ANSYS軟件介紹與實例講解

1、簡述ANSYS軟件的發(fā)展史。1970年，DoctorJohnSwanson博士洞察到計算機模擬工程應該商品化，于是創(chuàng)立了ANSYS公司，總部位于美國賓夕法尼亞州的匹茲堡。30年來，ANSYS公司致力于設計分析軟件的開發(fā)，不斷吸取新的計算方法和技術，領導著世界有限元技術的發(fā)展，并為全球工業(yè)廣泛接受，其50000多用戶遍及世界。ANSYS軟件的第一個版本僅提供了熱分析及線性結(jié)構分析功能，像當時的大多數(shù)程序一樣，它只是一個批處理程序，且只能在大型計算機上運行。20世紀70年代初。ANSYS軟件中融入了新的技術以及用戶的要求，從而使程序發(fā)生了很大的變化，非線性、子結(jié)構以及更多的單元類型被加入到子程序。

2、70年代末交互方式的加入是該軟件最為顯著的變化，它大大的簡化了模型生成和結(jié)果評價。在進行分析之前，可用交互式圖形來驗證模型的幾何形狀、材料及邊界條件；在分析完成以后，計算結(jié)果的圖形顯示，立即可用于分析檢驗。今天軟件的功能更加強大，使用更加便利。ANSYS提供的虛擬樣機設計法,使用戶減少了昂貴費時的物理樣機，在一個連續(xù)的、相互協(xié)作的工程設計中，分析用于整個產(chǎn)品的開發(fā)過程。ANSYS分析模擬工具易于使用、支持多種工作平臺、并在異種異構平臺上數(shù)據(jù)百分百兼容、提供了多種耦合的分析功能。ANSYS公司對軟件的質(zhì)量非常重視，新版的必須通過7000道標準考題。業(yè)界典范的質(zhì)保體系，自動化規(guī)范化的質(zhì)量測試使AN

3、SYS公司于1995年5月在設計分析軟件中第一個通過了ISO9001的質(zhì)量體系認證。ANSYS公司于1996年2月在北京開設了第一個駐華辦事機構，短短幾年的時間里發(fā)展到北京、上海、成都等多個辦事處。ANSYS軟件與中國壓力容器標準化技術委員會合作，在1996年開發(fā)了符合中國JB4732-95國家標準的中國壓力容器版。作為ANSYS集團用戶的鐵路機車車輛總公司，在其機車提速的研制中,ANSYS軟件已經(jīng)開始發(fā)揮作用。節(jié)點、單元、單元類型的基本概念。節(jié)點：幾何模型通過劃分網(wǎng)格，轉(zhuǎn)化為有限元模型，節(jié)點構成了網(wǎng)格的分布和形狀，是構成有限元模型的基本元素。單元：有限元模型的組成元素，主要有點、線、面、體。

4、單元類型：根據(jù)實體模型劃分網(wǎng)格時所要確定的單元的形狀，是單元屬性的一部分，單元類型決定了單元的自由度，包括線單元（梁、桿、彈簧單元）、殼單元（用于薄板或曲面模型）、二維實體單元、三維實體單元、線性單元、二次單元和P-單元。用ANSYS軟件進行分析的一般過程。建立有限元模型（1）指定工作文件名和工作標題。該項工作并不是必須要求做的，但是做對多個工程問題進行分析時推薦使用工作文件名和工作標題。文件名是用來識別ANSYS作業(yè)的，通過為分析的工程指定文件名，可以確保文件不被覆蓋。如果用戶在分析開始沒有定義工作文件名，則所有的文件名都被默認地設置為file。（2）定義單元類型和單元關鍵字。ANSYS提供

