ANSYS在加工中的應(yīng)用(東大連鑄連軋)

ANSYS有限元

及其在加工中的應(yīng)用軋制技術(shù)及連軋自動化國家重點實驗室（東北大學(xué)）2008,10,10RAL目錄1金屬塑性成形技術(shù)的分類2成形工步分類及簡要說明3理論解析方法及有限元方法簡介4有限元法在應(yīng)用中存在的問題5ANSYS有限元法

5.1軟件的概況及發(fā)展

5.2前處理：實體建模及模型直接生成

5.3分析問題的類型：

1)結(jié)構(gòu)靜力分析

2)結(jié)構(gòu)動力分析

3)熱分析

4)電磁場分析

5)電場分析

6)流體動力分析

5.4ANSYS單元庫

5.5后處理：通用后處理、時間-歷程后處理

5.6ANSYS參數(shù)化設(shè)計語言APDL5.7與其它軟件的集成6計算實例

6.1壓入過程分析

6.2熱傳導(dǎo)過程分析

6.3二維板帶軋制過程的模擬7大型有限元程序簡介RAL目錄

金屬塑性成形技術(shù)是指金屬坯料在工模具的外力作用下發(fā)生塑性變形，并被加工成棒材、板材、管材以及各種機械零件、構(gòu)件或日用器具等技術(shù)。塑性成形加工的作用如下：1）塑性成形可將金屬坯料內(nèi)的疏松和空洞壓實，提高其性能和質(zhì)量；2）塑性成形引起再結(jié)晶，從而改變金屬坯料的鑄態(tài)組織、晶粒和偏析狀態(tài)，改善金屬坯料的組織結(jié)構(gòu)；3）在塑性成形過程中，通常采用各種模具型腔，可制造各種形狀的構(gòu)件。塑性成形是在一定工模具和設(shè)備動力作用下進(jìn)行的，坯料在一種工模具和設(shè)備動力作用下獲得一定的變形，改變了原始形狀，稱為一個工步。工步是塑性成形技術(shù)的基元。其從材料變形上分類如下：RAL一、金屬塑性成形技術(shù)的分類RAL一、金屬塑性成形技術(shù)的分類圖1，金屬塑性成形技術(shù)的分類(連鑄坯)RAL二、成形工步分類及簡要說明不同的工步，由于其坯料形狀不同及工、模具形狀和運動方式不同，坯料在塑性成形過程中的應(yīng)力和應(yīng)變狀態(tài)有很大的差別。(模型的建立)（1）按原料供應(yīng)狀態(tài)不同，分為初加工和深加工；（2）按原料形狀不同，分為體積成形和板料成形；（3）按成形過程塑性區(qū)模式不同，分為穩(wěn)態(tài)成形和非穩(wěn)態(tài)成形；（4）按坯料形狀及工模具和設(shè)備的不同，可分為軋制、擠壓、拉拔、自由鍛、模鍛和板料成形等。常見的工步分類如表1所示。RAL二、成形工步分類及簡要說明表1常見工步分類塑性成形工步分類工步名稱軋制板帶軋制，型材軋制，管材軋制，齒輪軋制，楔橫軋，切分軋制，板帶輥壓，環(huán)軋擠壓型材擠壓，靜液擠壓，正擠壓，反擠壓，復(fù)合擠壓拉拔棒材，線材，管材拉拔自由鍛鐓粗，拔長，沖孔，局部鐓頭模鍛開式、閉式模鍛，壓印，等溫鍛，粉末鍛，旋轉(zhuǎn)鍛造，彎曲板料成形沖裁，壓彎，拉彎，拉深，旋壓，翻邊，縮口，擴口，液壓成形等（1）軋制：軋制是以兩個或幾個軋輥為工具，在軋機動力作用下相對轉(zhuǎn)動，坯料由外力作用或由軋輥表面摩擦力帶動，在輥縫間壓縮成形，如軋輥為平輥，則可軋制板帶，如輥面制成軋槽，可軋制各種工型材、管材等。如圖2。RAL二、成形工步分類及簡要說明圖2軋制過程簡圖(a)無縫管穿孔軋制(b)板帶軋制RAL二、成形工步分類及簡要說明（2）擠壓：坯料放在擠壓筒內(nèi)，在擠壓桿和壓力機外力的作用下，坯料被擠壓從凹模向外流動，從而產(chǎn)生塑性變形。按坯料形狀和運動方式的不同，可擠壓出各種型材，如圖3所示。RAL二、成形工步分類及簡要說明圖3擠壓成形過程簡圖(a)正擠壓(b)反擠壓（3）拉拔：坯料放入凹模內(nèi)，在拉拔力作用下，發(fā)生塑性變形。根據(jù)凹模型腔的不同，可拉制出各種管材和型材。如圖4所示。RAL二、成形工步分類及簡要說明圖4拉拔成形過程簡圖(a)棒材拉拔(b)管材拉拔（4）自由鍛：在鍛錘或壓力機上，采用錘砧等簡單的通用工具，將熱錠或坯料在高度方向壓縮而水平方向自由伸展，制造出各種零件，如圖5所示。RAL二、成形工步分類及簡要說明圖5自由鍛成形過程簡圖(a)鐓粗(b)拔長(c)沖孔(d)局部鐓頭（5）模鍛：坯料放入一種專用鍛模型腔內(nèi)，在鍛錘或壓力機作用下，在模腔形狀的約束下產(chǎn)生變形，制造各種鍛件。如圖6所示。RAL二、成形工步分類及簡要說明圖6模鍛成形過程簡圖(a)開式模鍛(b)閉式模鍛（6）板料成形：以板材為坯料，沖頭在壓力機作用下，使坯料在沖模內(nèi)變形，加工成各種構(gòu)件和制品。如圖7所示。RAL二、成形工步分類及簡要說明圖7板料成形過程簡圖(a)剪切(b)彎曲(c)拉深工步分析的目的：工步分析的目的是要計算出各種塑性成形工步塑性變形區(qū)的應(yīng)力場、應(yīng)變場及溫度場，并分析其變形特性。應(yīng)力場主要計算工步變形力和力能消耗，為選擇設(shè)備，計算和設(shè)計工模具結(jié)構(gòu)及強度提供依據(jù)。應(yīng)變場可了解應(yīng)變分布狀態(tài)，為設(shè)計坯料和模具型腔，控制應(yīng)變集中，避免出現(xiàn)變形過程的破裂、折疊或充不滿現(xiàn)象提供理論依據(jù)。同時以此分析和確定改變坯料的原始鑄態(tài)組織結(jié)構(gòu)，焊合空洞等缺陷所需的變形量；通過與溫度場聯(lián)合使用，分析產(chǎn)品變形后的組織狀態(tài)、晶粒度和硬度分布。獲得工步分析數(shù)據(jù)，為制定和優(yōu)化工藝規(guī)程，控制產(chǎn)品質(zhì)量及開發(fā)新工藝提供科學(xué)依據(jù)。塑性成形的理論和工藝學(xué)組成了塑性成形技術(shù)的整體系統(tǒng)工程。如圖8所示。RAL二、成形工步分類及簡要說明圖8金屬塑性成形系統(tǒng)工程框圖

