大型通用有限元流程ANSYS概述.ppt

大型通用有限元软件ANSYS概述
白长青
西安交通大学
航天航空学院  二OO九年十一月九日
1
大型通用有限元程序ANSYS概述
ANSYS公司是由美国匹兹堡大学力学系教授、有限元法的权威、著名力学专家John Swanson博士于1970年创建而发展起来的，其总部位于美国宾夕法尼亚州的Canonsburg (匹兹堡南部)。
目前是世界CAE行业最大的公司之一。
ANSYS软件是融结构、流体、热、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发。
2
大型通用有限元程序ANSYS概述
ANSYS的产品家族
ANSYS/ FLOTRANä
ANSYS/
Emagä
ANSYS/
Structuralä
ANSYS/ Multiphysics
ANSYS/
LS-DYNAä
ANSYS/
Mechanicalä
ANSYS/
LinearPlusä
ANSYS/
Thermalä
3
ANSYS——CAE仿真分析软件
CAE的技术种类有很多，其中包括有限元法(FEM,即Finite Element Method),边界元法(BEM,即Boundary Element Method)，有限差法(FDM,即Finite Difference Element Method)等。每一种方法各有其应用的领域，而其中有限元法应用的领域越来越广，现已应用于结构力学、结构动力学、热力学、流体力学、电路学、电磁学等。
ANSYS有限元软件包是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。因此它可应用于以下工业领域： 航空航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、微机电系统、运动器械等。
4
大型通用有限元程序ANSYS概述
有限元分析 (FEA)
有限元分析是利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。
利用在每一个单元内假设的近似函数来分片的表示求解域上待求的未知场函数。从数学角度来讲，有限元方法依赖于这样的有限维子空间，它的基函数是具有微小支集的函数系，与大范围分析相结合，反映了场内任何两个局部地点场变量的相互依赖关系。一个问题的有限元分析中，未知场函数及其导数在各个结点上的数值就成为新的未知量（也即自由度），从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。
5
常见的结构分析通用有限元程序
ANSYS
ADINA
MARC
NASTRAN
ABAQUS
历史典故：ANSYS是随计算机硬件而发展壮大的。ANSYS最早是在1970年发布的，运行在价格为＄1，000，000的由Univac和IBM生产的计算机上，它们的处理能力远远落后于今天的PC机。一台奔腾PC机在几分钟内可求解5000×5000的矩阵系统，而过去则需要几天时间。
ANSYS是一个多用途的有限元法计算机设计程序，可以用来求解结构、流体、电力、电磁场、耦合场及碰撞等问题。因此它可应用于以下工业领域： 航空航天、汽车工业、能源机械、生物医学、公路桥梁、建筑、水利工程、电子产品、微机电系统、运动器械等。
6
大型通用有限元程序ANSYS概述
ANSYS主要包括三个部分：前处理模块，分析计算模块和后处理模块。
前处理模块 提供一个强大的实体建模及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型；
分析计算模块 包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析能力；
后处理模块 可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。
7
大型通用有限元程序ANSYS概述
ANSYS功能概览
结构分析
热分析
电磁分析
流体分析 (CFD)
耦合场分析 - 多物理场
2021/1/7
8
1. ANSYS 结构分析
结构分析的类型:
静力分析 - 用于静态载荷. 可以考虑结构的线性及非线性行为，例如: 大变形、大应变、应力刚化、接触、塑性、超弹及蠕变等.
模态分析 - 计算线性结构的自振频率及振形. 谱分析 是模态分析的扩展，用于计算由于随机振动引起的结构应力和应变 (也叫作 响应谱或 PSD).
结构分析用于确定结构的变形、应变、应力及反作用力等