ANSYS總體特點

1、RNo BoundariesANSYS 基本功能與特點基本功能與特點Dr. Zong ZhouhongSchool of Civil Engineering and ArchitecturesFuzhou University, P.R.China(http:/) RNo Boundaries ANSYS ANSYSANSYS: : 大型大型 通用通用 有限元分析有限元分析 商業(yè)商業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)軟件標(biāo)準(zhǔn)軟件三大主要特點三大主要特點 功能強(qiáng)大的前后處理功能功能強(qiáng)大的前后處理功能( (幾何模型的建立、精確的網(wǎng)格劃分幾何模型的建立、精確的網(wǎng)格劃分、直觀可視化的后處理）、直觀可視化的后處理） 強(qiáng)大而廣泛的分

2、析功能強(qiáng)大而廣泛的分析功能( (結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲 學(xué)等多種物理場及多場相互耦合的線性學(xué)等多種物理場及多場相互耦合的線性, ,適用于各種工業(yè)技術(shù)適用于各種工業(yè)技術(shù) 領(lǐng)域）領(lǐng)域） 易學(xué)易用的開放體系易學(xué)易用的開放體系（界面友好、數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一、多平臺支持（界面友好、數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一、多平臺支持、網(wǎng)絡(luò)浮動、網(wǎng)絡(luò)浮動、CADCAD接口、高效可靠求解器等）接口、高效可靠求解器等） RNo Boundaries實體建模實體建模ANSYS體元：點、線孤、圓、矩形、塊、 球、錐、柱、環(huán)等。布爾運算：將搭好的體元雕刻成你想 要的實體模型，典型布爾 運算有：加、減、粘、切、 疊等。RNo B

3、oundaries高級操作： 樣條：擬合給定的一系列點或位置生成一條曲線 蒙皮：擬合給定的一系列曲線生成一個曲面 拖拉：延著給定的路徑拖拉一點、線或面生成一線、面或體 旋轉(zhuǎn)：一點、線、面繞著指定軸旋轉(zhuǎn)生成一線、面、體 延長：將曲線的一端在其切線方向向外伸長 拷貝、移動和鏡面拷貝 倒角：線倒角、面倒角RNo Boundaries網(wǎng)格劃分之一：網(wǎng)格劃分之一：智能網(wǎng)格劃分智能網(wǎng)格劃分多種分網(wǎng)算法，可設(shè)定多種分網(wǎng)算法，可設(shè)定1010個級別的網(wǎng)格密度個級別的網(wǎng)格密度RNo Boundaries網(wǎng)格劃分之二：網(wǎng)格劃分之二：映射網(wǎng)格劃分映射網(wǎng)格劃分（多種劃分方式：任意多邊形、任意多面體；可一（多種劃分方式：

4、任意多邊形、任意多面體；可一 一對應(yīng)、也可不一一對應(yīng)、也可不一 一對應(yīng)）一對應(yīng)）RNo Boundaries網(wǎng)格劃分之三：網(wǎng)格劃分之三：復(fù)雜幾何體自由拖拉生成規(guī)整網(wǎng)格復(fù)雜幾何體自由拖拉生成規(guī)整網(wǎng)格RNo Boundaries網(wǎng)格劃分之四：網(wǎng)格劃分之四：層網(wǎng)格劃分層網(wǎng)格劃分（用于流體附面層和電磁集膚效應(yīng)邊界）RNo Boundaries網(wǎng)格劃分之五：網(wǎng)格劃分之五：局部細(xì)化局部細(xì)化二維細(xì)化（無三角形過渡單元）二維細(xì)化（無三角形過渡單元）三維細(xì)化三維細(xì)化RNo Boundaries網(wǎng)格劃分之六：網(wǎng)格劃分之六：強(qiáng)大的梁單元功能強(qiáng)大的梁單元功能 多種截面形狀多種截面形狀 任意的偏置處理任意的偏置處理偏置

5、的偏置的梁單元梁單元殼單元殼單元 以實體模型的形式顯示結(jié)果以實體模型的形式顯示結(jié)果用戶自定義用戶自定義截面形狀截面形狀后處理：彎矩圖后處理：彎矩圖RNo Boundaries后處理后處理 多種動畫顯示多種動畫顯示 文字注解文字注解 圖形處理圖形處理 各種結(jié)果量的等值圖各種結(jié)果量的等值圖 各種結(jié)果量的向量圖各種結(jié)果量的向量圖 粒子軌跡圖粒子軌跡圖 直接在模型上查詢?nèi)魏谓Y(jié)果直接在模型上查詢?nèi)魏谓Y(jié)果 路徑結(jié)果及運算路徑結(jié)果及運算 梁的剪力圖和彎矩圖梁的剪力圖和彎矩圖 多窗口局部放大多窗口局部放大 BMP、TIFF、PS、HPGL、 WMF、EMF等多種圖形輸出等多種圖形輸出 格式格式 結(jié)果數(shù)據(jù)的詳細(xì)

