第2章_ANSYS软件的功能简介
ANSYS主要功能与模块
ANSYS主要功能与模块ANSYS主要功能与模块(2012-12-24 13:37:26)转载▼标签：ansys功能分类：ansysansys模块杂谈ANSYS是世界上著名的大型通用有限元计算软件，它包括热、电、磁、流体和结构等诸多模块，具有强大的求解器和前、后处理功能，为我们解决复杂、庞大的工程项目和致力于高水平的科研攻关提供了一个优良的工作环境，更使我们从繁琐、单调的常规有限元编程中解脱出来。
ANSYS本身不仅具有较为完善的分析功能，同时也为用户自己进行二次开发提供了友好的开发环境。
ANSYS程序自身有着较为强大三维建模能力，仅靠ANSYS的GUI(图形界面)就可建立各种复杂的几何模型；此外，ANSYS还提供较为灵活的图形接口及数据接口。
因而，利用这些功能，可以实现不同分析软件之间的模型转换。
1. 结构分析1）静力分析- 用于静态载荷. 可以考虑结构的线性及非线性行为。
●线性结构静力分析●非线性结构静力分析几何非线性：大变形、大应变、应力强化、旋转软化材料非线性：塑性、粘弹性、粘塑性、超弹性、多线性弹性、蠕变、肿胀等接触非线性：面面/点面/点点接触、柔体/柔体刚体接触、热接触单元非线性：死/活单元、钢筋混凝土单元、非线性阻尼/弹簧元、预紧力单元等2）模态分析- 计算线性结构的自振频率及振形. 谱分析是模态分析的扩展，用于计算由于随机振动引起的结构应力和应变 (也叫作响应谱或 PSD). 3）谐响应分析 - 确定线性结构对随时间按正弦曲线变化的载荷的响应. 4）瞬态动力学分析- 确定结构对随时间任意变化的载荷的响应. 可以考虑与静力分析相同的结构非线性行为.5）谱分析6）随机振动分析等7）特征屈曲分析- 用于计算线性屈曲载荷并确定屈曲模态形状. (结合瞬态动力学分析可以实现非线性屈曲分析.)8）专项分析: 断裂分析, 复合材料分析，疲劳分析2. 高度非线性瞬态动力分析（ANSYS/LS-DYNA）●全自动接触分析，四十多种接触类型●任意拉格郎日－欧拉（ALE）分析●多物质欧拉、单物质欧拉● 适应网格、网格重划分、重启动● 100多种非线性材料模式●多物理场耦合分析：结构、热、流体、声学●爆炸模拟，起爆效果及应力波的传播分析●侵彻穿甲仿真，鸟撞及叶片包容性分析，跌落分析●失效分析，裂纹扩展分析●刚体运动、刚体－柔体运动分析●实时声场分析● BEM边界元方法，边界元、有限元耦合分析●光顺质点流体动力（SPH）算法3. 热分析●稳态、瞬态温度场分析●热传导、热对流、热辐射分析●材料性质、边界条件随温度变化4. 电磁分析●静磁场分析－计算直流电（DC)或永磁体产生的磁场●交变磁场分析－计算由于交流电(AC)产生的磁场●瞬态磁场分析－计算随时间随机变化的电流或外界引起的磁场●电场分析－用于计算电阻或电容系统的电场. 典型的物理量有电流密度、电荷密度、电场及电阻热等。
ANSYS软件的功能简介
曲
析) 。
分
析
专
断裂分析
项
复合材料分析
分
疲劳分析
析
2.2 求解模块SOLUTION(续)
显
式 动 力 学
ANSYS除了提供标准的隐式动力学分 析以外，还提供了显式动力学分析模块 ANSYS/LS-DYNA。
分
析
2.2 求解模块SOLUTION(续)
显式动力学分析的特点： 用于模拟非常大的变形，
析
2.2 求解模块SOLUTION(续)
动
ANSYS程序可以分析大型柔体运动。当运动
力
的积累影响起主要作用时，可使用这些功能
学
分析复杂结构在空间中的运动特性，并确定
分
结构中由此产生的应力、应变和变形。
析
2.2 求解模块SOLUTION(续)
特
征
用于计算线性屈曲载荷并确定屈曲模态形状
屈
(结合瞬态动力学分析可以实现非线性屈曲分
惯性力占支配地位，并考 虑所有的非线性行为。 它的显式方程求解冲击、 碰撞、快速成型等问题， 是目前求解这类问题最有 效的方法。
2.2 求解模块SOLUTION(续)
热
ANSYS 热 分 析 计 算 物 体 的 ，以及热量的获取或损失、热梯度、
析
热通量等。
热分析之后往往进行结构分 析，计算由于热膨胀或收缩 不均匀引起的应力。
用的设计和分析工具
ANSYS/ProFEA –Pro/ENGINEER的ANSYS 分 析接口。
ANSYS/ Professional
ANSYS/ Mechanical
ANSYS/ Multiphysics
ANSYS/ Emag
ANSYS常用功能
ANSYS常用功能总结1 ANSYS软件的功能简介ANSYS是一个大型通用的商业有限元软件，具有功能完备的前后处理器，强大的图形处理能力，奇特的多平台解决方案，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。
1.1 前处理功能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，可以建立真实地反映工程结构的复杂几何模型。
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。
1.2 强大的求解器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。
1.3 后处理功能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常用功能