RAL二、成形工步分類及簡要說明（1）數(shù)學(xué)解析法：塑性成形時力學(xué)解析的最精確的解法是聯(lián)立求解塑性應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)變狀態(tài)的基本方程，這些方程是微分平衡方程、變形一致性方程、本構(gòu)關(guān)系，塑性條件和邊界條件等。一般情況下共有16個未知數(shù)，聯(lián)立求解16個方程。實際求解時很困難，通常只能求解簡單的二維問題。不少學(xué)者在簡化求解問題上給出了很多近似方程和實驗方法。RAL三、理論解析方法及有限元法簡介（2）主應(yīng)力法：又稱切塊法，是一種近似解法，是通過對變形體的應(yīng)力狀態(tài)作一些假設(shè)，建立以主應(yīng)力表示的平衡方程和塑性條件，然后求解接觸面上的應(yīng)力大小和分布。其基本要點是：a)根據(jù)金屬流動方向，沿變形體整個截面切取基元體，切面上正應(yīng)力假定為主應(yīng)力，且均布，以此建立基元體的常微分平衡方程；b)列出基元體塑性條件時，常假設(shè)接觸面上正應(yīng)力為主應(yīng)力，即忽略摩擦的影響，以簡化求解。其計算的準(zhǔn)確性有賴于切塊法與主應(yīng)力假設(shè)是否合理。RAL三、理論解析方法及有限元法簡介（3）滑移線法：由列維(M.levy)于1871年提出，1923年P(guān)rantle第一個應(yīng)用以解決平面應(yīng)變問題，是一個比較完善的近似計算方法。它認(rèn)為材料符合于Mises假設(shè)，忽略彈性變形。一般認(rèn)為材料變形是剪切應(yīng)力作用引起的，塑性條件滿足Mises塑性判據(jù)。由于剪應(yīng)力成對、正交，所以在變形體內(nèi)可以找到由各點最大剪應(yīng)力組成的兩組互相垂直的曲線族，金屬的塑性變形沿兩族曲線進(jìn)行。近年來已解決了軸對稱問題，考慮了加工硬化，出現(xiàn)了滑移線場的矩陣算法，應(yīng)用矩陣算法和迭加原理求解滑移線場。RAL三、理論解析方法及有限元法簡介（4）極限分析法（上限法和下限法）：上限法是使變形體在邊界上滿足速度邊界條件，而下限法只管應(yīng)力邊界條件。都假設(shè)變形體符合Mises條件，根據(jù)塑性理論的基本能量方程式來求解。上限法是從假定滿足速度邊界條件的速度場出發(fā)，再滿足塑性條件和動可容條件，根據(jù)最小耗能原理，求出滿足速度邊界條件的速度場，認(rèn)為是真實速度場，所得解大于真實解。用上限法確定變形載荷，在選用設(shè)備時有一定的應(yīng)用價值。其基本方程為：下限法是從假設(shè)滿足應(yīng)力邊界的應(yīng)力場出發(fā)，根據(jù)平衡方程求解變形區(qū)應(yīng)力場，即認(rèn)為是真實解，所得解小于真實解。RAL三、理論解析方法及有限元法簡介（5）直觀塑性法（視塑性法）：直觀塑性法是一種半經(jīng)驗法，它是在試件的典型代表面上用光刻法或其它方法刻出坐標(biāo)網(wǎng)格，使其塑性變形，再精確測量變形后試件上網(wǎng)格的變化，以此計算出速度場和應(yīng)變速率，應(yīng)用本構(gòu)關(guān)系求得應(yīng)力?？捎昧骱瘮?shù)法或差分法計算速度場。其缺點是先要有準(zhǔn)確的實驗數(shù)據(jù)，工作量大。RAL三、理論解析方法及有限元法簡介（6）密柵云紋法：密柵云紋法是利用兩組相互重疊的柵線間光的幾何干涉現(xiàn)象產(chǎn)生的明暗相間的云紋來測量各種物體變形狀態(tài)。試驗中將試件柵板貼在試件上，加載時試件柵與試件一起變形，變形后將基準(zhǔn)柵與試件柵貼在一起就能觀察到云紋圖，以此算出位移和轉(zhuǎn)角，進(jìn)一步求出應(yīng)變。式中：----線應(yīng)變、角應(yīng)變；