6、列表結(jié)果數(shù)據(jù)的詳細(xì)列表 結(jié)果數(shù)據(jù)排序結(jié)果數(shù)據(jù)排序 結(jié)果數(shù)據(jù)計算與組合結(jié)果數(shù)據(jù)計算與組合數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)處理后處理工具后處理工具: :RNo Boundaries ANSYS ANSYSANSYS: : 大型大型 通用通用 有限元分析有限元分析 商業(yè)商業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)軟件標(biāo)準(zhǔn)軟件三大主要特點三大主要特點 功能強(qiáng)大的前后處理功能功能強(qiáng)大的前后處理功能( (幾何模型的建立、精確的網(wǎng)格劃分幾何模型的建立、精確的網(wǎng)格劃分、直觀可視化的后處理）、直觀可視化的后處理） 強(qiáng)大而廣泛的分析功能強(qiáng)大而廣泛的分析功能( (結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲 學(xué)等多種物理場及多場相互耦合的線性學(xué)等多種物理場及多場相

7、互耦合的線性, ,適用于各種工業(yè)技術(shù)適用于各種工業(yè)技術(shù) 領(lǐng)域）領(lǐng)域） 易學(xué)易用的開放體系易學(xué)易用的開放體系（界面友好、數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一、多平臺支持（界面友好、數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一、多平臺支持、網(wǎng)絡(luò)浮動、網(wǎng)絡(luò)浮動、CADCAD接口、高效可靠求解器等）接口、高效可靠求解器等） RNo Boundaries 結(jié)構(gòu) 電磁 耦合場 ANSYS/隱式 系列 熱學(xué) 流體 特殊功能ANSYS/顯式 系列 ANSYS/LS-DYNAANSYS/LS-DYNARNo Boundaries ANSYS/隱式 系列RNo Boundaries 線 性結(jié) 構(gòu) 小變形 小應(yīng)變 材料特性固定 邊界狀態(tài)不變化 無剛化或軟化效應(yīng)RNo Bou

8、ndaries結(jié) 構(gòu) 單元非線性 幾何非線性 材料非線性結(jié)構(gòu)分析的重點和難點在于非線性ANSYS具有強(qiáng)大的非線性能力RNo Boundaries幾幾 何何 非非 線線 性性 大變形大變形 大應(yīng)變大應(yīng)變 應(yīng)力強(qiáng)化應(yīng)力強(qiáng)化 旋轉(zhuǎn)軟化旋轉(zhuǎn)軟化 曲屈分析曲屈分析結(jié) 構(gòu)非線性RNo Boundaries材材 料料 非非 線線 性性 彈彈 塑塑 性：性：雙線性隨動硬化、雙線性各向同性硬化、多線性隨雙線性隨動硬化、雙線性各向同性硬化、多線性隨 動硬化、多線性各向同性硬化、非均勻各向異性、動硬化、多線性各向同性硬化、非均勻各向異性、 速率相關(guān)塑性（速率相關(guān)塑性（ANAND），與溫度相關(guān)塑性（熱塑性），與溫度相

9、關(guān)塑性（熱塑性） 非非 線線 性性 彈彈 性：性：分段線性彈性分段線性彈性 超超 彈彈 性：性：各種橡膠類、泡沫類材料各種橡膠類、泡沫類材料 粘粘 彈彈 性：性：各種玻璃類、塑料類材料各種玻璃類、塑料類材料 粘粘 塑塑 性性 ：高溫金屬高溫金屬 蠕蠕 變：變：數(shù)十種蠕變模型數(shù)十種蠕變模型,顯示顯示&隱式隱式 膨脹：膨脹：核材料（中子轟擊發(fā)生膨脹）核材料（中子轟擊發(fā)生膨脹） 巖土、混凝土材料：巖土、混凝土材料：DP材料、材料、Mohr-Coulomb準(zhǔn)則準(zhǔn)則 特殊材料特殊材料 : 多種材料模型的混合與交替使用多種材料模型的混合與交替使用結(jié) 構(gòu)非線性RNo Boundaries單單 元元

10、非非 線線 性性 自動接觸處理：自動接觸處理：點對點接觸、點對地接觸、點對面接觸、點對點接觸、點對地接觸、點對面接觸、 剛對柔面面接觸、剛對柔面面接觸、柔對柔面面接觸、柔對柔面面接觸、熱接觸、熱接觸、 自動單面接觸、剛體接觸、固聯(lián)失效接觸、自動單面接觸、剛體接觸、固聯(lián)失效接觸、 固聯(lián)接觸、侵蝕接觸、單邊接觸固聯(lián)接觸、侵蝕接觸、單邊接觸 材料高度非線性單元：材料高度非線性單元：粘彈性專用單元、粘塑性專用單元粘彈性專用單元、粘塑性專用單元 鋼筋混凝土單元：鋼筋混凝土單元：任意布置加強(qiáng)鋼筋、可計算和圖形顯示開裂情況任意布置加強(qiáng)鋼筋、可計算和圖形顯示開裂情況 特殊非線性單元：特殊非線性單元：布效應(yīng)膜殼