ANSYS常用功能ANSYS常用功能总结1 ANSYS软件的功能简介ANSYS是一个大型通用的商业有限元软件，具有功能完备的前后处理器，强大的图形处理能力，奇特的多平台解决方案，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。
1.1 前处理功能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，可以建立真实地反映工程结构的复杂几何模型。
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。
1.2 强大的求解器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。
1.3 后处理功能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功能及其简介
ANSYS软件是融结构、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。
由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等，是现代产品设计中的高级CAE 工具之一。
CAE的技术种类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、结构动力学、热力学、流体力学、电路学、电磁学等。
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。
第2章+ANSYS软件的功能简介
实体建模方式的选择： 自顶向下建模可以提高建模的效率，但在需要利用 布尔操作时比较难以掌握； 自底向上建模可以减少出错的机会，但效率较低。 建议：先学习自底向上→后学习自顶向下
2.1 前处理模块PREP7(续)
网格划分方法：延伸划分与映射划分 将一个二维网格延伸成一个三维网格
延伸划分
2.2 求解模块SOLUTION(续)
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程序可以求解静态和 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。
2.2 求解模块SOLUTION(续)
动 力 学 分 析 ANSYS程序可以分析大型柔体运动。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。
2.2 求解模块SOLUTION(续)
典型耦合场分析：
热—应力分析
流体—结构相互作用 感应加热（电磁—热）
压电分析（电场和结构）
声学分析（流体和结构） 热-电分析 静电-结构分析
两根热膨胀系数 不同的棒焊接在 一起，图示为加 热后的变形。
2.3 后处理模块POST1和POST26
2.2 求解模块SOLUTION
结 构 静 力 分 析 用来求解外载荷引起的位移、应力和反作用 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，而且可以进 行非线性分析，如塑性、蠕变、膨胀、大变 形、大应变、应力刚化及接触分析。
2.2 求解模块SOLUTION(续)
这个模块对前面的分析结果能以图形形式显 示和输出。例如，计算结果（如应力）在模 型上的变化情况可用等值线图表示，不同的 等值线颜色代表了不同的值（如应力值） 。
ANSYS课件2用户界面
100
p
20
200
实体建模有两种思路：自底向上建模和自顶向下建模。
1．自底向上建模 自底向上建立实体模型时，首先要定义关键点，再利用这些已有的关 键点定义较高级的图元（线、面或体），这样由点到线，由线到面，由面 到体，由低级到高级。 2．自顶向下建模 当用户直接建立一个体时，ANSYS会自动生成所有从属于该体的低级 图元。这种一开始就从较高级图元开始建模的方法就叫做自顶向下建模。
要退出ANSYS: 1. 选择工具条中的 QUIT,或选择应 用菜单 File > Exit.
2. 选择退出对话框 中的存盘选项.
3. 选择对话框中的 OK.
§2 第一个ANSYS有限元分析实战
2.1 提出问题
一个厚度为20mm的带孔矩形板受平面内张拉，形状如下 图示。左边固定，右边受一荷载P＝20N/mm作用，求其变形情 况。
功能：主要用于对图形实体进行选择操作。 Entities 制定图元 Everthing 所有图元 Everything Below 选择某种类型及 包含于该类型下的所有图元
【List】列表菜单 功能：主要用于列表显示数据库中的数据。
【Plot】绘图菜单 功能：主要用于绘制显示实体（点、 线、面、体和单元等）。
第2章 ANSYS用户界面
第2章 ANSYS用户界面
学习目标：能够使用简单的ANSYS的GUI操作
1
ANSYS10.0用户界面介绍
2
第一个有限元分析实战
ANSYS不能正常启动和运行
第一个问题：能运行License,但一直处于等 待状态，或者提示内存不足的；
修改内 存大小 选系统 管理项
ANSYS不能正常启动和运行
L1 A2
第二章 ANSYS软件概述
一、ANSYS软件体系
ANSYS除了提供标准的隐式动力学分析以外， 还提供了显式动力学分析模 块ANSYS/LS-DYNA.
用于模拟非常大的变形， 惯性力占支配地位，并 考虑所有的非线性行为.