----基準(zhǔn)柵與試件柵的原始節(jié)距；

----平行云紋的間距；----云紋與基準(zhǔn)柵的夾角；

----試件柵與基準(zhǔn)柵的轉(zhuǎn)角。如考慮時間因數(shù)可得到應(yīng)變速率，應(yīng)用本構(gòu)關(guān)系可以求得應(yīng)力。RAL三、理論解析方法及有限元法簡介（7）其它數(shù)值方法：包括邊界元法(BEM,BoundaryElementMethod)，加權(quán)殘數(shù)法(WeightedResidualsMethod)，復(fù)合數(shù)值法(CombinedNumericalAnalysis)，變形模式法(DeformationModeMethod)等。邊界元法是繼有限元法之后發(fā)展起來的一種新的數(shù)值方法，它僅僅在定義域的邊界上劃分單元，用滿足控制方程的函數(shù)去逼近邊界條件，單元和未知數(shù)少，數(shù)據(jù)準(zhǔn)備簡單，但求解非線性問題時，遇到同非線性項對應(yīng)的區(qū)域積分，存在奇異性，使求解困難。加權(quán)殘數(shù)法是比有限元法和邊界元法更為普遍的數(shù)值計算方法。其出發(fā)點是把未知數(shù)按一組選定的試探函數(shù)展開，通過調(diào)整系數(shù)和函數(shù)，有選擇地給出方程的最佳解。結(jié)果與有限元法相近，計算時間較短。RAL三、理論解析方法及有限元法簡介復(fù)合數(shù)值法是日本學(xué)者木內(nèi)學(xué)首先提出的。其基本思想是把有限元法與其它方法想結(jié)合，既可得有限元法的詳細(xì)解，又可大幅度減少計算時間。變形模式法由辛平等人提出，是把3維變形分解為橫斷面上的2維變形和縱向延伸兩部分，同時把橫斷面劃分為若干個子區(qū)，在子區(qū)內(nèi)用有限元法求解橫向和高向速度，由最小能耗原理求解待定參數(shù)P，然后得到最終解。RAL三、理論解析方法及有限元法簡介（8）有限元法：有限元法首先在結(jié)構(gòu)分析中得到應(yīng)用，由于此時應(yīng)力--應(yīng)變是線性關(guān)系，求解過程最終轉(zhuǎn)化為線性矩陣。而在塑性加工領(lǐng)域中，由于邊界條件的復(fù)雜化，加工表面幾何形狀復(fù)雜且不斷變化，理論上難以確定。因為是大變形，表現(xiàn)為幾何上的非線性，應(yīng)力--應(yīng)變關(guān)系為非線性(雙非線性)。到上世紀(jì)八十年代后期，非線性有限元法的研究分為三大類：a)彈塑性有限元：對于非線性，用應(yīng)力-應(yīng)變增量方程，將其歸結(jié)為一系列線彈性問題求解，符合廣義虎克定律。b)剛塑性有限元：忽略彈性變形，把計算步距拉大，用小變形方法處理大變形，使計算機時縮短。c)粘塑性有限元：主要由于超塑性材料。RAL三、理論解析方法及有限元法簡介有限元法的基本原理是將求解未知場變量的連續(xù)介質(zhì)劃分為有限個單元，單元用節(jié)點連接，每個單元內(nèi)用插值函數(shù)表示場變量，插值函數(shù)由節(jié)點值確定，單元之間的作用由節(jié)點傳遞，建立物理方程。將全部單元的插值函數(shù)集成整體場變量方程組，然后進(jìn)行數(shù)值計算。RAL三、理論解析方法及有限元法簡介有限元的計算步驟如下：a)連續(xù)介質(zhì)的離散化。把求解的連續(xù)體劃分成很多單元，單元為三角形、四邊形等不同的幾何形狀。利用這些單元求解場變量。b)選擇插值函數(shù)。劃分單元后，選擇單元的插值函數(shù)形式，插值函數(shù)表示每個單元內(nèi)場變量的變化，通常選擇多項式形式，易于積分和微分。c)進(jìn)行單元分析，建立單元基本方程。根據(jù)所選插值函數(shù)建立單元模型和矩陣方程，方程的建立可選用直接法、變分法或加權(quán)剩余法。d)集成系統(tǒng)方程組。根據(jù)單元之間的相互關(guān)系，將單元方程有序地集成整體系統(tǒng)的方程組，并表示成矩陣形式。e)求解系統(tǒng)方程組。聯(lián)立求解方程組，求出場變量位置點值。f)進(jìn)行參量計算。根據(jù)問題的需要，計算各重要的參數(shù)。

RAL三、理論解析方法及有限元法簡介

有限元法在塑性加工領(lǐng)域的應(yīng)用中，有以下問題應(yīng)當(dāng)很好地加以解決：1)數(shù)學(xué)模型的建立：根據(jù)塑性加工工步的具體情況，將分析的問題轉(zhuǎn)化為一個數(shù)學(xué)模型，應(yīng)盡量符合實際情況，以提高模擬的精度。同時注意邊界條件，加載方式，控制參數(shù)的選擇等。2)有限元法計算時間較長，尤其是彈塑性有限元法，要進(jìn)行逐次迭代求解，而剛塑性有限元法相對計算時間較少。3)對初學(xué)者來說，尤其是自己編制有限元程序，時間較長，調(diào)試程序也較困難，往往只能解決某一方面或一局部問題，“一百人年”。因此國外大公司組織人才進(jìn)行商業(yè)性大型軟件開發(fā)，已達(dá)到較為完善的程度。我國也在這方面進(jìn)行了研究和開發(fā)，但有待于進(jìn)一步的完善。RAL四、有限元法在應(yīng)用過程中應(yīng)注意的問題計算機應(yīng)用能力外語能力：軟件使用專業(yè)知識：建立模型和分析問題RAL對同學(xué)們的能力要求1，軟件的發(fā)展概況ANSYS有限公司是由JohnSwanson博士創(chuàng)建于1970年，開發(fā)利用計算機技術(shù)進(jìn)行工程分析的軟件，ANSYS有限元程序是其主要產(chǎn)品。開發(fā)初期是用于電力工業(yè)，現(xiàn)已滿足從汽車、電子到宇航、化學(xué)等大多數(shù)工業(yè)領(lǐng)域的需要。其功能已為世界公認(rèn)。目前已有13000多商業(yè)用戶，40000多大學(xué)用戶。該軟件第一版僅提供熱分析和線性結(jié)構(gòu)分析，只能在大型上運行。從70年代早期，在程序中加入了非線性、子結(jié)構(gòu)及更多種類單元，考察了小型計算機及矢量圖形終端，將計算機輔助工程引入到ANSYS軟件。在70年代后期，加入了交互式操作系統(tǒng)，簡化了模型的生成與結(jié)果評價(前處理和后處理)，在分析之前用交互方式驗證模型的材料及邊界條件，并用交互方式檢查分析結(jié)果。RAL五、ANSYS有限元軟件CAE進(jìn)程至今，在X窗口環(huán)境下，基于Motif的圖形用戶界面(GUI)，給出直觀的途徑，提供了完整的聯(lián)機幫助及高級結(jié)構(gòu)非線性、電磁場、計算流體動力學(xué)、設(shè)計優(yōu)化、一般接觸面、自適應(yīng)網(wǎng)格劃分、大應(yīng)變/有限轉(zhuǎn)動和參數(shù)化建模等?；贛otif的菜單系統(tǒng)對話框、下拉式菜單和提示數(shù)據(jù)輸入和選擇功能。實體建模包括基于NURBS的幾何表示法、幾何體系和布爾運算。ANSYS能在所有計算機平臺和操作系統(tǒng)上運行，包括巨型機、工作站、小型機和個人計算機，還支持多窗口環(huán)境下圖形顯示選項。ANSYS可應(yīng)用到CAD系統(tǒng)生成的模型上，通過IGES作為幾何模型轉(zhuǎn)換工具，實現(xiàn)CAD接口，如Pro/FEA、ANSYS/AUTOFEA、ANSYS/UGFEA、ANSYS/CVFEA等，從軟件結(jié)構(gòu)上，ANSYS包括如下幾個方面：RAL1、軟件的發(fā)展概況1）用戶界面采用基于OSF/Motif標(biāo)準(zhǔn)的X窗口系統(tǒng)，輸入采用鼠標(biāo)、鍵盤或一起使用。提供了通用指令方法：菜單、對話框、工具桿、直接命令輸入。菜單由運行ANSYS程序?qū)ο嚓P(guān)的命令和操作功能組成，可使用戶迅速訪問，ANSYS共有六個菜單窗口：(1)實用菜單：包括ANSYS的實用功能，可在任意時刻切換到此菜單，為下拉式結(jié)構(gòu)，直接完成某一功能，并可完成多次動作。(2)主菜單：包括ANSYS的主要命令。為彈出式邊菜單結(jié)構(gòu)，其組成基于用戶使用ANSYS完成分析過程的順序，并且只能用于各自的處理器(MainMenu)。RAL1，軟件的發(fā)展概況RAL1，軟件的發(fā)展概況(3)菜單輸入：供用戶輸入ANSYS命令。同時顯示程序提示信息及瀏覽先前輸入的命令。可從log文件及其它文件中連接命令(ANSYSInput)。(4)圖形窗口：供顯示模型、分析結(jié)構(gòu)等圖形?？烧{(diào)整圖形窗口的大小(Graphics)。(5)輸出窗口：用于顯示ANSYS程序的響應(yīng)信息，在新界面下，始終可以訪問(OutputWindows)。(6)工具桿：用戶將常用命令或編寫的過程置于頂層菜單，訪問時只需一次點擊(ToolBar)。RAL1，軟件的發(fā)展概況RALMenu-FileRALMenu-ListRALMenu-PlotRALMenu-PlotCtrlsRALMenu-PreferencesRALMenu-PreprocessRALMenu-SolutionRALMenu-GeneralPostprocRALMenu-TimeHist

