自-ANSYS介紹及對計算的意義

1、A N SYS介紹及對計算的意義1引言ANSY是一種融結構、熱、流體、電磁和聲學于一體的大型通用有限元軟件， 廣泛應用于水利、鐵路、汽車、造船、流體分析等工業(yè)領域，可在微機或工作站 上運行 , 能夠進行應力分析、熱分析、流場分析、電磁場分析等多物理場分析及 耦合分析，并且具有強大的前后處理功能。ANSY的流場分析求解模塊F LOTRA N基于能量守恒、質量守恒和動量守恒，能求解流場速度、壓力、溫度分布等參 數(shù)。利用ANS YS軟件對干氣密封面結構處的流場進行仿真分析 ,能夠為干氣密封 面結構的合理設計提供理論依據(jù) 01。ANSY公司成立于1 9 70年，總部設在美國的賓夕法尼亞洲，目前是世界C

2、A E 行業(yè)中最大的公司。其創(chuàng)始人J oh n Swan son博士為匹茲堡大學力學教授、有 限元界權威。在3 0多年的發(fā)展過程中，ANSY不斷改進提高,功能不斷增強，目 前最新的版本已發(fā)展到10.0版本，本文分析使用的是A NSYS 8.0。2. AN S YS簡介1 9 7 0年成立的美國ANSf S公司是世界C AE亍業(yè)最著名的公司之一，長期 以來一直致力于設計分析軟件的開發(fā)、 研制，其先進的技術及高質量的產(chǎn)品贏得 了業(yè)界的廣泛認可。在我國，AN SYS5戶也越來越多，三峽工程、二灘電站、 黃河下游特大型公路斜拉橋、國家大劇院、浦東國際機場、上?？萍汲翘粘?、 深圳南湖路花園大廈等在結構

3、設計時都采用了 A NSY作為分析工具【°2】。AN SYS 的界面非常友好,有些類似于AUT OCAD其使用方法也和AUT OC AD有相似的地 方：G UI方式和命令流方式。G UI( Gr ap h ical U s er In ter f ace)方式即通 過點擊菜單項 , 在彈出的對話框中輸人參數(shù)并進行相應設置從而進行問題的分析 和求解：命令流方式是指在ANSf S的命令流輸入窗口輸入求解所需的命令， 通過 執(zhí)行這些命令來實現(xiàn)問題的解答。GUI方式較容易掌握，但是在熟悉了 ANSf S 的命令之后，使用命令流方式要比GUI方式效率高出許多03。目前，A NSY軟件已形成完善

4、、成熟的三大核心體系：以結構、熱力學為核 心的MCA E體系，以計算流體動力學為核心的CFD體系，以計算電磁學為核心的C EM體系。這三大體系不僅提供MCAJECF D/C EM領域的單場分析技術，各單場 分析技術之間還可以形成多物理場耦合分析機制。2.1 AN S YS軟件的主要功能ANSY是一個大型通用的商業(yè)有限元軟件,功能完備的前后處理器使A NSY S 易學易用 , 強大的圖形處理能力及得心應手的實用工具使得用戶在處理問題時得 心應手 , 奇特的多平臺解決方案使用戶能夠做到物盡其用 , 多種平臺支持 （NT、 LINUX、UNIX）和異種異構網(wǎng)絡浮動，各種硬件平臺數(shù)據(jù)庫兼容,功能一致,

5、界面 統(tǒng)一 04。2. 1 .1前處理功能ANSf S具有強大的實體建模技術。與現(xiàn)在流行的大多數(shù)C AD軟件類似。通 過自頂向下或自底向上兩種方式，以及布爾運算、坐標變換、曲線構造、蒙皮技 術、拖拉、旋轉、拷貝、鏡射、倒角等多種手段，可以建立起真實地反映工程結 構的復雜幾何模型 05 。ANS YS提供兩種基本網(wǎng)格劃分技術：智能網(wǎng)格和映射網(wǎng)格,分別適合于ANS YS初學者和高級使用者。智能網(wǎng)格、自適應、局部細分、層網(wǎng)格、網(wǎng)格隨移、 金字塔單元 （ 六面體與四面體單元的過渡單元）等多種網(wǎng)格劃分工具，幫助用戶 完成精確的有限元模型。另外，A NSY還提供了與CA軟件專用的數(shù)據(jù)接口，能實現(xiàn)與 CAD

6、軟件的無 縫幾何模型傳遞。這些CA D軟件有Pro /E、UG CATIA、IDEAS , Soli dwork、S oli d e dg e> Inven t or、MD等。A NSY還可以讀取 SAT STE P、 ParaSo li d、lGES 格式的圖形標準文件。此外，A NSYS還具有近2 00種單元類型，這些豐富的單元特性能使用戶方 便而準確地構建出反映實際結構的仿真計算模型。2 . 1 .2 強大的求解器A N SYS!供了對各種物理場的分析，是目前唯一能融結構、熱、電磁、流場、 聲學等為一體的有限元軟件。 除了常規(guī)的線性、 非線性結構靜力、 動力分析之外 , 還可以解決

7、高度非線性結構的動力分析、 結構非線性及非線性屈曲分析。 提供的 多種求解器分別適用于不同的問題及不同的硬件配置。21 .3 后處理功能AN SYS勺后處理用來觀察A NSY的分析結果。AN SYS勺后處理分為通用后處 理模塊和時間后處理模塊兩部分。 后處理結果可能包括位移溫度應力應變速度以及熱流等，輸出形式可以是圖形顯示和數(shù)據(jù)列表兩種。ANSY還提供自動或手動時程計算結果處理的工具。3 ANS YS軟件的主要功能ANSY軟件提供了對各種物理場量的分析,是一種能夠融結構、熱流體、電磁、聲學于一體的大型通用有限元分析軟件，其主要功能包括：1 結構分析結構分析是有限元分析方法最常用的一個應用領域。

8、 ANSY能夠完成的結構 分析有:結構靜力分析 ;結構非線性分析； 結構動力學分析； 隱式、顯示及顯示 隱式-顯示耦合求解。2 熱分析熱分析用于計算一個系統(tǒng)的溫度等熱物理量的分布及變化情況。ANSf S能夠完成的熱分析有 :穩(wěn)態(tài)溫度場分析；瞬態(tài)溫度場分析；相變分析 ; 輻射分析。3 流體動力學分析A NSY程序的FLOT RAN CFD析功能能夠進行二維及三維的流體瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài) 動力學分析 ,其可以完成以下分析 :層流、紊流分析；自由對流與強迫對流分析 ; 可壓縮流 / 不可壓縮流分析 ; 亞音速、跨音速、超音速流動分析； 多組分流動分析； 移動壁面及自由界面分析； 牛頓流與非牛頓流體分析； 內流和外流分析； 分布阻 尼和FA N模型；熱輻射邊界條件,管流。4 電磁場分析AN SYS§序能分析電感、電容、渦流、電場分布、磁力線及能量損失等電磁 場問題，也可用于螺線管、發(fā)電機、變換器、電解槽等裝置的設計與分析。其內 容主要包括：2 D 3匚及軸對稱靜磁場分析；2 D 3D及軸對稱時變磁場；交流磁 場分析；靜電場、AC電場分析；5 聲學分析AN 5丫逼序能