《ANSYS课件精华部分解析》.pptVIP

*************************************断裂力学分析裂纹建模ANSYS提供了专门的裂纹建模工具，支持2D和3D裂纹几何创建。用户可以定义裂纹前沿、裂纹面和裂纹扩展方向。1网格技术裂纹前沿需要特殊网格处理，通常采用奇异单元来捕捉应力奇异性，并在前沿区域细化网格以提高计算精度。2断裂参数计算ANSYS可计算多种断裂参数，包括应力强度因子(K)、J积分、能量释放率(G)和T应力等，支持三种基本断裂模式的分析。3裂纹扩展预测基于计算的断裂参数，可以预测裂纹扩展路径和寿命，评估结构的断裂安全性，为设计和维护提供依据。4断裂力学分析是评估含裂纹结构完整性的重要方法。ANSYS提供了全面的断裂分析能力，从线弹性断裂力学(LEFM)到弹塑性断裂力学(EPFM)，适用于各种材料和工况。对于线弹性材料，主要计算应力强度因子；对于弹塑性材料，则更关注J积分和裂纹张开位移(CTOD)。断裂分析结果可用于疲劳裂纹扩展预测、残余强度评估和安全寿命预测。ANSYS还支持与NASGRO等专业疲劳裂纹扩展软件的接口，实现更复杂的裂纹扩展分析，特别适用于航空航天等高可靠性要求的领域。热-流体耦合分析共轭传热基础共轭传热分析同时考虑固体内的热传导和流体中的对流传热，两者通过共同边界耦合。在ANSYS中，这可以通过Fluent或CFX模块实现，无需显式定义热传递界面，系统会自动处理固-流界面的热交换。共轭传热广泛应用于电子散热、换热器设计等领域。一维流体-三维固体耦合对于管道系统等复杂网络，可以采用一维流体与三维固体耦合的简化方法。ANSYSFluent可与MechanicalAPDL结合，使用一维流体元素模拟流动，同时与三维热模型耦合。这种方法计算效率高，适合复杂热管理系统如发动机冷却系统的分析。流固热耦合完全的流固热耦合不仅考虑热量传递，还考虑温度变化引起的结构变形及其对流场的反馈。这种三场耦合分析通常采用系统耦合方法，将Fluent/CFX与Mechanical双向连接。对于温度敏感性强的结构，如高温涡轮叶片，这种全耦合分析能提供更准确的温度分布和热应力预测。随机振动分析随机振动分析用于评估结构在随机激励下的响应，广泛应用于航空航天、汽车、电子设备等领域。ANSYS采用功率谱密度(PSD)函数描述随机激励，如上图所示的典型PSD曲线。基于模态叠加方法，系统计算结构的PSD响应和统计参数，如均方根(RMS)位移、速度和加速度。随机振动分析的关键步骤包括：完成模态分析提取足够模态，定义PSD输入(可包括多轴相关激励)，设置阻尼(常采用模态阻尼)，并选择感兴趣的响应输出。分析结果可用于评估结构在随机环境下的可靠性，估计疲劳损伤累积，并确定关键设计参数。对于复杂环境，ANSYS还支持基于实测数据的响应谱分析。显式动力学LS-DYNA接口ANSYS集成了LS-DYNA显式动力学求解器，专为高速、短时、大变形问题设计。通过Workbench环境，用户可以方便地设置LS-DYNA分析，包括几何导入、网格划分、材料定义、接触设置和边界条件等。ANSYSWorkbench与LS-DYNA的集成简化了前处理工作，特别适合非专业LS-DYNA用户。高级材料模型显式分析支持多种高级材料模型，能够描述高应变率下的材料行为。这包括Johnson-Cook模型(考虑应变率和温度效应)、MAT_PIECEWISE_LINEAR_PLASTICITY(分段线性塑性)、MAT_PLASTIC_KINEMATIC(运动硬化塑性)等。这些模型能够准确描述金属、塑料、复合材料、泡沫等在冲击载荷下的响应。典型应用场景显式动力学分析广泛应用于碰撞安全、冲击防护、爆炸效应和高速成形等领域。例如，汽车碰撞安全设计需要评估碰撞过程中的结构变形和乘员保护性能；消费电子产品需要测试跌落冲击耐受性；军事防护装备需要分析弹道冲击和爆炸效应；制造工艺如冲压和爆炸成形也需要显式分析。多体动力学刚体运动分析ANSYSRigidDynamics模块专注于刚体系统的动力学分析，适合包含多个相互连接构件的机械系统。刚体分析计算效率高，能快速评估运动学特性、反力和惯性载荷。用户可以定义多种关节(如旋转、移动、球铰等)来约束构件间相对运动，并应用力、力矩或位移驱动模拟系统响应。柔性体整合对于某些关键构件，纯刚体假设可能不够准确，此时可以使用柔性体模型。ANSYS支持将选定构件从刚体转换为线性柔性体，考虑变形对系统动态行为的影响。这种技术称为柔性-刚体多体动力学，特别适用于高速运动、轻量化或长细比构件的系统分析。多体系统应用多体动力学分析广泛应用