11、單元；大變形、大旋轉(zhuǎn)殼單元、單拉布效應(yīng)膜殼單元；大變形、大旋轉(zhuǎn)殼單元、單拉(索單元索單元)單壓單壓(支撐桿支撐桿)、單積分點單元單積分點單元(B-Bar )、螺、螺栓單元栓單元 非線性聯(lián)接單元：非線性聯(lián)接單元：3D空間萬向聯(lián)接單元、非線性拉扭彈簧阻尼空間萬向聯(lián)接單元、非線性拉扭彈簧阻尼器、開關(guān)控制單元（模擬摩擦離合器等）、間器、開關(guān)控制單元（模擬摩擦離合器等）、間隙單元隙單元結(jié) 構(gòu)非線性RNo Boundaries非線性求解過程的自動控制技術(shù)非線性求解過程的自動控制技術(shù) 1 凝聚了凝聚了ANSYS數(shù)十年在非線性分析領(lǐng)域的成功經(jīng)驗數(shù)十年在非線性分析領(lǐng)域的成功經(jīng)驗 2 用戶對于非線性靜力或非線性動

12、力學(xué)問題無須自己定義諸用戶對于非線性靜力或非線性動力學(xué)問題無須自己定義諸 如迭代方法、時間增量控制、時間積分參數(shù)等如迭代方法、時間增量控制、時間積分參數(shù)等 3 ANSYS采用固化在程序內(nèi)部的采用固化在程序內(nèi)部的專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)，自動根據(jù)所求解，自動根據(jù)所求解 的問題類型來選用所有的非線性和動力求解參數(shù)的問題類型來選用所有的非線性和動力求解參數(shù) 4 對絕大多數(shù)非線性問題可對絕大多數(shù)非線性問題可輕易地收斂輕易地收斂到最終解到最終解 5 極大地節(jié)省了用戶的探索時間和問題的求解時間極大地節(jié)省了用戶的探索時間和問題的求解時間結(jié) 構(gòu)非線性RNo Boundaries結(jié) 構(gòu) 線性與非線性 靜態(tài)與動態(tài) 特殊功

13、能RNo Boundaries結(jié) 構(gòu) 靜止、勻速、 無慣性力 材料特性和邊界狀態(tài) 不隨時間變化靜 態(tài)RNo Boundaries模態(tài)分析：固有頻率、復(fù)模態(tài)（有阻尼）。瞬態(tài)分析：材料特性、邊界狀態(tài)是時間的任意函數(shù)（可描述）。諧 響 應(yīng)：邊界狀態(tài)是時間正弦函數(shù)，常用于研究共振問題。譜 分 析：邊界狀態(tài)與時間的關(guān)系描述復(fù)雜，轉(zhuǎn)化為邊界 狀態(tài)與頻率的簡單關(guān)系來研究問題。（地震分析； 海浪對船體及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的激勵）隨機(jī)振動：邊界狀態(tài)與時間的關(guān)系隨機(jī)，利用概率統(tǒng)計的 方法研究結(jié)構(gòu)響應(yīng)達(dá)到某狀態(tài)的概率。常用于 研究結(jié)構(gòu)高周疲勞。動 力 學(xué)結(jié) 構(gòu)RNo Boundaries鰲峰洲大橋動力特性計算 預(yù)應(yīng)力混凝土連

14、續(xù)梁 8跨（45.45+6*70+45.45m)RNo Boundaries實測振型和計算振型比較（豎向）RNo Boundaries RNo Boundaries 豎向豎向3 3階實測振型（空間）階實測振型（空間） RNo BoundariesRNo Boundaries RNo Boundaries實測振型和計算振型比較（橫向）實測第實測第1 1階橫向振型階橫向振型 RNo Boundaries實測振型和計算振型比較（橫向）實測第實測第2 2階橫向振型階橫向振型 RNo Boundaries實測振型和計算振型比較（橫向）實測第實測第3 3階橫向振型階橫向振型 RNo Boundaries實

15、測振型和計算振型比較（橫向）實測第實測第4 4階橫向振型階橫向振型 RNo Boundaries實測振型和計算振型比較（縱向） RNo Boundaries青海西寧北川河鋼管混凝土拱橋RNo Boundaries模態(tài)振型 試驗結(jié)果試驗結(jié)果 計算結(jié)果計算結(jié)果 試驗結(jié)果試驗結(jié)果 計算結(jié)果計算結(jié)果 一階豎向彎曲一階豎向彎曲 二階豎向彎曲二階豎向彎曲RNo Boundaries模態(tài)振型 試驗結(jié)果試驗結(jié)果 計算結(jié)果計算結(jié)果 計算結(jié)果計算結(jié)果 試驗結(jié)果試驗結(jié)果 三階豎向彎曲三階豎向彎曲 四階豎向彎曲四階豎向彎曲RNo Boundaries模態(tài)振型（扭轉(zhuǎn)）RNo Boundaries三縣洲閩江大橋RNo B