它的显式方程求解冲击、 碰撞、快速成型等问题， 是目前求解这类问题最 有效的方法.
一、ANSYS软件体系
谐响应分析 - 确定线性结构对随时间 按正弦曲线变化的载荷的响应.
瞬态动力学分析 - 确定结构对随时间 任意变化的载荷的响应. 可以考虑与 静力分析相同的结构非线性行为.
特征屈曲分析 - 用于计算线性屈曲载 荷并确定屈曲模态形状. (结合瞬态动 力学分析可以实现非线性屈曲分析.)
一、ANSYS软件体系
ANSYS热分析
ANSYS 热分析计算物体的稳态或瞬态温度分布，以及热量的获取或损失、热 梯度、热通量等.
热分析之后往往进行结构分析,计算由于热膨 胀或收缩不均匀引起的应力.
ANSYS功能: 相变 (熔化及凝固), 内热源 (例如电阻发 热等) 三种热传递方式 (热传导、热对流、热辐 射)
注：直接运行光盘下的WinHostId.exe也可弹出右图所示窗口
二、ANSYS软件安装
2、把光盘内的CRACK目录复制一份到硬盘上，然后用记事本编辑 “ansys.dat”文件。第一行：其中“host”用计算机名代替，“000000000000” 用MAC地址（12位）代替，如图所示。保存关闭。
三、ANSYS用户界面
Preprocessor（预处理器）：包含PREP7操作，如建模、分网和加载等。 预处理器的主要功能包括单元定义、建模、分网。
单元定义：用于定义、编辑或删除单元。如果单元需要设置选项，用该方法比用 命令方法更直观方便
ANSYS12.0 Workbench第二章Mechanical简介
2-21
Basics
… 施加荷载和支撑
指定荷载类型之后，需要在Details view输入详细的数据。
– 注意， Outline Tree 下的相关载荷分支的图标将会变成完成状态。
Training Manual
2-22
Basics
… 施加载荷和支撑
结构载荷的施加方向：
若选择“Components”, 键入 X, Y, 或 Z向载荷 大小 若选择“Vector”, 选择确定载荷方向的几何并输 入载荷幅值 可以通过 “Tools > Options … > Mechanical: Miscellaneous > Load Orientation Type”改变默认选项
后处理
2-16
Basics
… 基本分析步骤
– 附加/输入几何体 – 选择材料特性 – (划分网格)
如果这一部没有执行手动操作， Mechanical将会执行默认的网格划分。
Training Manual
Mechanical中的向导帮助用户在以下的基础分析模块上进行预先讨论：
– – – –
施加载荷和支撑 需要查看的结果 求解计算 检查结果/后处理
接下来的几个例题会使用到Mechanical向导…
2-17
Basics
…
向导例题:附加/输入几何体
Training Manual
选择“Verify Materials” 并用插图显示在下拉菜单中怎样附加/输入材料属性（工程 数据会在这章的后面提及） 。
在选择“Verify Materials” 之 后，所有 “Geometry” 分支 的部分突出，并且 Details view 显示可选的材料。
ANSYS常用功能
ANSYS常用功能总结1 ANSYS软件的功能简介ANSYS是一个大型通用的商业有限元软件，具有功能完备的前后处理器，强大的图形处理能力，奇特的多平台解决方案，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。
1.1 前处理功能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，可以建立真实地反映工程结构的复杂几何模型。
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。
1.2 强大的求解器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。
1.3 后处理功能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。
第二章 有限元分析软件ANSYS-飞机机翼的模态分析
刘玲 机械工程学院
第二章 有限元分析软件ANSYS
第二章 有限元分析软件ANSYS
§2.1 ANSYS软件介绍
§2.2 ANSYS程序的结构
§2.3 ANSYS图形用户界面 §2.4 ANSYS分析基本步骤
§2.5 ANSYS实例分析
§2.5 ANSYS实例分析
§2.5.1 六方孔螺钉头用扳手的静力分析 §2.5.2 飞机机翼的模态分析
ANSYS提供了强大的动力分析工具，可以很方便地进行各类动力分析
问题：模态分析、谐响应分析、瞬态动力分析和谱分析。
一、动力分析简介