PostprocRALMenu-Help對話框是用戶選擇完整操作或設(shè)定參數(shù)的窗口，如”Pan,Zoom,Rotate”。由于工具桿(Toolbar)可設(shè)置的范圍寬，為提高效率，將常用命令或命令縮寫放入其中，可以用菜單、對話框和工具桿選擇和執(zhí)行命令，更加容易、直觀。如熟悉ANSYS命令，可直接用鍵盤輸入。命令一經(jīng)執(zhí)行，就在logfile中列出。將命令流保存到一個文件中，就可用于批處理，并在輸出窗口中訪問。ANSYS用戶手冊(ANSYSUser’sManual)全部內(nèi)容可聯(lián)機查閱，通過在線幫助索引中選取文本框或詞句搜索，可獲得文字、圖表等信息。RAL1，軟件的發(fā)展概況2）處理器ANSYS程序有一個前處理器、一個求解器和兩個后處理器，幾個如設(shè)計優(yōu)化處理器這樣的輔助處理器。前處理器允許用戶生成有限元模型，并規(guī)定在隨后求解中所需的選擇項。求解器用來施加載荷及邊界條件，然后求解。后處理器用于檢查求解結(jié)果，以評估模型及其它計算。3）數(shù)據(jù)庫ANSYS使用單獨的集中式數(shù)據(jù)庫存儲所有模型數(shù)據(jù)及求解結(jié)果。用前處理器將模型數(shù)據(jù)(實體模型、有限元模型幾何結(jié)構(gòu)、材料等)寫入數(shù)據(jù)庫中，利用求解器寫入載荷和求解結(jié)果，利用后處理器寫入處理結(jié)果數(shù)據(jù)。一旦數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)即為可用的。RAL1，軟件的發(fā)展概況4）文件格式用于數(shù)據(jù)傳輸、存儲程序等，包括數(shù)據(jù)庫文件、單元矩陣文件、圖形文件等，文件格式可為編碼格式或二進(jìn)制格式，缺省為二進(jìn)制格式，允許在硬件系統(tǒng)內(nèi)轉(zhuǎn)換。5）圖形交互式圖形是ANSYS程序的重要部分。主要是前處理器及后處理結(jié)果檢查中。包括：超級圖形功能顯示表面信息(10倍于普通圖形速度)；模型上邊界條件的顯示；結(jié)果等值線顯示；可控模型不連續(xù)界面處結(jié)果的平均；查詢光標(biāo)點處數(shù)據(jù)；變形圖；同時顯示殼頂、底面結(jié)果；鋼筋混凝土單元開裂情況及壓碎部位；

RAL1，軟件的發(fā)展概況時間-結(jié)果曲線；通用顯示控制（變焦、放大、旋轉(zhuǎn)）；橡皮筋技術(shù)；多窗口；隱藏線、剖面及透視；陰影光源（Z—buffer）；邊緣清晰顯示；收縮顯示；重疊顯示；256色；三維體的梯度、等值面、粒子流蹤跡、立體切片；動畫支持；大多數(shù)圖元的色彩說明（單元、線、面、體、邊界條件等）；透明顯示（針對單元實體模型）；優(yōu)化分析靈敏度及變量曲線；復(fù)合材料的層和方向；背景色彩……。

RAL1，軟件的發(fā)展概況2前處理用于定義求解所需數(shù)據(jù)，可選擇坐標(biāo)系和單元類型，定義實常數(shù)和材料特性，生成實體模型，劃分網(wǎng)格，控制節(jié)點和單元及定義耦合和約束方程。運行統(tǒng)計模塊能計算出預(yù)期波動，文件大小和內(nèi)存需求。ANSYS中使用坐標(biāo)系定義空間幾何結(jié)構(gòu)位置，定義自由度及材料特性方向，提供笛卡兒、柱、球、橢球、環(huán)坐標(biāo)等。用戶輸入數(shù)據(jù)為數(shù)據(jù)庫一部分，由表構(gòu)成——坐標(biāo)系表、單元類型表、材料特性表、關(guān)鍵點表、節(jié)點表、載荷表等。通過表項編號引用。選擇模型數(shù)據(jù)另一方法是將模型分組，以不同顏色顯示組元。提供了實體建模和直接生成。RAL2，前處理①實體建模：ANSYS前處理把幾何特性和邊界條件定義與有限元網(wǎng)格生成分開進(jìn)行。首先由用戶描述實體模型的幾何結(jié)構(gòu)，然后對模型劃分網(wǎng)格，以定節(jié)點、單元。有兩種方法：自頂向下和自底向上。用光標(biāo)以動態(tài)模式移動工作平面給體素定位及定向。且均能使用布爾運算建立復(fù)雜實體模型。ANSYS提供拖拉、拉伸、旋轉(zhuǎn)、移動或拷貝實體模型圖元功能。包括圓弧構(gòu)造、切線構(gòu)造、旋轉(zhuǎn)面或體生成等。在實體建模中，所有線均用非均勻有理及樣條（NURBS）表示。使得蒙皮（或者放樣）的表面構(gòu)造技術(shù)更容易?？煽焖俳⒆兘孛鎻?fù)雜形狀模型，如船殼、轎車車體等。提供強有力的模型生成工具，如鼠標(biāo)拾取、橡皮筋技術(shù)和工作平面。RAL2，前處理一旦模型生成完畢，ANSYS提供三種網(wǎng)格劃分方法：映象網(wǎng)格劃分、自由網(wǎng)格劃分和自適應(yīng)網(wǎng)格劃分。映象網(wǎng)格劃分時，選擇合適的單元屬性和網(wǎng)格控制、生成網(wǎng)格由四邊形和六邊形組成。自由劃分時，ANSYS自動生成一組最合適的節(jié)點和單元。對2D，生成四邊形和三角形混合元。對3D，用戶可控制網(wǎng)格密度。自適應(yīng)網(wǎng)格劃分是程序通過一系列解法自動生成網(wǎng)格?？捎妙A(yù)先些好的宏來處理，該方法可用于線性靜力結(jié)構(gòu)或熱穩(wěn)態(tài)分析，能同時響應(yīng)多種載荷條件。ANSYS允許用戶修改模型。對面-面接觸問題，采用接觸單元處理。某些接觸能用耦合或約束方程建立模型。ANSYS實體建模模塊和ANSYS參數(shù)設(shè)計語言（APDL）一起使用，適合優(yōu)化設(shè)計；以物體尺寸指定為變量，當(dāng)物體形狀變化時，有限元模型同樣變化。