16、oundaries第1階豎向彎曲f = 0.442（實測）f = 0.440（計算）RNo Boundaries第2階豎向彎曲f = 0.848（實測）f = 0.812（計算）RNo Boundaries第3階豎向彎曲f = 1.387（實測）f = 1.252（計算）RNo Boundaries 第4階豎向彎曲f = 2.086（實測）f = 1.861（計算）RNo Boundaries第5階豎向彎曲f = 2.177（實測）f = 1.935（計算）RNo Boundaries第6階豎向彎曲f = 2.538（實測）f = 2.356（計算）RNo Boundaries 第1階扭轉(zhuǎn)f

17、= 1.218（實測）f = 1.049（計算）RNo Boundaries第2階扭轉(zhuǎn)f = 2.321（實測）f = 1.991（計算）RNo Boundaries第1階橫向彎曲f = 0.983（實測）f = 0.942（計算）RNo Boundaries第2階橫向彎曲f = 2.395（實測）f =2.364（計算）RNo Boundaries f = 2.596（實測）f =2.452（計算）第1階縱飄RNo Boundaries第2階縱飄f = 3.447（實測）f =3.363（計算）RNo Boundaries第3階縱飄f = 4.192（實測）f =4.007（計算）RNo B

18、oundariesPhoto of Nyatopol Temple RNo Boundaries 計算結(jié)果計算結(jié)果 試驗結(jié)果試驗結(jié)果1st Bending mode on N-S direction RNo Boundaries 計算結(jié)果計算結(jié)果 試驗結(jié)果試驗結(jié)果2nd Bending mode on N-S direction RNo Boundaries3rd Bending mode on N-S direction 計算結(jié)果計算結(jié)果 試驗結(jié)果試驗結(jié)果RNo Boundaries結(jié) 構(gòu) 線性與非線性 靜態(tài)與動態(tài) 特殊功能RNo Boundaries結(jié) 構(gòu) 斷裂力學(xué)：分析裂紋尖端的應(yīng)力集中

19、應(yīng)子（KI ，KII，KIII） 為判斷裂紋是否擴(kuò)展提供依據(jù) 疲 勞：計算在某種循環(huán)載荷的組合作用后材料壽命耗 用系數(shù)，用以判據(jù)在這種組合荷載作用下的疲 勞壽命。 復(fù)合材料：用以計算疊層板結(jié)構(gòu)對外部激勵的響應(yīng)： 靜力、動力、非線性、熱應(yīng)力 管 單 元：線單元，模擬與管路相關(guān)的各種結(jié)構(gòu)： 閥、膨脹節(jié)、法蘭、肘彎管、斜接管、T形管等。 溫度、壓力、塑性 、蠕變，靜動力特 殊 功 能RNo Boundaries 結(jié)構(gòu) 電磁 ANSYS/隱式 系列 熱學(xué) 流體ANSYS/顯式 系列 ANSYS/LS-DYNAANSYS/LS-DYNARNo Boundaries 穩(wěn)態(tài) ： 動態(tài)平衡 最終平穩(wěn)狀態(tài) 瞬態(tài)

20、： 達(dá)到平穩(wěn)狀態(tài)前或邊界條 件的任意變化 對流： 指定表面?zhèn)鲗?dǎo)膜系數(shù) 相變： 水 冰 鋼 鋼水 輻射： 兩物體間的能量幅射 滲流： 特指水（油、液體）在土層中的擴(kuò)散 擴(kuò)散： 少量氣體(液體)在氣體(液體或固體)中擴(kuò)散 線性與非線性：材料參數(shù)是溫度的函數(shù)熱 學(xué)RNo Boundaries 結(jié)構(gòu) 電磁 耦合場 ANSYS/隱式 系列 熱學(xué) 流體 特殊功能ANSYS/顯式 系列 ANSYS/LS-DYNAANSYS/LS-DYNARNo Boundaries電場分析：計算導(dǎo)體或電介質(zhì)中的電流密度、電荷密度、 傳導(dǎo)焦熱、電場強(qiáng)度。電路分析：計算電路中的電勢及電流值。遠(yuǎn)場單元：利用有限體積模擬無限體。非

21、 線 性：某些鐵磁性材料磁化強(qiáng)度M與磁場強(qiáng)度為非線性 關(guān)系， 對鐵磁材料是磁感應(yīng)強(qiáng)度(B)與磁場強(qiáng) 度(H)為非線性關(guān)系。低頻靜磁場（無電）諧變電磁場：交流電、外加諧波電磁場瞬態(tài)分析：電壓、電流或外加 電磁場變化規(guī)律任意。電 磁 場 分 析(低頻)RNo Boundaries電 磁 場 分 析(高頻) 頻率可高達(dá)頻率可高達(dá)100GHz 雷達(dá)系統(tǒng)雷達(dá)系統(tǒng) 衛(wèi)星通信系統(tǒng)衛(wèi)星通信系統(tǒng) 機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng)機(jī)載雷達(dá)系統(tǒng) 信號傳輸設(shè)備信號傳輸設(shè)備 隱形飛機(jī)設(shè)計隱形飛機(jī)設(shè)計 電磁兼容電磁兼容 電磁屏蔽電磁屏蔽RNo Boundaries 結(jié)構(gòu) 電磁 耦合場 ANSYS/隱式 系列 熱學(xué) 流體 特殊功能ANSYS/