动力学分析根据载荷形式的不同和所有求解的内容的不同我们可 以将其分为：
模态分析
谐响应分析
瞬态动力分析
谱分析
二、动力学分析分类_模态分析
模态分析在动力学分析过程中是必不可少的一个步骤。
§2.5.2 飞机机翼的模态分析
一、问题描述
二、建立模型
三、定义边界条件并求解
四、查看结果
五、命令流输入
一、问题描述
对一个飞机机翼进行模态分析。机翼沿长度方向的轮廓是一致的，横 截面由直线的样条曲线定义。机翼的一端固定在机体上，另一端悬空。要
求分析得到机翼的模态自由度。有关的几何尺寸见图1，机翼材料的常数为：
在谐响应分析、瞬态动力分析动分析过程中均要求先进行 模态分析才能进行其他步骤。
模态分析的定义
模态提取方法
二、动力学分析分类_模态分析
模态分析的定义
模态分析用于确定设计机构或机器部件的振动特性(固有频率和 振型)，即结构的固有频率和振型，它们是承受动态载荷结构设计中 的重要参数。同时，也可以作为其他动力学分析问题的起点，例如 瞬态动力学分析、谐响应分析和谱分析。其中模态分析也是进行谱 分析或模态叠加法谱响应分析或瞬态动力学分析所必需的前期分析 过程。 ANSYS的模态分析可以对有预应力的结构进行模态分析和循环 对称结构模态分析。前者有旋转的涡轮叶片等模态分析，后者则允 许在建立一部分循环对称结构的模型来完成对整个结构的模态分析。 ANSYS中的模态分析是一个线性分析。任何非线性特性，如塑性和 接触(间隙)单元，即使定义了也将被忽略。
ANSYS常用功能
ANSYS常用功能总结1 ANSYS软件的功能简介ANSYS是一个大型通用的商业有限元软件，具有功能完备的前后处理器，强大的图形处理能力，奇特的多平台解决方案，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。
1.1 前处理功能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，可以建立真实地反映工程结构的复杂几何模型。
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。
1.2 强大的求解器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。
1.3 后处理功能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。
第二章 ANSYS软件概述
第二章 ANSYS软件概述
一、ANSYS软件体系
1970年，美国john博士始创，总部位于美国宾夕法尼亚州的匹兹堡。 集结构、流体、磁场、声场和耦合场分析于一体的大型有限元分析软 件。可广泛应用于航空航天、机械工程、土木工程、车辆工程、生物 医学、核工业、电子、造船、能源、地矿、水利、轻工等一般工业及 科学研究。它能与多数CAD软件接口，实现数据共享和交换，如 PRO/e、UG及AUTOCAD等。随着分析技术的进步，许多新的设计 分析概念和方法不断充实到ANSYS软件，使得ANSYS的普及及应用 越来越广。目前ANSYS软件经历了4.x、5.x、6.x、7.x、8.x、9.0、 10.0及11.0版本。ANSYS软件功能不断丰富和完善，求解速度越来 越快，求解规模也越来越大，操作也越来越方便。本课程应用的软件 为ANSYS9.0版本。
历史典故 早期 ANSYS是随计算机硬件而发展壮大的。ANSYS最早是在1970年发 布的，运行在价格为＄1，000，000的CDC、由Univac和IBM生产的计 算机上，它们的处理能力远远落后于今天的PC机。一台奔腾PC机在 几分钟内可求解5000×5000的矩阵系统，而过去则需要几天时间。
一、ANSYS软件体系
一、ANSYS软件体系
3、CEM体系 电磁数值分析方法包括有限元法、矩量法两大类。有限元法适合求解多材料、 模型细节较多但电尺寸较小的问题，通常闭域问题属于此类，如波导、谐振腔 等高频电子器件。矩量法适合于求解材料单一、模型细节较少，但电尺寸可以 很大。通常开域问题属于此类，如辐射问题（天线）和散射问题（隐身）。
ANSYS功能简介及操作界面介绍
1 ANSYS概述1.1 ANSYS简介ANSYS是一种广泛的商业套装工程分析软件。
所谓工程分析软件，主要是在机械结构系统受到外力负载所出现的反应，例如应力、位移、温度等，根据该反应可知道机械结构系统受到外力负载后的状态，进而判断是否符合设计要求。
一般机械结构系统的几何结构相当复杂，受的负载也相当多，理论分析往往无法进行。
想要解答，必须先简化结构，采用数值模拟方法分析。
由于计算机行业的发展，相应的软件也应运而生，ANSYS软件在工程上应用相当广泛，在机械、电机、土木、电子及航空等领域的使用，都能达到某种程度的可信度，颇获各界好评。