5、了將近200種不同的單元類型，每一種單元類型都有自己特定的編號和單元類型名，如PLANE182、SOLID90、SHELL208等；單元關鍵字定義了單元的不同特性，如軸對稱，平面應力等，用戶需根據(jù)需要選擇相應的單元類型，并設置其關鍵字。（3）定義單元實常數(shù)。實常數(shù)指某一單元的補充幾何特征，如單元的厚度、梁的橫截面積和慣性矩等，指定了單元類型之后，應根據(jù)單元類型指定相應的實常數(shù)。（4）定義材料屬性。在所有的分析中都要輸入材料屬性，材料屬性根據(jù)分析問題的物理環(huán)境不同而不同。如在結(jié)構分析中必須輸入材料的彈性摸量、泊松比；在熱結(jié)構耦合分析中必須輸入材料的熱導、線膨脹系數(shù)；如果在分析工程中需要考慮重力、

6、慣性力，則必須要輸入材料的密度。（5）創(chuàng)建幾何模型。加載求解在有限元模型建立之后，可以運用SOLUTION處理器定義分析類型和分析選項，施加載荷，指定載荷步長，進行求解。具體步驟如下：（1）定義分析類型和分析選項。ANSYS的分析類型包括：靜態(tài)、瞬態(tài)、調(diào)諧、模態(tài)、譜分析、撓度和子結(jié)構分析等，用戶可以根據(jù)需要解決的工程問題進行選擇。（2）加載。ANSYS的載荷可分為六大類：位移約束、力、表面分布載荷、體積載荷、慣性載荷、耦合場載荷。這些載荷大部分可以施加到集合模型上，包括關鍵點、線和面；也可以施加到有限元模型上，包括單元和節(jié)點。（3）指定載荷步選項。載荷步選項的功能是對載荷步進行修改和控制，包括

7、對子步數(shù)、步長和輸出控制等。（4）求解初始化。該項的主要功能是在ANSYS程序數(shù)據(jù)庫中獲得模型和載荷信息，進行計算求解，并將結(jié)果數(shù)據(jù)寫入到結(jié)果文件（Jobname.RST、Jobname.RTH、Jobname.RMG和Jobname.RFL）和數(shù)據(jù)庫中。查看求解結(jié)果程序計算完成之后，可以通過通用后處理POST1和時間歷程后處理POST26查看求解結(jié)果。POST1用于查看整個模型或部分模型在某一時間步的計算結(jié)果，POST26后處理器用于查看模型的特定點在所有時間步內(nèi)的計算結(jié)果。ANSYS軟件劃分網(wǎng)格的方法有哪些？說明他們的優(yōu)缺點。包括四種網(wǎng)格劃分方法：延伸劃分、映像劃分、自由劃分和自適應劃分。

8、延伸網(wǎng)格劃分可將一個二維網(wǎng)格延伸成一個三維網(wǎng)格。映像網(wǎng)格劃分允許用戶將幾何模型分解成簡單的幾部分，然后選擇合適的單元屬性和網(wǎng)格控制，生成映像網(wǎng)格。ANSYS程序的自由網(wǎng)格劃分器功能是十分強大的，可對復雜模型直接劃分，避免了用戶對各個部分分別劃分然后進行組裝時各部分網(wǎng)格不匹配帶來的麻煩。自適應網(wǎng)格劃分是在生成了具有邊界條件的實體模型以后，用戶指示程序自動地生成有限元網(wǎng)格，分析、估計網(wǎng)格的離散誤差，然后重新定義網(wǎng)格大小，再次分析計算、估計網(wǎng)格的離散誤差，直至誤差低于用戶定義的值或達到用戶定義的求解次數(shù)。APDL的具體含義？APDL語言即ansys參數(shù)化編程語言，類似于編程語言，但使用環(huán)境僅在ans