RAL2，前處理②直接生成：借助于直接生成方法在前處理中，通過詳細(xì)說明每個節(jié)點位置及單元大小、形狀和連通性定義模型。允許用戶拷貝、反射、按比例給定節(jié)點和單元。該方法適合于線模型及有規(guī)則幾何結(jié)構(gòu)的小模型。ANSYS允許用戶在直接生成和實體建模間進(jìn)行切換。RAL2，前處理3求解在求解階段，用戶先指定分析類型、分析選項、載荷數(shù)據(jù)、載荷步，然后求解、分析類型包括：結(jié)構(gòu)、熱、電磁場、電場、靜電、流體、CFD和耦合場分析。各種類型又包括幾種特定的分析類型。并指定分析選項。載荷數(shù)據(jù)和約束構(gòu)成模型邊界條件。載荷數(shù)據(jù)包括：自由度約束、點載荷、面、體及慣性載荷。特定載荷隨分析類型而變化。載荷步的設(shè)置可逐漸從前一載荷步的變化而來或跳到新值。后一種在瞬間分析中模擬沖擊載荷。載荷步選項設(shè)置：輸出控制、收斂性及通用載荷控制。指定的約束限制了所有選擇節(jié)點上可應(yīng)用的自由度。可允許用戶改變材料特性和實常數(shù)，重新激活單元。指定主自由度及定義間隙條件。然后自動求解，優(yōu)化求解方程。求解過程是：分析系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型離散區(qū)域（單元）有限節(jié)點連接。主要未知數(shù)是模型中每個節(jié)點的自由度。包括位移、轉(zhuǎn)角、溫度、壓力、速度。電壓或磁勢，通過附在節(jié)點上的單元來定義。相應(yīng)建立剛度、質(zhì)量或阻尼矩陣，然后組裝，求解聯(lián)立方程組。RAL3，求解求解器有兩類：一類直接求解器，如波前求解器（默認(rèn)），計算的是一系列方程組的精確解。而迭代求解器通過調(diào)整矩陣得到近似解。ANSYS提供兩個迭代求解器：有條件共軛梯度（PCG）求解器和Jacob共軛梯度（JCG）求解器。一般說來，波前求解器對中小規(guī)模問題很有效，而對規(guī)模大復(fù)雜問題應(yīng)用迭代求解器。PCG求解器是唯一能解決約束方程和殼單元的迭代求解器。對大型問題，求解時間快幾十倍，實現(xiàn)了系統(tǒng)級的并行處理。兩個迭代求解器對勢場系統(tǒng)和具有對稱、稀疏、正定矩陣的大問題更有效。以上均為通用求解器，還有專用求解器，如對線性問題的快速線性求解器，對電磁場的諧響應(yīng)分析用的快速迭代求解器和分快Lanzcos求解器。ANSYS程序每種分析類型都建立在一個控制方程上。RAL3，求解4分析類型1)結(jié)構(gòu)靜力分析：用來求解外加載荷引起的位移、應(yīng)力和應(yīng)變、力。適用于求解慣性及阻尼時間等相關(guān)作用對結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響不顯著的問題。且同樣能包括非線性如塑性、蠕變、膨脹、大變形、大應(yīng)變及接觸面、非線性靜力分析通常通過逐漸施加載荷來完成，以獲得精確解?？刂品匠虨椋?/p>

——結(jié)構(gòu)剛度矩陣；——位移向量；——載荷向量，包括集中力、熱載荷、壓力等。傳統(tǒng)用h—方法，它提高求解精度通過加密網(wǎng)格實現(xiàn)，且驗證求解精度需重新劃分網(wǎng)格，重新計算。P方法則通過提高多項式階次實現(xiàn)，且能控制求解精度，不需要劃分網(wǎng)格。RAL4，分析類型RAL4，分析類型2)結(jié)構(gòu)動力分析：用于求解隨時間變化的載荷對結(jié)構(gòu)或部件的影響。此時要考慮隨時間變化的阻尼和慣性的影響，例如：變化力（旋轉(zhuǎn)機械）、沖擊力（爆炸）、隨機力（地震）及其它瞬態(tài)力的作用。通用運動方程：

——質(zhì)量矩陣；——阻尼矩陣；——剛度矩陣；

——節(jié)點加速度向量；——節(jié)點速度向量；

——位移向量；——載荷向量。ANSYS可求解的動力分析包括：瞬態(tài)動力、模態(tài)、諧波相應(yīng)、響應(yīng)譜及隨機振動等。RAL4，分析類型3)結(jié)構(gòu)屈曲分析：用于確定結(jié)構(gòu)失穩(wěn)的載荷，在穩(wěn)定載荷下是否失穩(wěn)。對于確定承載結(jié)構(gòu)如橋梁、塔的穩(wěn)定性極為重要、分析分為線性(特征值)屈曲和非線性屈曲。線性屈曲用來計算因壓應(yīng)力而導(dǎo)致結(jié)構(gòu)抵抗橫向載荷能力降低的強化效應(yīng)。在某一載荷下，這種負(fù)的應(yīng)力剛度超過線性結(jié)構(gòu)剛度，造成結(jié)構(gòu)屈曲。線性屈曲不考慮初始缺陷和非線性行為。更精確的確定屈曲載荷，應(yīng)使用非線性屈曲分析。RAL4，分析類型4)結(jié)構(gòu)非線性分析：結(jié)構(gòu)非線性，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或部件的響應(yīng)隨外載荷不成比例變化。實際上，所有結(jié)構(gòu)本質(zhì)上均為非線性。ANSYS可求解靜態(tài)和瞬態(tài)非線性問題。非線性靜態(tài)分析將載荷分解成一系列遞增的載荷步，且在每一載荷步內(nèi)進(jìn)行一系列線性逼近以達(dá)到平衡。每次線性逼近需對方程進(jìn)行一次求解（即平衡迭代）。瞬態(tài)情況包括慣性影響的時間積分。在非線性分析中，結(jié)構(gòu)剛陣和載荷向量依賴于求解，是未知的。為此ANSYS使用基于Newton—Raphon的迭代過程。用一系列線性近似值逐漸收斂于實際的非線性解。Newton—Raphon方程如下：RAL4，分析類型