使用该软件，能够降低设计成本，缩短设计时间。
以ANSYS为代表的工程数值模拟软件，是一个多用途的有限元法分析软件，它从1971年的2.0版本与今天的12版本已有很大的不同，起初它仅提供结构线性分析和热分析，现在可用来求结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题的解答。
它包含了前置处理、解题程序以及后置处理，将有限元分析、计算机图形学和优化技术相结合，已成为现代工程学问题必不可少的有力工具。
1.2ANSYS软件主要功能ANSYS软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元软件，可广泛的用于核工业、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、生物医学、水利、日用家电等一般工业及科学研究。
该软件提供了不断改进的功能清单，具体包括：结构高度非线性分析、电磁分析、计算流体力学分析、设计优化、接触分析、自适应网格划分及利用ANSYS参数设计语言扩展宏命令功能。
1.3ANSYS软件主要特点主要技术特点：∙唯一能实现多场及多场耦合分析的软件∙唯一实现前后处理、求解及多场分析统一数据库的一体化大型FEA软件∙唯一具有多物理场优化功能的FEA软件∙唯一具有中文界面的大型通用有限元软件∙强大的非线性分析功能∙多种求解器分别适用于不同的问题及不同的硬件配置∙支持异种、异构平台的网络浮动，在异种、异构平台上用户界面统一、数据文件全部兼容∙强大的并行计算功能支持分布式并行及共享内存式并行∙多种自动网格划分技术∙良好的用户开发环境支持的图形传递标准：∙SAT∙Parasolid∙STEP与CAD软件的接口∙Unigraphics∙Pro/ENGINEER∙I-Deas∙Catia∙CADDS∙SolidEdge∙SolidWorks2ANSYS 的基本使用2.1 ANSYS环境简介ANSYS有两种模式：一种是交互模式（Interactive Mode），另一个是非交互模式（Batch Mode）。
第2章--Ansys-GUI界面-和基本分析步骤
应用 拾取和取消的切换
光标显示:
拾取 取消
…图形拾取
热点的拾取位置: 面和体 有一个热点在图形的中心附近。 线 有三个热点 –一个在中间另两个在两端。 重要: 当您需要拾取图元时，您必须拾取热点。
区分图元
需要牢记的
编号显示在图元的“热点 ”上。
为什么这一点非常重要: 需要在图形窗口拾取取 图元时，应该点取图形 的热点，确保拾取所需 要的图元。这对于有多 个图形重叠的情况非常 重要。
优选设置
优选框 (Main Menu > Preferences) 允许您过滤掉当 前分析中不用的菜单选项。 例如,如果您做一个热分析,您可 以过滤掉其它选项,从GUI中可 以知道缩减的菜单 项:
只有热单元类型将在单元类型选择 对话框中出现。
只显示热荷载等。
... GUI方式
其它 GUI注意事项 一些对话框中有 Apply和 OK两种按钮。
结果数据 -- ANSYS 的计算结果, 诸如位移,应力,应变以及反力等。
…数据库和文件
保存和恢复 既然数据库保存在计算机的内存中，应经常存盘，以防在
计算机死机或断电时能够保存前期信息。 保存操作是将内存中的数据拷贝到称为数据库的文件中。
( db 为缩写).
最简单的保存方式是单击 Toolbar > SAVE_DB 或使用:
2. Ansys GUI界面和基本 分析步骤
孙晓颖
ANSYS 入门
在本节中,我们将讨论怎样进入和退出 ANSYS,怎 样运用 GUI方式和在线帮助,如何用 ANSYS生成 数据库和文件。
主题:
A. 启动 ANSYS B. GUI方式 C. 显示图形拾取功能 D. 在线帮助 E. 数据库和文件 F. 退出 ANSYS G. 练习
大型通用有限元分析软件ANSYS简介(精)
大型通用有限元分析软件ANSYS简介ANSYS是一款大型通用有限元分析软件，广泛用于工业、医疗、交通等领域中的工程分析和仿真。
本文将对ANSYS的功能、特点和应用进行详细介绍。
功能简介ANSYS拥有丰富的功能，包括：•有限元分析：ANSYS可以对各种结构进行基于有限元计算的工程分析和仿真，包括热力学、动力学、流体力学等。
•多物理场模拟：ANSYS可以同时对多个物理场进行分析和仿真，如热力学、流固耦合、磁场等。
•材料建模：ANSYS支持多种材料的建模和分析，包括塑性、疲劳、断裂等。
•优化：ANSYS可以对设计进行自动化的优化，以满足不同的性能和成本要求。
•可视化：ANSYS可以通过可视化工具对模拟结果进行可视化，方便用户分析和理解仿真结果。