22、顯式 系列 ANSYS/LS-DYNAANSYS/LS-DYNARNo Boundaries1 層流：速度有序平穩(wěn)，流體 粘性大，速度慢，油 湍流：速度快，無序，流體 粘性小，水，氣2 傳熱：用于流體內(nèi)或邊界有 熱源問題，熱源亦可以 是幅射傳熱，設(shè)備機(jī)箱 絕熱：無能量散失3 可壓：高速流動的氣體，密度 因高壓而變化，亞音速 跨音速、超音速 不可壓：油、水RNo Boundaries4 牛頓流：應(yīng)力與應(yīng)變率是線性關(guān)系 非牛頓流：應(yīng)力與應(yīng)變率是非線性 關(guān)系：聚合物、血液、 泥槳、牙膏5 分布阻尼：模擬網(wǎng)狀物的效應(yīng) 風(fēng)扇模型：模擬風(fēng)扇效應(yīng)流 體 力 學(xué)RNo Boundaries聲 學(xué)：計算流體中的

23、壓力、 梯度、 分貝級別、 可壓無粘，可與結(jié)構(gòu) 耦合，模擬聲波共振多阻份：形態(tài)相同、粘度相似的流體用于：稀釋分析，混合 分析、復(fù)合氣體靜流體：模擬液體的晃動，液體 與容器的相互作用管 流：細(xì)管、線單元、層流、 管中液體與管壁及附連 結(jié)構(gòu)的傳熱模擬、壓力 計算流 體 力 學(xué)RNo Boundaries 單元少，計算快； 可以外延得到整個流場 的結(jié)果（3D） 水下結(jié)構(gòu)的動力學(xué)分析 氣彈與顫振分析 邊界元（Linflow）：利用固體表面（流體邊界）的單元 （邊界元）計錄整個流場的特性：流 體 力 學(xué)RNo Boundaries 結(jié)構(gòu) 電磁 耦合場 ANSYS/隱式 系列 熱學(xué) 流體 特殊功能ANSY

24、S/顯式 系列 ANSYS/LS-DYNAANSYS/LS-DYNARNo Boundaries自然界所有物理現(xiàn)象實際上都是多場耦合的多物理場模擬是在一次模擬中耦合入多種物理現(xiàn)象的能力多 物 理 場 耦 合 分 析 的 前提條件： 1. 軟件本身具有多種場的分析功能 2. 在統(tǒng)一的界面和統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫下 3. 有能同時模擬多種現(xiàn)象的單元ANSYS各種物理場分析之間可進(jìn)行任意多物理場模擬 間接耦合：間接耦合：物理環(huán)境物理環(huán)境 直接耦合：直接耦合：多自由度單元多自由度單元耦 合 場耦 合 場RNo Boundaries1、 熱應(yīng)力：熱分析 溫度場 結(jié)構(gòu)計算 熱應(yīng)力 接觸傳熱 熱塑性 焊接分析2、 流

25、固耦合：流體分析 壓力 結(jié)構(gòu) 油箱分析，氣道分析 3、 電磁結(jié)構(gòu)耦合：壓電分析（壓力產(chǎn)生 極化電荷，形成電 壓，晶體加電壓產(chǎn)生 伸縮變形。4、 電磁熱耦合：變化磁場產(chǎn)生電流，發(fā) 熱。渦流，感應(yīng)加熱。5、 四 場 耦 合： 計算機(jī)機(jī)箱，感應(yīng)煉鋼爐。流場邊界改變耦 合 場RNo Boundaries 結(jié)構(gòu) 電磁 耦合場 ANSYS/隱式 系列 熱學(xué) 流體 特殊功能ANSYS/顯式 系列 ANSYS/LS-DYNAANSYS/LS-DYNARNo Boundaries特 殊 功 能 子結(jié)構(gòu)：專用于結(jié)構(gòu)于分析：將不關(guān)心的區(qū)域定為子結(jié)構(gòu) 子模型：可用 任意場分析，將關(guān)心區(qū)域定為子模型 約束方程：耦合、剛

