ANSYS 软件

  ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用有限元分析(FEA)软件,是世界范围内增长最快的计算机辅助工程(CAE)软件,能与多数计算机辅助设计(CAD,computer Aided design)软件接口,实现数据的共享和交换,如Creo, NASTRAN, Alogor, I-DEAS, AutoCAD等。是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。ANSYS功能强大,操作简单方便,现在已成为国际最流行的有限元分析软件,在历年的FEA评比中都名列第一。目前,中国100多所理工院校采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。
  技术种类
  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),有限差分法(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、流体力学、电路学、电磁学、热力学、声学、化学化工反应等。
  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。
软件主要包括三个部分:前处理模块,分析计算模块和后处理模块。
  前处理模块提供了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。
  软件提供了100种以上的单元类型,用来模拟工程中的各种结构和材料。该软件有多种不同版本,可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上,如PC,SGI,HP,SUN,DEC,IBM,CRAY等。
  开发应用
  ANSYS日前宣布推出业界领先的工程设计仿真软件最新版ANSYS 16.0,其独特的新功能,为指导和优化产品设计带来了最优的方法和提供了更加综合全面的解决方案。工程仿真软件ANSYS 16.0在结构,流体,电磁,多物理场耦合仿真、嵌入式仿真技术各方面都有重要的进展。
  ■能实现电子设备的互联
  电子设备连接功能的普及化、物联网发展趋势的全面化,需要对硬件和软件的可靠性提出更高的标准。最新发布的ANSYS 16.0,提供了众多验证电子设备可靠性和性能的功能,贯穿了产品设计的整个流程,并覆盖电子行业全部供应链。在ANSYS 16.0中,全新推出了“ANSYS电子设计桌面”(ANSYS Electronics Desktop)。在单个窗口高度集成化的界面中,电磁场、电路和系统分析构成了无缝的工作环境,从而确保在所有应用领域中,实现仿真的最高的生产率和最佳实践。ANSYS 16.0 中另一个重要的新功能是可以建立三维组件(3D Component)并将它们集成到更大的装配体中。使用该功能,可以很容易地构建一个无线通信系统,这对日益复杂的系统设计尤其有效。建立可以直接仿真的三维组件,并将它们存储在库文件中,这样就能够很简便地在更大的系统设计中添加这些组件,而无需再进行任何激励、边界条件和材料属性的设置,因为所有的内部细节已经包含在三维组件的原始设计之内。
  ■仿真各种类型的结构材料
  减轻重量并同时提升结构性能和设计美感,这是每位结构工程师都会面临的挑战。薄型材料和新型材料是结构设计中经常选用的,它们也会为仿真引入一些难题。金属薄板可在提供所需性能的同时最大限度地减少材料和重量,是几乎每个行业都会采用的“传统”材料,采用ANSYS 16.0 ,工程师能够加快薄型材料的建模速度,迅速定义一个完整装配体中各部件的连接方式。ANSYS 16.0 中提供了高效率的复合材料设计功能,以及实用的工具,便于更好地理解仿真结果。
  ■简化复杂流体动力学工程问题
  产品变得越来越复杂,同时产品性能和可靠性要求也在不断提高,这些都促使工程师研究更为复杂的设计和物理现象。ANSYS 16.0不仅可简化复杂几何结构的前处理工作流,同时还能提速多达40%。工程师面临多目标优化设计时,ANSYS 16.0通过利用伴随优化技术和可实现高效率多目标设计优化,实现智能设计优化。新版ANSYS 16.0除了能简化复杂的设计和优化工作,还能简化复杂物理现象的仿真。对于船舶与海洋工程应用,工程师利用新版本可以仿真复杂的海洋波浪模式。旋转机械设计工程师(压缩机、水力旋转机械、蒸汽轮机、泵等)可使用傅里叶变换方法,高效率地获得固定和旋转旋转机械组件之间的相互作用结果。
  ■基于模型的系统和嵌入式软件开发

  基于系统和嵌入式软件的创新在每个工业领域都有非常显著的增长。各大公司在该发展趋势下面临着众多挑战,尤其是如何设计研发这些复杂的系统。ANSYS 16.0面向系统研发人员及其相应的嵌入式软件开发者提供了多项新功能。针对系统工程师,ANSYS 16.0具备扩展建模功能,他们可以定义系统与其子系统之间复杂的操作模式。随着系统变得越来越复杂,它们的操作需要更全面的定义。系统和软件工程师可以在他们的合作项目中可以进行更好的合作,减少研发时间和工作量。ANSYS 16.0增加了行为图建模方式应对此需求。在航空领域,ANSYS 16.0针对DO-330的要求提供了基于模型的仿真方法,这些工具经过DO-178C验证,有最高安全要求等级。这是首个面向全新认证要求的工具。


  分析类型  ansys分析实例 

  1.结构静力分析

  用来求解外载荷引起的位移、应力和力。静力分析很适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不显著的问题。ANSYS程序中的静力分析不仅可以进行线性分析,而且也可以进行非线性分析,如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。
  2.结构动力学分析
  结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。与静力分析不同,动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻尼和惯性的影响。ANSYS可进行的结构动力学分析类型包括:瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。
  3.结构非线性分析
  结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。ANSYS程序可求解静态和瞬态非线性问题,包括材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。
  4.动力学分析
  ANSYS程序可以分析大型三维柔体运动。当运动的积累影响起主要作用时,可使用这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性,并确定结构中由此产生的应力、应变和变形。
  5.热分析
  程序可处理热传递的三种基本类型:传导、对流和辐射。热传递的三种类型均可进行稳态和瞬态、线性和非线性分析。热分析还具有可以模拟材料固化和熔解过程的相变分析能力以及模拟热与结构应力之间的热-结构耦合分析能力。
  6.电磁场分析
主要用于电磁场问题的分析,如电感、电容、磁通量密度、涡流、电场分布、磁力线分布、力、运动效应、电路和能量损失等。还可用于螺线管、调节器、发电机、变换器、磁体、加速器、电解槽及无损检测装置等的设计和分析领域。
  7.流体动力学分析
  ANSYS流体单元能进行流体动力学分析,分析类型可以为瞬态或稳态。分析结果可以是每个节点的压力和通过每个单元的流率。并且可以利用后处理功能产生压力、流率和温度分布的图形显示。另外,还可以使用三维表面效应单元和热-流管单元模拟结构的流体绕流并包括对流换热效应。
  8.声场分析
  程序的声学功能用来研究在含有流体的介质中声波的传播,或分析浸在流体中的固体结构的动态特性。这些功能可用来确定音响话筒的频率响应,研究音乐大厅的声场强度分布,或预测水对振动船体的阻尼效应。
  9.压电分析
  用于分析二维或三维结构对AC(交流)、DC(直流)或任意随时间变化的电流或机械载荷的响应。这种分析类型可用于换热器、振荡器、谐振器、麦克风等部件及其它电子设备的结构动态性能分析。可进行四种类型的分析:静态分析、模态分析、谐波响应分析、瞬态响应分析

软件主要包括三个部分:前处理模块,分析计算模块和后处理模块。 

  应用领域
  ansys软件的应用领域非常广泛,可应用在以下领域:建筑、勘查、地质、水利、交通、电力、测绘、国土、环境、林业、冶金等方面。