特点简介ANSYS的特点主要包括：•通用性：ANSYS是一款通用的有限元分析软件，可以应用于各种工程领域的分析和仿真。
•灵活性：ANSYS支持多种材料和物理场的分析，可以根据需要进行个性化的设置。
•精度：ANSYS的有限元计算技术可以提供高精度的分析结果。
•效率：ANSYS的并行计算技术可以显著提高仿真的效率，同时支持云计算和本地计算。
应用简介ANSYS广泛应用于各种工程领域，包括：•航空航天：用于飞机、火箭等结构和系统的分析和仿真。
•汽车工程：用于汽车零部件和整车的优化分析和仿真。
•医疗器械：用于医疗器械的设计和性能分析。
•电子设备：用于电子设备的热和电性能分析和仿真。
•建筑工程：用于建筑结构的分析和仿真。
总结ANSYS是一款功能丰富、通用性强、精度高的大型有限元分析软件，广泛应用于各种工程领域中的分析和仿真。
作为一名工程师，掌握ANSYS的使用，可以提高工程设计的效率和精度，为项目的成功实施提供有力的支持。
有限元分析软件ANSYS简介
有限元分析软件ANSYS简介1、 ANSYS程序自身有着较为强大三维建模能力，仅靠ANSYS的GUI （图形界面）就可建立各种复杂的儿何模型;此外，ANSYS还提供较为灵活的图形接口及数据接口。
因而，利用这些功能，可以实现不同分析软件之间的模型转换。
“上海二十一世纪中心大厦”整体分析曾经由日本某公司采用美国ETABS软件计算，利用他们已经建好的模型，读入AXSYS并运行之，可得到计算结果，从而节省较多的工作量。
2、 ANSYS 功能（1）结构分析静力分析-用于静态载荷.可以考虑结构的线性及非线性行为，例如：大变形、大应变、应力刚化、接触、塑性、超弹及蠕变等.模态分析- 计算线性结构的自振频率及振形.谱分析是模态分析的扩展，用于计算山于随机振动引起的结构应力和应变（也叫作响应谱或PSD）.谐响应分析-确定线性结构对随时间按正弦曲线变化的载荷的响应•瞬态动力学分析-确定结构对随时间任意变化的载荷的响应.可以考虑与静力分析相同的结构非线性行为.特征屈曲分析- 用于讣算线性屈曲载荷并确定屈曲模态形状.（结合瞬态动力学分析可以实现非线性屈曲分析.）专项分析：断裂分析，复合材料分析，疲劳分析用于模拟非常大的变形，惯性力占支配地位，并考虑所有的非线性行为.它的显式方程求解冲击、碰撞、快速成型等问题，是H前求解这类问题最有效的方法.（2）ANSYS热分析热分析之后往往进行结构分析，计算由于热膨胀或收缩不均匀引起的应力.ANSYS功能：相变（熔化及凝固），内热源（例如电阻发热等）三种热传递方式（热传导、热对流、热辐射）（3）ANSYS电磁分析磁场分析中考虑的物理量是磁通量密度、磁场密度、磁力、磁力矩、阻抗、电感、涡流、能耗及磁通量泄漏等.静磁场分析-计算直流电（DC）或永磁体产生的磁场.交变磁场分析-计算由于交流电(AC)产生的磁场.瞬态磁场分析-计算随时间随机变化的电流或外界引起的磁场电场分析用于计算电阻或电容系统的电场.典型的物理量有电流密度、电荷密度、电场及电阻热等。
ANSYS功能概览.ppt
ANSYS 流体分析 概览
流体分析 用于确定流体的流动及热行为. 流体 分析分以下几类:
• CFD - ANSYS/FLOTRAN 提供强大的计算流 体动力学分析功能，包括不可压缩或可压缩 流体、层流及湍流，以及多组份流等.
• 声学分析 - 考虑流体介质与周围固体的相互 作用, 进行声波传递或水下结构的动力学分析 等.
• 容器内流体 分析 - 考虑容器内的非流动流体 的影响. 可以确定由于晃动引起的静水压力.
• 流体动力学耦合分析 - 在考虑流体约束质量 的动力响应基础上，在结构动力学分析中使 用流体耦合单元.
ANSYS 耦合场分析概览
两根热膨胀系数不同的棒焊接在一起，图示为 加热后的变形.
• 模态分析 - 计算线性结构的自振频率及振形. 谱分析 是模态分析的扩展，用于计算由于随 机振动引起的结构应力和应变 (也叫作 响应谱 或 PSD).
ANSYS 结构分析 概览(续)
• 谐响应分析 - 确定线性结构对随时间 按正弦曲线变化的载荷的响应.
• 瞬态动力学分析 - 确定结构对随时间 任意变化的载荷的响应. 可以考虑与 静力分析相同的结构非线性行为.
ANSYS电磁分析概览(续)
磁场分析的类型: • 静磁场分析 - 计算直流电（DC)或
永磁体产生的磁场. • 交变磁场分析 - 计算由于交流电
(AC)产生的磁场. • 瞬态磁场分析- 计算随时间随机变
化的电流或外界引起的磁场.
ANSYS电磁分析概览(续)
电场分析 用于计算电阻或电容系统的电场. 典型的物理量有电流密 度、电荷密度、电场及电阻热等.
• ANSYS功能: – 相变 (熔化及凝固), 内热源 (例如 电阻发热等) – 三种热传递方式 (热传导、热对 流、热辐射)
第02章__ANSYS软件的基本使用方法.
