
【資料圖】
ANSYS軟件是美國(guó)ANSYS公司研制的大型通用 有限元分析(FEA)軟件,是世界范圍內(nèi)增長(zhǎng)最快的計(jì)算機(jī)輔助工程(CAE)軟件,能與多數(shù)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) (CAD,computer Aided design) 軟件接口,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換,如Creo、NASTRAN、Algor、I-DEAS、AutoCAD等。是融結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分析于一體的大型通用 有限元分析軟件。在核工業(yè)、鐵道、石油化工、航空航天、機(jī)械制造、能源、汽車交通、國(guó)防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫(yī)學(xué)、輕工、地礦、水利、日用家電等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。ANSYS功能強(qiáng)大,操作簡(jiǎn)單方便,已成為國(guó)際最流行的有限元分析軟件,在歷年的FEA評(píng)比中都名列第一。中國(guó)100多所理工院校采用ANSYS軟件進(jìn)行有限元分析或者作為標(biāo)準(zhǔn)教學(xué)軟件。
有限元方法是用來解答各種比較復(fù)雜的數(shù)學(xué)和物理問題的重要的實(shí)踐方法,也是用來是處理和解決各種復(fù)雜的工程問題的重要分析手段。這種方法的應(yīng)用和實(shí)施主要包括三個(gè)方面:計(jì)算原理、計(jì)算機(jī)軟件、計(jì)算機(jī)硬件。上述所說三個(gè)方面同時(shí)也是相互聯(lián)系的,并且任何一個(gè)方面都不可以缺少。計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的迅猛發(fā)展,可以使這種有限元方法的使用更加普遍地被接受,所以可以稱之為最廣泛使用的分析工具,目前,世界上十分之九以上的機(jī)械產(chǎn)品和裝備都要采用有限元方法進(jìn)行分析,并且還要進(jìn)一步進(jìn)行設(shè)計(jì)修改和優(yōu)化。
有限單元法也是一種單純的數(shù)值性的求解問題的方法,這種方法的原理是“化整為零”,也就是說把連續(xù)體離散化分為有限個(gè)單元,實(shí)質(zhì)上結(jié)構(gòu)離散化是用虛線或虛面把具有連續(xù)性質(zhì)的介質(zhì)劃分為無數(shù)個(gè)有限性的單元,我們一般可以看做是由一定數(shù)目的一定大小的“單元”所組成,各個(gè)單元相互之間卻是由有限多個(gè)節(jié)點(diǎn)互相組合聯(lián)系起來的,這種方法得出的計(jì)算結(jié)果是基本未知量在結(jié)點(diǎn)處的一系列離散值,從而可以推斷并求出其它的待定量。
有限元分析的內(nèi)容和作用:固體結(jié)構(gòu)有限元分析的力學(xué)基礎(chǔ)是彈性力學(xué),但是方程求解的原理卻是應(yīng)用加權(quán)殘值法或泛函數(shù)極值的原理,而具體的操作方法是數(shù)值化離散技術(shù),直到最后的技術(shù)性的軟件是優(yōu)先與分析軟件。正因?yàn)槿绱?,我們進(jìn)行有限元分析的主要內(nèi)容包含:基本變量和力學(xué)方程、數(shù)學(xué)求解原理、離散結(jié)構(gòu)和連續(xù)體的有限元分析、各個(gè)方面的應(yīng)用領(lǐng)域、分析中的建模技巧、實(shí)現(xiàn)分析的軟件平臺(tái)等等。
CAE的技術(shù)種類有很多,其中包括有限元法(FEM,即Finite Element Method),邊界元法(BEM,即Boundary Element Method),有限差分法(FDM,即Finite Difference Element Method)等。每一種方法各有其應(yīng)用的領(lǐng)域,而其中有限元法應(yīng)用的領(lǐng)域越來越廣,現(xiàn)已應(yīng)用于結(jié)構(gòu)力學(xué)、流體力學(xué)、電路學(xué)、電磁學(xué)、熱力學(xué)、聲學(xué)、化學(xué)化工反應(yīng)等。
ANSYS有限元軟件包是一個(gè)多用途的有限元法計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)程序,可以用來求解結(jié)構(gòu)、流體、電力、電磁場(chǎng)及碰撞等問題。因此它可應(yīng)用于以下工業(yè)領(lǐng)域: 航空航天、汽車工業(yè)、生物醫(yī)學(xué)、橋梁、建筑、電子產(chǎn)品、重型機(jī)械、微機(jī)電系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)器械等。
軟件主要包括三個(gè)部分:前處理模塊,分析計(jì)算模塊和后處理模塊。
前處理模塊提供了一個(gè)強(qiáng)大的實(shí)體建模及網(wǎng)格劃分工具,用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型;
分析計(jì)算模塊包括結(jié)構(gòu)分析(可進(jìn)行線性分析、非線性分析和高度非線性分析)、流體動(dòng)力學(xué)分析、電磁場(chǎng)分析、聲場(chǎng)分析、壓電分析以及多物理場(chǎng)的耦合分析,可模擬多種物理介質(zhì)的相互作用,具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力;
后處理模塊可將計(jì)算結(jié)果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示(可看到結(jié)構(gòu)內(nèi)部)等圖形方式顯示出來,也可將計(jì)算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。