9、ys界面中。運用它可以完全實現(xiàn)脫離菜單操作。并可以實現(xiàn)很多菜單中無法實現(xiàn)的功能。熟練的ansys使用人員一定也會熟練的使用APDL。apdl程序的運行是通過在ansys中讀取mac文件或直接在輸入對話框中復制來運行，從前處理求解后處理均可實現(xiàn)。ANSYS軟件有哪些功能？簡述他的優(yōu)缺點。1功能（1）結(jié)構分析。靜力分析：用于靜態(tài)載荷。可以考慮結(jié)構的線性及非線性行為，例如:：大變形、大應變、應力剛化、接觸、塑性、超彈及蠕變等。模態(tài)分析：計算線性結(jié)構的自振頻率及振形、譜分析是模態(tài)分析的擴展，用于計算由于隨機振動引起的結(jié)構應力和應變（也叫作響應譜或PSD）。諧響應分析：確定線性結(jié)構對隨時間按正弦曲線變化

10、的載荷的響應。瞬態(tài)動力學分析：確定結(jié)構對隨時間任意變化的載荷的響應.?？梢钥紤]與靜力分析相同的結(jié)構非線性行為。特征屈曲分析：用于計算線性屈曲載荷并確定屈曲模態(tài)形狀（結(jié)合瞬態(tài)動力學分析可以實現(xiàn)非線性屈曲分析）。專項分析:：斷裂分析,復合材料分析。疲勞分析：用于模擬非常大的變形，慣性力占支配地位，并考慮所有的非線性行為。它的顯式方程求解沖擊、碰撞、快速成型等問題，是目前求解這類問題最有效的方法。（2）ANSYS熱分析。熱分析之后往往進行結(jié)構分析,計算由于熱膨脹或收縮不均勻引起的應力.。ANSYS功能：相變（熔化及凝固）,內(nèi)熱源（例如電阻發(fā)熱等）三種熱傳遞方式（熱傳導、熱對流、熱輻射）。（3）ANS

11、YS電磁分析。磁場分析中考慮的物理量是磁通量密度、磁場密度、磁力、磁力矩、阻抗、電感、渦流、能耗及磁通量泄漏等。靜磁場分析-計算直流電（DC）或永磁體產(chǎn)生的磁場.交變磁場分析-計算由于交流電（AC）產(chǎn)生的磁場.瞬態(tài)磁場分析-計算隨時間隨機變化的電流或外界引起的磁場電場分析用于計算電阻或電容系統(tǒng)的電場。典型的物理量有電流密度、電荷密度、電場及電阻熱等。高頻電磁場分析用于微波及RF無源組件，波導、雷達系統(tǒng)、同軸連接器等分析。（4）ANSYS流體分析。流體分析用于確定流體的流動及熱行為。流體分析分以下幾類CFD/ANSYS/FLOTRAN提供強大的計算流體動力學分析功能，包括不可壓縮或可壓縮流體、層

12、流及湍流，以及多組份流等。聲學分析-考慮流體介質(zhì)與周圍固體的相互作用，進行聲波傳遞或水下結(jié)構的動力學分析等。容器內(nèi)流體分析-考慮容器內(nèi)的非流動流體的影響.。可以確定由于晃動引起的靜水壓力。流體動力學耦合分析-在考慮流體約束質(zhì)量的動力響應基礎上，在結(jié)構動力學分析中使用流體耦合單元。（5）ANSYS耦合場分析。耦合場分析考慮兩個或多個物理場之間的相互作用。如果兩個物理場之間相互影響，單獨求解一個物理場是不可能得到正確結(jié)果的，因此你需要一個能夠?qū)蓚€物理場組合到一起求解的分析軟件。例如：在壓電力分析中，需要同時求解電壓分布（電場分析）和應變（結(jié)構分析）。2優(yōu)缺點：（1）ANSYS是完全的WWS程序，從而使應用更加方便；（2）產(chǎn)品系列由一整套可擴展的、靈活集成的各模塊組成，因而能滿足各行各業(yè)的工程需要；（3）它不僅可以進行線性分析，還可以進行各類非線性分析；（4）它是一個綜合的多物理場耦合分析軟件，用戶不但可用其進行諸如結(jié)構、熱、流體流動、電磁等的單獨研究，還可以進行這些分析的相互影響研究。七根據(jù)給定的圖形，在AMSYS軟件中