2018年10月9日星期二
FM&MEI 2
Chapter 2 Basic analysis procedures of ANSYS
The short history of ANSYS
1970年，Doctor John swanson洞察到计算机模拟 工程应该商品化，于是创建ANSYS公司，总部位于美国宾 西法尼亚州的匹兹堡，目前是世界CAE行业最大的公司。 三十多年来，ANSYS公司一直致力于分析设计软件的开发 、维护及售后服务，不断吸取当今世界最新的计算方法和 计算机技术，领导着有限元界的发展趋势，并为全球工业 界所广泛接受，拥有全球最大的用户群（50000）。 ANSYS公司对软件的质量非常重视，新版的ANSYS 软件必须通过7,000道标准考题。业界典范的质保体系， 自动化规范化的质量测试使ANSYS公司于1995年5月在设 计分析类软件中第一个通过了ISO9001的质量体系认证。
Engineering Computation
2018年10月9日星期二
FM&MEI 6
Chapter 2 Basic analysis procedures of ANSYS
The basic features of ANSYS
后处理功能强(the postprocessing ability) 可获得任何节点、单元的数据。具有列表输出、图形 显示、动画模拟等多种数据输出形式，具有时间历程分析 功能，可叠加不同荷载工况以及进行各种数学计算等功能 。 开放性好(the programmable ability) 允许用户在ANSYS系统上进行二次开发和扩展新的 用户功能。包括在用户程序中调用ANSYS系统、开发新 的用户单元、在ANSYS系统中调用用户子程序、建立用 户蠕变准则等等。
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2.2 求解模块SOLUTION(续)
结构动力分析的类型： ①模态分析：计算线性结构的自振频率及振型。 ②谱分析：是模态分析的扩展，用于计算由于随机 振动引起的结构应力和应变(也叫作响应谱或PSD)。 ③谐响应分析：确定线性结构对随时间按正弦曲线 变化的载荷的响应。 ④瞬态动力学分析：确定结构 对随时间任意变化的载荷的响应， 可以考虑与静力分析相同的结构 非线性行为。
实体建模方式的选择： 自顶向下建模可以提高建模的效率，但在需要利用 布尔操作时比较难以掌握； 自底向上建模可以减少出错的机会，但效率较低。 建议：先学习自底向上→后学习自顶向下
2.1 前处理模块PREP7(续)
网格划分方法：延伸划分与映射划分 将一个二维网格延伸成一个三维网格
延伸划分
2.2 求解模块SOLUTION(续)
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程序可以求解静态和 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。
2.2 求解模块SOLUTION(续)
动 力 学 分 析 ANSYS程序可以分析大型柔体运动。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。
2.2 求解模块SOLUTION(续)
耦 合 场 分 析
考虑两个或多个物理场之间的相互作 用。如果两个物理场之间相互影响， 单独求解一个物理场是不可能得到正 确结果的，因此你需要一个能够将两 个物理场组合到一起求解的分析软件。 例如：在压电力分析中，需要同时求 解电压分布（电场分析）和应变（结 构分析）。
ANSYS/Multiphysics 包括所有工程学科的所有性能 ANSYS/Multiphysics有三个主要的组成产品 ANSYS/Mechanical - ANSYS/机械-结构及热 ANSYS/Emag -ANSYS电磁学 ANSYS/FLOTRAN - ANSYS计算流体动力学 其它产品: ANSYS/LS-DYNA -高度非线性结构问题 DesignSpace –CAD环境下，适合快速分析容易使 用的设计和分析工具 ANSYS/ProFEA –Pro/ENGINEER的ANSYS 分 析接口。
2.2 求解模块SOLUTION(续)
②声学分析
- 考虑流体介质与周围固体的相互作用, 进行声波传递或水下结构的动力学分析等。例如： 扬声器、汽车内部、声纳。典型的物理量是：压力 分布、位移和自振频率。 ③容器内流体 分析 - 考虑容器内的非流动流体的 影响。可以确定由于晃动引起的静水压力。例如： 油罐，其它液体容器。 ④流体动力学耦合分析 - 在考虑流体约束质量的动 力响应基础上，在结构动力学分析中使用流体耦合 单元。
第二章 ANSYS软件的功能简介
前处理模块 实体建模 网格划分 结构分析：静动力、非线性 热分析（渗流分析） 流体动力学分析 电磁场分析 声场分析 压电分析 多物理场耦合分析 通用后处理模块 时间历程后处理模块
三 大 模 块
分析计算模块
后处理模块