——由第i－1次迭代的變形形狀得到的切向剛度矩陣

——位移向量增量；，——當(dāng)前位移向量；——外載荷向量；——第i－1次迭代位移的R—P存儲載荷。每個子步載荷的劃分和最大平衡迭代數(shù)均由用戶控制。平衡迭代到收斂或最大迭代數(shù)為止。ANSYS具有載荷步自動劃分功能，獲得收斂解。用戶僅需給定最終載荷及最小、最大步長、同時提供了其它收斂增強功能。如預(yù)測、二分、線性搜索和自適應(yīng)下降等。ANSYS可考慮多種非線性影響，分為材料、幾何和單元非線性。

RAL4，分析類型①材料非線性：當(dāng)應(yīng)力與應(yīng)變不成比例時，存在材料非線性。ANSYS可用非線性應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系表征塑性、多線性、彈性、超彈性及應(yīng)變與其它因素有關(guān)的粘塑性、蠕變、粘彈性等。非線性材料性質(zhì)用Newton—Raphon方法解決。對塑性材料性質(zhì)，必須考慮三個概念：屈服準(zhǔn)則、流動法則和硬化定律。ANSYS可使用三個屈服準(zhǔn)則之一，即Vonmises，修正的Vonmises和Drucker

proger。形式如下：

其中為應(yīng)力張量分量標(biāo)量形式的等效應(yīng)力，為參考應(yīng)力。對應(yīng)變量與塑性相關(guān)與否，形式不同。RAL4，分析類型一旦發(fā)生屈服，流動法則確定塑性應(yīng)變的方向和大小:其中—塑性應(yīng)變增量；Q（塑性勢）——確定應(yīng)變方向的應(yīng)力分量標(biāo)量函數(shù)。硬化定律確定塑性變形時，材料表面屈服的變化。ANSYS有兩種硬化表達(dá)形式：各向同性硬化和運動硬化。運動硬化指由于拉伸屈服強度增加，而使壓縮屈服強度相應(yīng)減少，即稱作Bauschinger效應(yīng)。三者確定組合可描述唯一的塑性行為。ANSYS可模擬：僅線性運動硬化，多線性運動硬化，雙線性各向同性，多線性各向同性；各向異性、Drucker—Proger、Anard、用戶定義的選擇項等。RAL4，分析類型雙線性和多線性運動硬化可描述金屬材料，用于小變形區(qū)域，采用修正的Vov