26、性區(qū)、質(zhì)量單元，精簡模型。 子結(jié)構(gòu)、子模型、約束方程、單元死活、優(yōu)化、二次開發(fā)利用有限的條件解決更大的問題利用有限的條件解決更大的問題RNo Boundaries單元死活單元死活特 殊 功 能 材料添加與去除 焊接 山洞開挖 施工過程RNo Boundaries3、 拓?fù)鋬?yōu)化：概念設(shè)計 形狀優(yōu)化 材料優(yōu)化 給出材料使用建議。優(yōu) 化特 殊 功 能2、 形狀優(yōu)化 自變量：形狀參數(shù) 目 標(biāo)：最大應(yīng)力（強(qiáng)度） 應(yīng)力差（均勻性） 體積(重量、省料、運輸) 頻率（共振） 靈敏度分析靈敏度分析1、 參數(shù)優(yōu)化 自變量：材料參數(shù)、板梁參數(shù)RNo Boundaries特 殊 功 能1、APDL：參數(shù)化設(shè)計語言AN

27、SYS命令(函數(shù))十?dāng)?shù)學(xué)函數(shù)語言要素 參數(shù)，數(shù)組 循環(huán) 判斷 賦值 宏（子過程）2、UIDL：界面設(shè)計語言3、EX-COM：獨立于ANSYS軟件及版本4、UPF：一個新版本的ANSYS：C， FORTRANRNo Boundaries 結(jié)構(gòu) 電磁 耦合場 ANSYS/隱式 系列 熱學(xué) 流體 特殊功能ANSYS/顯式顯式 系列系列 ANSYS/LS-DYNAANSYS/LS-DYNARNo BoundariesANSYS/LS-DYNA程序發(fā)展概況程序發(fā)展概況 1976-1988, LLNL, J.O.Hallquist開發(fā)開發(fā), dyna系列為國際主要的非線性動力系列為國際主要的非線性動力分析

28、程序分析程序, 廣泛用于武器結(jié)構(gòu)設(shè)計和沖擊廣泛用于武器結(jié)構(gòu)設(shè)計和沖擊-碰撞研究，碰撞研究， 在在 public domain(北約）北約）發(fā)布，被公認(rèn)為現(xiàn)代所有顯式有限元程序的發(fā)布，被公認(rèn)為現(xiàn)代所有顯式有限元程序的鼻祖與理論基礎(chǔ)鼻祖與理論基礎(chǔ) 1987，Hallquist創(chuàng)建創(chuàng)建LSTC公司公司, 開始了開始了DYNA軟件商品化的過程軟件商品化的過程 1990推出推出LS-DYNA 900，經(jīng)過，經(jīng)過910、920、930、936、940，目前為，目前為950 1996年，年，ANSYS與與LSTC合作推出合作推出 ANSYS/LS-DYNA5.3，目前為，目前為5.5(950) LS-DYN

29、A 為目前市場上最快的，功能最豐富的顯式有限元分析軟為目前市場上最快的，功能最豐富的顯式有限元分析軟 LS-DYNA 目前用戶數(shù)量最多的顯式有限元商用軟件。目前用戶數(shù)量最多的顯式有限元商用軟件。 LS-DYNA 是目前所有利用顯式算法求解薄板成型程序的基礎(chǔ)代碼是目前所有利用顯式算法求解薄板成型程序的基礎(chǔ)代碼RNo BoundariesANSYS/LS-DYNA程序功能程序功能 2D2D、3D3D分析能力分析能力 非線性結(jié)構(gòu)瞬態(tài)動力分析非線性結(jié)構(gòu)瞬態(tài)動力分析 拉格郎日、歐拉和任意拉格郎日拉格郎日、歐拉和任意拉格郎日- -歐拉歐拉（ALEALE）算法算法 多物理場耦合分析多物理場耦合分析結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)-

30、 -熱熱熱熱- -流體流體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -流體流體熱熱- -結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)- -流體流體實時聲場實時聲場 剛體運動學(xué)和剛體剛體運動學(xué)和剛體- -柔體運動學(xué)分析柔體運動學(xué)分析 三十多種接觸類型三十多種接觸類型 121121種非線性材料模型種非線性材料模型 爆炸、非理想爆轟模擬爆炸、非理想爆轟模擬 失效及裂紋擴(kuò)展分析失效及裂紋擴(kuò)展分析 先進(jìn)的網(wǎng)格奇變處理技術(shù)先進(jìn)的網(wǎng)格奇變處理技術(shù): :自適應(yīng)網(wǎng)格自適應(yīng)網(wǎng)格網(wǎng)格重分網(wǎng)格重分Re-mapRe-map 優(yōu)化功能優(yōu)化功能 用戶子程序用戶子程序 并行處理并行處理 秉承秉承ANSYSANSYS軟件的強(qiáng)大的前后處理功能軟件的強(qiáng)大的前后處理功能 強(qiáng)大的求解分析能力強(qiáng)大的求

