
5.4.3 单个实体共享拓扑的方法 091
5.4.4 多体零件构造中的共享拓扑 091
5.5 3D 模型的创建工具 093
5.5.1 基本几何形体的创建 093
5.5.2 3D 模型创建的基本操作方式 095
5.5.3 3D 几何特征的创建工具 098
5.5.4 目标实体和合并拓扑的限制 104
第6章 3D 模型的整体变换工具 107
6.1 3D 模型中的布尔操作工具 107
6.1.1 合并 107
6.1.2 相减 107
6.1.3 交集 107
6.1.4 表面印记 108
6.2 3D 模型的阵列工具 108
6.3 实体变换工具 110
6.3.1 移动 110
6.3.2 平移 112
6.3.3 旋转 112
6.3.4 镜像 112
6.3.5 缩放 112
6.4 切分 113
6.5 删除 116
6.5.1 实体删除 116
6.5.2 面删除 116
6.5.3 边删除 117
第7章 静态结构分析的一般过程 119
7.1 概述 119
7.2 ANSYS Mechanical 环境下静态结构分析过程 119
7.2.1 创建分析系统 119
7.2.2 定义工程数据 120
7.2.3 添加几何模型 120
7.2.4 定义零件性能 122
7.2.5 定义连接 124
7.2.6 网格化控件和网格预览 124
7.2.7 建立分析设置 124
7.2.8 施加荷载和支座 128
7.2.9 求解 129
7.2.10 检查分析的结果 129
7.3 Mechanical APDL 环境下静态结构分析过程 130
7.3.1 构建模型 131
7.3.2 求解控件的设置 133
7.3.3 检查结果 140
第8章 杆系结构仿真分析中的梁单元 143
8.1 BEAM188 梁单元简介 143
8.2 BEAM188 梁单元的关键技术和应用 144
8.2.1 BEAM188 梁单元的适用性 144
8.2.2 长细比 145
8.2.3 横向剪切刚度 146
8.2.4 单元关键项参数的定义要求 146
8.3 BEAM188 单元的创建 147
8.3.1 单元方向的确定规则 149
8.3.2 BEAM188 梁单元横截面属性 149
8.3.3 BEAM188 梁单元的加载方式 152
8.4 BEAM188 输出数据及规则 152
8.4.1 节点结果的平均值计算规则 152
8.4.2 图形输出 153
8.4.3 分析结果通过序列编号输出 153
第9章 仿真分析中杆件连接的描述方式 155
9.1 概述 155
9.2 有限元仿真中的接头单元模型 156
9.3 MPC184 单元 156
9.3.1 接头单元的几何模型 158
9.3.2 接头单元的材料性能 160
9.3.3 接头单元的边界条件及应用限制 163
9.4 Mechanical APDL 环境下MPC184 单元的构建 163
9.4.1 转动接头单元 163
9.4.2 广义接头单元 168
9.5 ANSYS Mechanical 工作环境中接头模型的构建 172
9.5.1 创建连接文件夹 172
9.5.2 创建接头连接 173
9.5.3 修改接头坐标系 177
9.5.4 接头的刚度设置 178
9.5.5 创建接头单元的坐标系 181
9.6 多体结构分析及杆件组装 186
9.6.1 建立模型 186
9.6.2 柔性体的单元选择 187
第2篇 仿真分析应用篇
第10章 杆系架体中单杆稳定承载力的仿真分析 190
10.1 概述 190
10.2 轴向受压杆件的仿真分析 191
10.2.1 建立项目 191
10.2.2 材料属性设置 192
10.2.3 几何模型的构建 194
10.2.4 有限元模型构建与轴心受压弹性变形分析 197
10.2.5 轴心受压杆件有限元弹性屈曲分析 199
10.3 问题讨论 201
第11章 钢管扣件连接节点的仿真分析 202
11.1 概述 202
11.1.1 钢管脚手架连接点构造特点 202
11.1.2 有关刚度系数的理论依据 203
11.2 基于接头单元连接的脚手架扣件仿真分析 204
11.2.1 几何形体构建 205
11.2.2 有限元模型构建与变形分析 208