ANSYS在部分工业领域中的应用如下： 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
2.2 求解模块SOLUTION(续)
典型耦合场分析：
热—应力分析
流体—结构相互作用 感应加热（电磁—热）
压电分析（电场和结构）
声学分析（流体和结构） 热-电分析 静电-结构分析
两根热膨胀系数 不同的棒焊接在 一起，图示为加 热后的变形。
2.3 后处理模块POST1和POST26
2.2 求解模块SOLUTION(续)
特 征 屈 曲 分 析
用于计算线性屈曲载荷并确定屈曲模态形状 (结合瞬态动力学分析可以实现非线性屈曲分 析) 。
专 项 分 析
断裂分析 复合材料分析 疲劳分析
2.2 求解模块SOLUTION(续)
显 式 动 力 学 分 析 ANSYS除了提供标准的隐式动力学分 析以外，还提供了显式动力学分析模块 ANSYS/LS-DYNA。
ANSYS/ Professional
ANSYS/ Mechanical
ANSYS/ Multiphysics
ANSYS/ Emag
ANSYS/ Structural ANSYS/ ED ANSYS/ FLOTRAN ANSYS/ LS-DYNA
ANSYS/ ProFEA
DesignSpace ANSYS/ PrepPost ANSYS/ University
2.2 求解模块SOLUTION(续)
高 频 电 磁 场 分 析 用于微波及RF无源组件，波导、雷达系 统、同轴连接器等分析。
同轴电缆中的电场 (EFSUM)
2.2 求解模块SOLUTION(续)
流体分析
用于确定流体的流动及热行为
流体分析的分类： ①CFD -ANSYS/FLOTRAN 提供强大的计算流体 动力学分析功能，包括不可压缩或可压缩流体、 层流及湍流，以及多组份流等。应用于：航空航 天，电子元件封装，汽车设计。
2.2 求解模块SOLUTION(续)
显式动力学分析的特点： 用于模拟非常大的变形， 惯性力占支配地位，并考 虑所有的非线性行为。 它的显式方程求解冲击、 碰撞、快速成型等问题， 是目前求解这类问题最有 效的方法。
2.2 求解模块SOLUTION(续)
热 分 析
ANSYS热分析计算物体的稳态或瞬态温 度分布，以及热量的获取或损失、热梯度、 热通量等。
2.2 求解模块SOLUTION(续)
磁场分析的类型:
①静磁场分析：计算直流电(DC)或
永磁体产生的磁场。 ②交变磁场分析：计算由于交流电 (AC)产生的磁场。 ③瞬态磁场分析：计算随时间随机 变化的电流或外界引起的磁场。
求解模块SOLUTION(续)
电 场 分 析 用于计算电阻或电容系统的电场。 典型的物理量有电流密度、电荷密 度、电场及电阻热等。
热分析之后往往进行结构分 析，计算由于热膨胀或收缩 不均匀引起的应力。 ANSYS热分析功能: 相变(熔化及凝固) 内热源(如电阻发热等) 三种热传递方式(热传导、热 对流、热辐射)
2.2 求解模块SOLUTION(续)
磁 场 分 析
磁场分析中考虑的物理量是磁通量密度、 磁场密度、磁力、磁力矩、阻抗、电感、 涡流、能耗及磁通量泄漏等。磁场可由电 流、永磁体、外加磁场等产生。
2.2 求解模块SOLUTION
结 构 静 力 分 析 用来求解外载荷引起的位移、应力和反作用 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，而且可以进 行非线性分析，如塑性、蠕变、膨胀、大变 形、大应变、应力刚化及接触分析。
2.2 求解模块SOLUTION(续)
映射划分
将几何模型分解成简单的几部分，然 后选择合适的单元属性和网格控制， 生成映射网格。
2.1 前处理模块PREP7(续)
网格划分方法：自由划分和自适应划分 可对复杂模型直接划分，避免了用户 对各个部分分别划分然后进行组装时 各部分网格不匹配带来的麻烦。
自由划分
自 适 应 划 分
先生成具有边界条件的实体模型，用户指示程 序自动地生成有限元网格，分析、估计网格的 离散误差，然后重新定义网格大小，再次分析 计算、估计网格的离散误差，直至误差低于用 户定义的值或达到用户定义的求解次数。
2.1 前处理模块PREP7
实体建模方式之一 ：自顶向下
先建高级图元， 如圆柱、圆锥等 自动生成相关的 面、线及关键点 问题：如何保 证各实体的连 接、交叉等关 系？→布尔操 作
自 顶 向 下
2.1 前处理模块PREP7(续)
实体建模方式之二 ：自底向上
自 底 向 上
关键点
线
面
体
2.1 前处理模块PREP7(续)
这个模块对前面的分析结果能以图形形式显 示和输出。例如，计算结果（如应力）在模 型上的变化情况可用等值线图表示，不同的 等值线颜色代表了不同的值（如应力值） 。
POST1 POST26
这个模块用于检查在一个时间段或子步历程 中的结果，如节点位移、应力或支反力。这 些结果能通过绘制曲线或列表查看。绘制一 个或多个变量随频率或其他量变化的曲线， 有助于形象化地表示分析结果。