31、解分析能力RNo BoundariesANSYS/LS-DYNA 應(yīng)用航空航天瞬態(tài)動力沖擊分離過程模擬聲振耦合鳥 撞 葉片包容碰撞分析 沖擊、爆炸、點火空間廢墟碰撞RNo BoundariesANSYS/LS-DYNA 應(yīng)用汽車氣囊碰撞乘員安全零部件加工電子跌落分析包裝設(shè)計 電子封裝 熱分析制造業(yè)鍛壓成形鑄造切割液體晃動完井射孔事故分析 管道抗沖擊設(shè)計輸油管道沖擊爆炸熔割（射流）海上平臺設(shè)計石油地震分析混凝土結(jié)構(gòu)爆破作業(yè)工程結(jié)構(gòu)軍工內(nèi)彈道、終點彈道裝甲與反裝甲 彈頭的動能及化學(xué)能 武器設(shè)計 爆炸或震動波的傳播 侵徹 空中、油中和水下爆炸 核廢物裝運RNo Boundaries隱式求解與顯式求解

32、優(yōu)勢互補(bǔ)隱式求解與顯式求解優(yōu)勢互補(bǔ) 隱隱 式式 求求 解解(ANSYS/隱式隱式)特點：隱式時間積分、時間步長可不受限制特點：隱式時間積分、時間步長可不受限制優(yōu)勢：求解靜態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)、長時優(yōu)勢：求解靜態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)、長時慢速動態(tài)問題慢速動態(tài)問題 顯顯 式式 求求 解解(ANSYS/顯式顯式 (LS-DYNA)特點：顯式時間積分、時間步長受限制（有條件收斂）特點：顯式時間積分、時間步長受限制（有條件收斂）優(yōu)勢：求解大變形優(yōu)勢：求解大變形高速高速動態(tài)、動態(tài)、復(fù)雜接觸復(fù)雜接觸、高度非線性高度非線性動力問題動力問題 顯顯 式式-隱隱 式式-顯顯 式式 求求 解解特點：特點：ANSYS可在隱式和顯式分析技術(shù)之

33、間可在隱式和顯式分析技術(shù)之間任意切換任意切換優(yōu)勢：二者互補(bǔ)，如沖壓件的預(yù)應(yīng)力、加工過程、回彈分析優(yōu)勢：二者互補(bǔ)，如沖壓件的預(yù)應(yīng)力、加工過程、回彈分析RNo Boundaries ANSYS ANSYSANSYS: : 大型大型 通用通用 有限元分析有限元分析 商業(yè)商業(yè) 標(biāo)準(zhǔn)軟件標(biāo)準(zhǔn)軟件三大主要特點三大主要特點 功能強(qiáng)大的前后處理功能功能強(qiáng)大的前后處理功能( (幾何模型的建立、精確的網(wǎng)格劃分幾何模型的建立、精確的網(wǎng)格劃分、直觀可視化的后處理、直觀可視化的后處理） 強(qiáng)大而廣泛的分析功能強(qiáng)大而廣泛的分析功能( (結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁、聲 學(xué)等多種物理場及多場相互耦合的線性學(xué)等

34、多種物理場及多場相互耦合的線性, ,適用于各種工業(yè)技術(shù)適用于各種工業(yè)技術(shù) 領(lǐng)域）領(lǐng)域） 易學(xué)易用的開放體系易學(xué)易用的開放體系（界面友好、數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一、多平臺支持（界面友好、數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一、多平臺支持、網(wǎng)絡(luò)浮動、網(wǎng)絡(luò)浮動、CADCAD接口、高效可靠求解器等）接口、高效可靠求解器等） RNo Boundaries多種彈出式對話框多種彈出式對話框工具欄工具欄實用命令菜單實用命令菜單命令輸入窗口命令輸入窗口子菜單子菜單信息輸出窗口信息輸出窗口圖形窗口圖形窗口主菜單主菜單RNo BoundariesRNo Boundaries易易 學(xué)學(xué) 易易 用用 智能智能友好友好的圖形用戶介面，具有完美的的圖形用戶介面，具

35、有完美的統(tǒng)一性統(tǒng)一性+ 前后處理與求解器統(tǒng)一前后處理與求解器統(tǒng)一+ UNIX與與NT/95統(tǒng)一統(tǒng)一 菜單按照有限元分析的菜單按照有限元分析的標(biāo)準(zhǔn)標(biāo)準(zhǔn)過程進(jìn)行編排過程進(jìn)行編排 全部數(shù)據(jù)統(tǒng)一存放在全部數(shù)據(jù)統(tǒng)一存放在一個一個數(shù)據(jù)庫文件中，并在所有系統(tǒng)中數(shù)據(jù)庫文件中，并在所有系統(tǒng)中兼容兼容 豐富多樣的圖形功能豐富多樣的圖形功能, 使分析具有高度使分析具有高度可視化可視化特點特點 全部在線手冊和超文本（全部在線手冊和超文本（HTML）求助及自學(xué)求助及自學(xué)系統(tǒng)系統(tǒng) 數(shù)據(jù)類型和單位制無限制，數(shù)據(jù)類型和單位制無限制，方便方便各類用戶各類用戶 多種多種專家系統(tǒng)專家系統(tǒng)幫你幫你劃分單元劃分單元、控制解算控制解算、