11.3 交叉杆件扣件连接的仿真分析 212
11.3.1 几何形体构建 212
11.3.2 有限元模型构建 215
11.4 钢管扣件仿真分析结果 219
第12章 钢管2D 架体的仿真分析 220
12.1 概述 220
12.2 几何体模型的构建 221
12.2.1 材料属性定义 221
12.2.2 几何体模型的定义 221
12.3 有限元模型的定义 223
12.4 求解设置及查看结果 225
第13章 双排操作架稳定承载力的仿真分析 228
13.1 概述 228
13.2 脚手架几何模型的构建 229
13.2.1 选择工作面并绘制平面草图 229
13.2.2 添加尺寸约束 229
13.2.3 构建3D 六面体 230
13.2.4 新建工作面及六面体切割 230
13.2.5 利用形体的切割线构建脚手架杆件 231
13.3 脚手架有限元模型的构建 232
13.3.1 “Joint（接头）”单元模型的定义 233
13.3.2 连墙件有限元模型定义 236
13.3.3 边界条件设置的说明 237
13.4 脚手架有限元求解结果观察与分析 237
参考文献 239
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| 內容試閱：
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有限元仿真分析被广泛应用于工程领域，这要得益于两方面技术的不断进步：一方面，有限元分析理论研究的不断深入和完善；另一方面，通用而且功能强大的有限元仿真分析软件的研发和推广。在数字技术迅猛发展的今天，要更好地解决工程实际中的诸多复杂问题，一方面要有扎实的理论基础，同时更要熟练掌握相关软件的应用技术。这如同快速和稳健地行走离不开强有力的双腿，两者都不可偏废。显然，仿真分析软件是将理论分析与工程实际应用紧密联系起来的一个纽带。
ANSYS Workbench 是在早期ANSYS 软件基础上发展起来的一款功能强大的协同仿真工作平台。目前，有关Workbench 和ANSYS Mechanical 在工程应用技术方面的著作多着眼于基础应用或者永久性结构领域，而在建造施工过程中的临时设施方面相对较少，特别是施工现场装配的高危杆系类临时设施。多数情况下，此类施工方案的设计阶段仍然依据规范公式进行控制性的计算。鉴于工程建造环境和条件的复杂性，显然，将有限元仿真分析作为高危杆系临时设施的辅助设计手段具有很重要的实际意义。
本书对ANSYS Workbench 在杆系结构静力分析中的基本应用进行了详细的介绍，并推广到施工临时设施中脚手架稳定承载力有限元仿真分析的验证，使读者在了解和掌握此软件在杆系结构中的基本应用的基础上，能够对施工临时设施领域的仿真分析开展进一步探索。
本书共分为基础篇和应用篇两个部分。基础篇包括第1 章～第9 章，主要介绍脚手架的工程应用和ANSYS Workbench 的基本应用技能，包括工程仿真分析项目在Workbench 环境下的基本应用，建立工程数据、创建几何模型以及静态结构分析过程的基本流程。应用篇包括第10 章～第13 章，主要介绍利用ANSYS Workbench 对脚手架所涉及的连接单元、连接刚度等进行仿真分析和建模，包括单根杆件的稳定承载力的分析；杆件连接方式的建模；单片钢管框架横向刚度的仿真分析；多层双排钢管操作架的稳定承载力仿真分析。
本书内容由浅入深，全面系统，配合大量实例讲解，实用性强。本书适用于ANSYS Workbench 入门学习使用及大中专院校和职业学校相关专业师生学习参考，对于有一定经验的工程技术人员也具有一定的参考价值。
本书第1 章和第2 章由河北建设集团安装工程有限公司的吴树显编写；第7 章和第8 章由河北建设集团安装工程有限公司的季文凯编写；第11 章和第12 章由河北建设集团安装工程有限公司的耿彪编写，其余部分由河北大学的张文江编写。全书由张文江统稿和定稿。本书的撰写得到了河北大学的同事以及一些工程技术单位的支持，在此一并表示感谢！
由于时间仓促和作者知识和经验不足，书中疏漏之处在所难免，欢迎广大读者朋友批评指正。
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