mises準(zhǔn)則和PrandH—Rouss流動法則。忽略Bauschinger效應(yīng)。Drucker—Prager描述顆粒材料，如巖石、混凝土或泥土；Anarid描述充滿時金屬的行為（也可用于低溫），僅用于粘塑性單元；超彈性表示近似不可壓或橡膠等大變形行為；Blatz—ko函數(shù)適用于可壓縮泡沫類—聚氨脂橡膠材料。此外，用戶可自己建立模型，定義任何真實非線性材料性質(zhì)，用FORTRAN子程序與ANSYS連接。粘彈性是與時間相關(guān)的彈性應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系。表征粘性流動材料和加熱的玻璃，由Maxwell模型表示?？捎肰ISCO88、VISCO89單元。RAL4，分析類型②幾何非線性：當(dāng)結(jié)構(gòu)位移顯著地改變剛度時，視為幾何非線性。ANSYS可解決如下幾類：大應(yīng)變、大變形、應(yīng)力硬化和旋轉(zhuǎn)軟化。大應(yīng)變幾何非線性解決的的局部變形?？勺鳛榻Y(jié)構(gòu)變形出現(xiàn)，ANSYS大轉(zhuǎn)動和一致切向剛度功能可用于梁和殼單元。大變形表示由于結(jié)構(gòu)變形導(dǎo)致單元空間方向變化引起總結(jié)構(gòu)剛度變化。對大應(yīng)變和大變形，剛度受位移影響。應(yīng)力硬化解決由應(yīng)力引起的剛度增加，而旋轉(zhuǎn)軟化是針對由物體變形引起的剛度減少，如汽輪機葉片在平面的旋轉(zhuǎn)。RAL4，分析類型③單元非線性：非線性單元是其本身具有非線性行為的單元。表現(xiàn)為由于狀態(tài)變化而引起的剛度突變。ANSYS單元庫中包括如下非線性單元：一般接觸表面單元：允許表面間有顯著的滑動和載荷傳輸。可指定摩擦，自動計算接觸剛度（ConTAC48和ConTAC49）。界面單元：表示具有有限點對點接觸或有顯著滑動的點對地接觸?？砂ū砻婺Σ粒–onTAC12，ConTAC52，ContAC26）。加筋實體單元：表示混凝土、巖石或最多三組不同方向場強的復(fù)合材料。單元實體可破壞、斷裂、塑變等。而單元增強材料可包括塑變和蠕變（Solid65）非線性阻尼：一縱向或扭轉(zhuǎn)的彈簧。（Combin14）。RAL4，分析類型非線性彈簧：具有守恒或不守恒響應(yīng)變剛度彈簧。（Combin39）拉/壓桿：表示索纜（僅拉）或間隙（僅壓）的雙線性彈簧。（LINK10）翹曲殼單元：薄膜殼單元，受壓后折疊或翹曲。（SHELL41）控制單元：由質(zhì)量、阻尼、滑動影響構(gòu)成的單元，表示機械減震器，摩擦離合器，恒通器，減震閥，電開關(guān)等。（COMBIN37）RAL4，分析類型5)高度非線性：通過ANSYS與LS-DYNA集成，解決高度非線性結(jié)構(gòu)問題，這種顯式解法不用形成剛陣，適于解決接觸大變形及材料非線性問題，能夠模擬一些工業(yè)過程。應(yīng)用范圍：碰撞模擬——汽車、飛機、火車、船舶；金屬成形——輥壓、擠壓，旋壓、超塑、沖壓、深沖；金屬切割，鳥撞問題，噴氣發(fā)動機漿葉外殼；容器設(shè)計——船舶容器，盒狀結(jié)構(gòu)及蜂窩狀材料；汽車零件制造，電子元件，穿透問題，玻璃成形；塑料、壓塑及吹塑成形；生物藥學(xué)中的應(yīng)用；點焊、鉚接、栓接結(jié)構(gòu)；消費品設(shè)計；地震；RAL4，分析類型材料模型：彈性——各向同性，正交各向異性，各向異性，破壞材料；彈塑性——各向同性彈塑性，破壞材料；塑性——Jonson-Cook，與應(yīng)變相關(guān)塑性，超塑性、Hill各向異性合成橡膠——Mooney-Rivlin、Blatz-ko。泡沫模型——蜂窩狀、各向同性、正交異性、失效、聚胺脂材料玻璃——線性粘彈性單元庫：四邊形薄殼單元，三角形殼單元，六面體厚殼單元，塊單元，梁單元，及其它如兩點架子、繩索、彈簧元、阻尼單元、質(zhì)量單元、剛體單元等、每種單元中又有多種選擇。RAL4，分析類型載荷和約束：集中力、壓力、體力、重力和循環(huán)邊界。接觸：具有二十多種不同選擇的約束和罰函數(shù)法：變形體之間的接觸；變形體中的單面接觸；變形體與剛體之間的接觸；接觸間的重定義：包括與剛體墻的接觸；被約束于曲面；殼邊約束于殼面上，折疊、侵蝕接觸、邊與邊的接觸；摩擦模型：靜摩擦、動摩擦、粘性摩擦自適應(yīng)性：可以自動網(wǎng)格劃分，包括：自適應(yīng)選項，誤差標(biāo)準(zhǔn)，網(wǎng)格細(xì)分，子循環(huán)。LS－DYNA3D功能：汽車中氣袋，安全袋；焊接模擬；熱載(隨溫度變化材料特性)，流體與結(jié)構(gòu)的相互作用——聲學(xué)、流體動力學(xué)；地質(zhì)學(xué)的模擬；流體；爆炸載荷；用戶定義的材料與摩擦。RAL4，分析類型6)靜力或動力運動學(xué)分析：它涉及運動而不考慮力或質(zhì)量，可以描述剛性或柔性體。提供了二維彈性梁單元(BEAM3)，三維鉸接單元(COMBIN7)，線性傳動單元(LINK11)等。7)熱分析：ANSYS可處理三類熱傳遞：傳導(dǎo)、對流（自由和強迫）、輻射，可用于穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)，線性或非線性分析，其熱傳導(dǎo)控制方程為：其中——比熱矩陣；——節(jié)點溫度的時間導(dǎo)數(shù)；——節(jié)點溫度向量；——有效熱傳導(dǎo)矩陣；——有效的節(jié)點熱流向量。ANSYS程序可用于分析：穩(wěn)態(tài)、瞬態(tài)、物態(tài)變化（相交）、熱—結(jié)構(gòu)耦合。RAL4，分析類型①穩(wěn)態(tài)：分析結(jié)構(gòu)內(nèi)的均衡溫度分布或確定穩(wěn)態(tài)熱流率，可施加的載荷包括對流表面，熱流密度，熱流率，熱生成率和給定溫度。分?jǐn)?shù)可為線性或非線性。在線性穩(wěn)態(tài)熱傳遞分析中，不考慮熱質(zhì)量（比熱）影響或與溫度相關(guān)材料特性。即，為常數(shù)，則控制方程為：，它適用于熱傳導(dǎo)和線性對流熱傳遞。在非線性穩(wěn)態(tài)熱傳遞分析中，時間相關(guān)影響（熱質(zhì)量）不予考慮。但材料特性（包括對流膜系數(shù)）可隨溫度變化，且伴隨輻射影響。在熱分析中，輻射可用三種方式定義：輻射連接單元表示兩點間輻射，表面影響單元用于表面和點間輻射，輻射矩陣生成器用于多個表面接受和輻射熱的問題。RAL4，分析類型非線性分析中的熱傳導(dǎo)矩陣可表示為溫度函數(shù)，且必須利用迭代方式求解。在ANSYS中，是基于Nenton-Raphson方法，用一系列線性矩陣方程求解，以獲得收斂的非線性解。非線性穩(wěn)態(tài)方程：。對線性和非線性穩(wěn)態(tài)分析，結(jié)果數(shù)據(jù)用節(jié)點溫度和熱流率表示。在后處理階段用這些數(shù)據(jù)產(chǎn)生模型的溫度等值（等溫）線表示。RAL4，分析類型②瞬態(tài)分析用于確定結(jié)構(gòu)中作為時間函數(shù)的溫度分布，或預(yù)測結(jié)構(gòu)中熱傳遞率和熱存儲率?？墒蔷€性或非線性的。載荷同穩(wěn)態(tài)分析情況。比熱作為材料特性輸入，用于考慮熱存儲影響。其控制方程必須對時間積分：。通過Crank-Nichalson/Enler積分方法完成。方程在瞬態(tài)的離散時間點上求解，時間步長由用戶給定。程序也具有自動時間步長功能。求解后可輸出任何時間點溫度等值圖及特定點的溫度—時間曲線和其它數(shù)據(jù)。RAL4，分析類型③相變：解決熱傳遞過程中材料的固化和溶解。用于許多領(lǐng)域，如連續(xù)金屬成形過程或太陽能存儲系統(tǒng)。相變時釋放或吸收的能量（潛熱）須在物態(tài)變化（相變）分析中考慮。ANSYS中通過把材料的熱焓定義為溫度的函數(shù)來實現(xiàn)。相變求解采用與瞬態(tài)熱分析相同的方法。結(jié)果也可用于后處理。用等值線或動畫顯示溫度的變化情況。RAL4，分析類型④熱—結(jié)構(gòu)耦合分析：用于確定溫度分布對模型結(jié)構(gòu)響應(yīng)的影響。溫度載荷可單獨施加，或用其它機械載荷一起施加。ANSYS中有兩種連接熱傳遞和結(jié)構(gòu)分析的方法：第一種是先后進(jìn)行兩種分析，先使用熱分析求解給定熱傳遞邊界條件下模型內(nèi)溫度分布，然后將溫度解作為載荷，通過前處理和求解階段，施加到結(jié)構(gòu)分析的同一模型上。第二種是熱—結(jié)構(gòu)聯(lián)立求解。利用具有溫度和位移自由度的耦合場單元（PlanE13，Solid5和Solid98）求解。用戶使用這些單元構(gòu)造模型，指定熱和結(jié)構(gòu)邊界條件，迭代計算熱解和結(jié)構(gòu)解，熱—結(jié)構(gòu)聯(lián)立求解。另一途徑是用Contac48和Contac49單元，它們允許熱傳遞通過接觸表面。當(dāng)表面上接觸時，開始傳遞熱量。這種聯(lián)立求解，使耦合復(fù)雜的熱傳遞和熱結(jié)構(gòu)問題成為可能。如用于分析高頻或低頻加熱時，經(jīng)歷熱—結(jié)構(gòu)變形耦合的雙金屬條。由于兩種材料不同的膨脹率，可能產(chǎn)生幾何變形。RAL4，分析類型8)其它場分析：①電磁場分析：用于分析高頻或低頻電磁場不同方面問題，如電感、磁通密度、磁力線、力、能量損失和其它現(xiàn)象。可分析螺線管、調(diào)節(jié)器、馬達(dá)、永磁設(shè)備、變壓器等設(shè)備和部件?？蛇M(jìn)行靜磁場和隨時間變化的磁場分析。②電場分析：研究電場中電流傳導(dǎo)和靜電分析。包括電流密度、電場強度、電壓分布、電通量密度、傳導(dǎo)的焦耳熱、電容等?？捎糜陔娏鳠醾鲗?dǎo)和靜電分析（確定由電荷分布或電勢降造成的電場和電標(biāo)量勢分布）。③流體流動分析：研究給定系統(tǒng)內(nèi)液體或氣體的流量、壓力、溫度分布。類型可為穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)，ANSYS能進(jìn)行計算流體動力學(xué)CFD，管流和聲學(xué)分析，包括序貫耦合分析或標(biāo)準(zhǔn)管流分析）。RAL4，分析類型④耦合場分析：適用于熱—結(jié)構(gòu)、磁—熱、磁—結(jié)構(gòu)、流體流動—熱、流體—結(jié)構(gòu)、熱—電、電磁及壓電耦合、即可用直接耦合法，也可用間接耦合法建立模型。⑤用于分析三維結(jié)構(gòu)對AC、DC及任何隨時間變化的電勢機械載荷的響應(yīng)，如振流器、振蕩器、諧振器、麥克風(fēng)等。⑥ANSYS通過把部分單元等效為一個等效單元，改善求解運算時間或提高建模效率。即通過矩陣凝聚，生成超單元。⑦允許把模型中某一局部與結(jié)構(gòu)其余部分分開，重新劃分網(wǎng)格，進(jìn)行更詳細(xì)分析。以獲得特定區(qū)域的更精確解。RAL4，分析類型9)材料特性：可定義不隨溫度變化的各向同性材料和各向異性材料及隨溫度的變化的材料。ANSYS建立了鋼、鋁、銅等10余種材料庫，只要選定型號即可。隨溫度變化的材料特性定義有兩種：一種是定義溫度與特性關(guān)系表，通過表的插值求當(dāng)前單元溫度特性值。另一種是定義溫度的四階多項式函數(shù)，ANSYS將特性曲線換成溫度—特性表。溫度特性表存儲在ANSYS函數(shù)數(shù)據(jù)庫中，可對之進(jìn)行修改、顯示、處理。各種類型的線性材料特性如下：RAL4，分析類型對結(jié)構(gòu)分析：彈性（楊氏）模量、熱膨脹系數(shù)、參考溫度、泊松比、質(zhì)量密度、摩擦系數(shù)、剪切模量、材料阻尼。對熱分析：比熱、熱焓、導(dǎo)熱系數(shù)、對流系數(shù)、熱輻射系數(shù).對流體分析：粘度、導(dǎo)熱系數(shù)、密度、比熱。對電場分析：電阻率、介電常數(shù)。對電磁分析：材料B—H曲線，永久磁B—H曲線、相對導(dǎo)磁率、永久磁矯頑力。對壓電分析：壓電矩陣、彈性剛度矩陣、絕緣矩陣。RAL5，單元庫5單元庫ANSYS單元庫中有100多種單元類型，單元分為二維或三維，并可具有點、線、面或體的形式。可選用線性或二次（帶邊中節(jié)點）單元，以提高單元網(wǎng)格精度，如需要，可刪掉單元邊上的中間節(jié)點。大多數(shù)單元允許恰當(dāng)?shù)膯卧d荷，如壓力、溫度、對流等，求解時計入相應(yīng)的載荷向量。大多數(shù)也可計入慣性載荷（重力）。所有單元均可允許節(jié)點載荷（力、溫度、位移），還可連入面效應(yīng)單元（SURF19、SURF22）施加。大多數(shù)單元允許使用死活選擇，即在求解時激活或不激活單元對總剛陣的貢獻(xiàn)。許多結(jié)構(gòu)和熱單元有誤差估算能力。RAL5，單元庫①表中單元分為幾組：結(jié)構(gòu)單元——用于靜力和動力分析；(Structural)熱單元——穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)熱傳遞分析；(Thermal)流體單元——用于流體流動，計算流體動力學(xué)、聲學(xué)及容器內(nèi)流體的分析；(Fluid)磁單元-用于靜力、諧波及瞬態(tài)磁分析；(Electromagenets)耦合場分析——一種或多種耦合效應(yīng)分析；(Coupled)通用單元——用于幾種分析類型；(General)無限單元——模擬場和無限介質(zhì)。(Infinite)RAL5，單元庫②給出簡短單元描述：標(biāo)題；名字、含有前綴和唯一的編號；典型的節(jié)點數(shù)；可應(yīng)用的建模空間（2D或3D）；每個節(jié)點自由度（DOF）；能力描述；性能表（包括單元幾何、材料及單元非線性、單元死活選項、誤差估算能力）；RAL5，單元庫③單元特性編寫：LD：大變形；LS：大應(yīng)變；S：應(yīng)力鋼化；P：塑性；C：蠕變；SW：膨脹；N：非線性單元；B：生和死；E：誤差評估；A：自適應(yīng)離散；U：非對稱矩陣：④其它符號：UX、UY、UZ：平動位移DOF；ROTX、ROTY、ROTZ：旋轉(zhuǎn)位移DOF；TEMP：溫度DOF；PRES：壓力DOF；