36、提示錯誤提示錯誤 RNo Boundaries多種高效可靠的求解方法多種高效可靠的求解方法 直接解器：直接解器： Frontal 波前法波前法: 邊求解邊消元邊求解邊消元, 永不形成總剛永不形成總剛, 自動優(yōu)化波前，適用于大多數(shù)模型自動優(yōu)化波前，適用于大多數(shù)模型 Sparse 稀疏矩陣求解法稀疏矩陣求解法：適用于求解非正定或病態(tài)矩陣，如接觸、運動、復(fù)雜模型、：適用于求解非正定或病態(tài)矩陣，如接觸、運動、復(fù)雜模型、 分支結(jié)構(gòu)等分支結(jié)構(gòu)等 迭代求解器迭代求解器: JCG 雅可比共扼梯度法雅可比共扼梯度法：適用于結(jié)構(gòu)的諧波響應(yīng)、多物理場、傳熱、電磁、壓電、聲學(xué)：適用于結(jié)構(gòu)的諧波響應(yīng)、多物理場、傳熱、電

37、磁、壓電、聲學(xué) 等具有復(fù)雜、非正定分析、或非對稱矩陣的分析模型等具有復(fù)雜、非正定分析、或非對稱矩陣的分析模型 JCGOUT 內(nèi)存外雅可比共扼梯度法內(nèi)存外雅可比共扼梯度法：基本同：基本同JCG法、但當(dāng)機(jī)器內(nèi)存有限時，該法更有效法、但當(dāng)機(jī)器內(nèi)存有限時，該法更有效 ICCG 非完全喬列斯基共扼梯度法非完全喬列斯基共扼梯度法： 與與JCG法類似、但適應(yīng)性更強(qiáng)，尤其適宜解病態(tài)矩陣法類似、但適應(yīng)性更強(qiáng)，尤其適宜解病態(tài)矩陣 PCG 預(yù)置條件共扼梯度法預(yù)置條件共扼梯度法：解算速度快、硬盤空間要求小，適用于大規(guī)模模型的線性和：解算速度快、硬盤空間要求小，適用于大規(guī)模模型的線性和 非線性分析，缺省為雙精度，但有單

38、精度選項，求解極快非線性分析，缺省為雙精度，但有單精度選項，求解極快 PCGOUT 內(nèi)存外預(yù)置條件共扼梯度法內(nèi)存外預(yù)置條件共扼梯度法：與：與PCG法類似，但當(dāng)機(jī)器內(nèi)存有限時，該法更有效法類似，但當(dāng)機(jī)器內(nèi)存有限時，該法更有效 ITER 程序自動選擇迭代求解法程序自動選擇迭代求解法：程序根據(jù)用戶所求解的問題類型自動選擇最佳的迭代求解：程序根據(jù)用戶所求解的問題類型自動選擇最佳的迭代求解 方法，此時用戶需輸入一個介于方法，此時用戶需輸入一個介于1（最快）到（最快）到5（最精確）（最精確） 之間的精度級別，程序自動選擇相應(yīng)的迭代精度之間的精度級別，程序自動選擇相應(yīng)的迭代精度 直接裝配求解器直接裝配求解器

39、: Domain Solver, AMG Solver, 將多將多CPU功能發(fā)揮到極致功能發(fā)揮到極致RNo Boundaries 模態(tài)特征值算法模態(tài)特征值算法: Subspace 子空間迭代法子空間迭代法：用于大規(guī)模對稱矩陣特征值問題的求解，可選用：用于大規(guī)模對稱矩陣特征值問題的求解，可選用 波前法或波前法或JCG法作為矩陣求解方法法作為矩陣求解方法 Block Lanczos 分塊分塊Lanczos法法：用于大規(guī)模對稱矩陣特征值問題的求解：用于大規(guī)模對稱矩陣特征值問題的求解, 使用稀疏矩陣求解器來求解矩陣，比子空使用稀疏矩陣求解器來求解矩陣，比子空 間法快得多間法快得多 PowerDynam

40、ics 法法：用于計算超大規(guī)模特征值問題（子空間法：用于計算超大規(guī)模特征值問題（子空間法+PCG求解求解 器器+其它特殊處理技術(shù)），求解速度極快其它特殊處理技術(shù)），求解速度極快 Reduced 凝聚法凝聚法：使用凝聚剛度矩陣和凝聚質(zhì)量矩陣，求解速度極快：使用凝聚剛度矩陣和凝聚質(zhì)量矩陣，求解速度極快 Unsymmetric 非對稱法非對稱法：用于求解流固耦合等具有非對稱矩陣的問題：用于求解流固耦合等具有非對稱矩陣的問題 Damped 阻尼法阻尼法：用于如支承問題等阻尼不可忽略的情況，所得結(jié)果為復(fù)數(shù)：用于如支承問題等阻尼不可忽略的情況，所得結(jié)果為復(fù)數(shù) 特征值特征值 多種高效可靠的求解方法RNo Boundaries 流體力學(xué)算法流體力學(xué)算法 TDMA 三對角矩陣法