【2017年整理】ANSYS介绍及对计算的意义.docVIP

ANSYS介绍及对计算的意义 1．引言 ANSYS是一种融结构、热、流体、电磁和声学于一体的大型通用有限元软件，广泛应用于水利、铁路、汽车、造船、流体分析等工业领域，可在微机或工作站上运行，能够进行应力分析、热分析、流场分析、电磁场分析等多物理场分析及耦合分析，并且具有强大的前后处理功能。ANSYS的流场分析求解模块FLOTRAN基于能量守恒、质量守恒和动量守恒,能求解流场速度、压力、温度分布等参数。利用ANSYS软件对干气密封面结构处的流场进行仿真分析，能够为干气密封面结构的合理设计提供理论依据[01]。 ANSYS公司成立于1970年，总部设在美国的宾夕法尼亚洲，目前是世界CAE行业中最大的公司。其创始人John Swanson博士为匹兹堡大学力学教授、有限元界权威。在30多年的发展过程中，ANSYS不断改进提高，功能不断增强，目前必威体育精装版的版本已发展到10.0版本，本文分析使用的是ANSYS 8.0。 2． ANSYS简介 1970年成立的美国ANSYS公司是世界CAE行业最著名的公司之一，长期以来一直致力于设计分析软件的开发、研制，其先进的技术及高质量的产品赢得了业界的广泛认可。在我国，ANSYS用户也越来越多，三峡工程、二滩电站、黄河下游特大型公路斜拉桥、国家大剧院、浦东国际机场、上海科技城太空城、深圳南湖路花园大厦等在结构设计时都采用了ANSYS作为分析工具[02]。ANSYS的界面非常友好，有些类似于AUTOCAD，其使用方法也和AUTOCAD有相似的地方：GUI方式和命令流方式。GUI(Graphical User Interface)方式即通过点击菜单项，在弹出的对话框中输人参数并进行相应设置从而进行问题的分析和求解：命令流方式是指在ANSYS的命令流输入窗口输入求解所需的命令，通过执行这些命令来实现问题的解答。GUI方式较容易掌握，但是在熟悉了ANSYS的命令之后，使用命令流方式要比GUI方式效率高出许多[03]。 目前，ANSYS软件已形成完善、成熟的三大核心体系：以结构、热力学为核心的MCAE体系，以计算流体动力学为核心的CFD体系，以计算电磁学为核心的CEM体系。这三大体系不仅提供MCAE／CFD／CEM领域的单场分析技术，各单场分析技术之间还可以形成多物理场耦合分析机制。 2.1 ANSYS软件的主要功能 ANSYS是一个大型通用的商业有限元软件，功能完备的前后处理器使ANSYS易学易用，强大的图形处理能力及得心应手的实用工具使得用户在处理问题时得心应手，奇特的多平台解决方案使用户能够做到物尽其用，多种平台支持(NT、LINUX、UNIX)和异种异构网络浮动，各种硬件平台数据库兼容，功能一致，界面统一[04]。 2. ANSYS具有强大的实体建模技术。与现在流行的大多数CAD软件类似。通过自顶向下或自底向上两种方式，以及布尔运算、坐标变换、曲线构造、蒙皮技术、拖拉、旋转、拷贝、镜射、倒角等多种手段，可以建立起真实地反映工程结构的复杂几何模型[05]。 ANSYS提供两种基本网格划分技术：智能网格和映射网格，分别适合于ANSYS初学者和高级使用者。智能网格、自适应、局部细分、层网格、网格随移、金字塔单元(六面体与四面体单元的过渡单元)等多种网格划分工具，帮助用户完成精确的有限元模型。 另外，ANSYS还提供了与CAD软件专用的数据接口，能实现与CAD软件的无缝几何模型传递。这些CAD软件有Pro／E、UG、CATIA、lDEAS，Solidwork、Solid edge、lnventor、MDT等。ANSYS还可以读取SAT、STEP、ParaSolid、lGES 格式的图形标准文件。 此外，ANSYS还具有近200种单元类型，这些丰富的单元特性能使用户方便而准确地构建出反映实际结构的仿真计算模型。 2.1. ANSYS提供了对各种物理场的分析，是目前唯一能融结构、热、电磁、流场、声学等为一体的有限元软件。除了常规的线性、非线性结构静力、动力分析之外，还可以解决高度非线性结构的动力分析、结构非线性及非线性屈曲分析。提供的多种求解器分别适用于不同的问题及不同的硬件配置。 2.1. ANSYS的后处理用来观察ANSYS的分析结果。ANSYS的后处理分为通用后处理模块和时间后处理模块两部分。后处理结果可能包括位移温度应力应变速度以及热流等，输出形式可以是图形显示和数据列表两种。ANSYS还提供自动或手动时程计算结果处理的工具。 3 ANSYS软件的主要功能 ANSYS软件提供了对各种物理场量的分析，是一种能够融结构、热流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件，其主要功能包括： 结构分析 结构分析是有限元分析方法最常用的一个应用领域。ANSYS能够完成的结构 分析有：结构静力分析；结构非线