VOLT：電壓DOF；AX、AY、AZ：矢量磁勢DOF；MAG：標(biāo)量磁勢DOF；VX、VY：速度DOF；Axisym：軸對稱；單元實例：

3-D8NodeSolidSolid458Node3-DDOF:UX,UY,UZGeneralapplicationto3DsolidmodelsFeatures:LD,LS,S,P,C,SW,B,ARAL5，單元庫RAL6，后處理6后處理用戶可在后處理中顯示求解階段的計算結(jié)果并對其進(jìn)行運算。包括位移、溫度、應(yīng)力、速度、及熱流。輸出形式有圖形顯示和數(shù)據(jù)列表兩種。采用交互式處理，圖形可輸出到顯示設(shè)備或繪圖儀上。由于每步結(jié)果作為數(shù)據(jù)集存在結(jié)果文件中，數(shù)據(jù)庫最終結(jié)果可直接后處理。每個數(shù)據(jù)集可用的數(shù)據(jù)量和類型由完成的分析類型和求解選項來控制。后處理訪問數(shù)據(jù)集有兩種：一是用通用后處理器POST1檢查整個模型的某一部分中任意一個特定數(shù)據(jù)集的結(jié)果；二是用時間歷程后處理器POST26跨數(shù)據(jù)集檢查選出的部分模型數(shù)據(jù)。采用交互方式，方便對數(shù)據(jù)庫操作。RAL6，后處理1)ANSYS通用后處理器（POST1）在通用后處理器中，數(shù)據(jù)集中的數(shù)據(jù)可以選擇分類，算術(shù)運算，同另一子步數(shù)據(jù)集組合，列表或圖形顯示。從結(jié)果文件把數(shù)據(jù)集讀入后處理數(shù)據(jù)庫有幾種選擇項?？赏ㄟ^載荷步、子步編號、時間或頻率來識別?？梢杂檬髽?biāo)或其它設(shè)備在圖形上拾取節(jié)點或單元進(jìn)行操作。列表器給分析報告和結(jié)果提供了方便?？砂磻?yīng)力、位移、壓力等對結(jié)果重新排序，并可打印表頭等，用戶可方便的加以控制。RAL6，后處理