ANSYS系统建模与多学科仿真平台介绍
第01讲-ANSYS简介
1 DISPLACEMENT54
Z
MAY 7 2007
X
Y
15:13:56
Z
连续刚构的稳定分析
斜拉桥的稳定分析
XY
薄板的稳定分析
May 15, 2009
湖南大学·土木·桥梁
1-17
ANSYS 结构分析 —概览
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/ Structuralä
湖南大学·土木·桥梁
ANSYS/ LinearPlusä
1-9
（三）ANSYS的简介（续）
¾ ANSYS公司为设计界提供了三大类软件产品： – 涉及多交叉学科的多物理场仿真工具（ANSYS/Multiphysics） – 智能化的快速校验及优化工具（ANSYS/DesignSpace） – 针对某些专业领域的专用软件包 • 板成形专用软件包 • 土木工程专用软件包 • 疲劳及耐久性专用软件包
¾ 应用领域：经过几十年的发展→功能越来越强大、应用领域越来越广 9 研究领域——航空航天，进入机械、桥梁土木建筑、造船等行业； 9 研究范围——传统的结构力学、固体力学、流体力学．不仅用于研究物质 机械运动的规律，还用于研究热运动和电磁运动的规律。 9 研究内容——静/动力分析；线性/非线性的弹塑性分析；屈曲失稳分析；炮 击与鸟撞的动力响应分析；着陆响应分析、气弹颤振分析等。既用作强度 评估，也用作优化设计。
¾ 桥梁结构分析只是结构分析的一个子范畴，主要是利用桥梁杆系有限元分析程 序来解决。但随着我国桥梁事业的蓬勃发展，大型复杂结构体系不断推陈出新 ，结构跨径也在不断增加，建设自然条件（风、地震等）的控制性越来越突出 。对于这类生命线控制工程，需要进行各种情况下的结构仿真分析。
ANSYS功能介绍.ppt
• 跌落试验（电子和消费产品） • 低速或高速的实体-实体碰撞（运动物体，空间问题） • 高度非线性的塑性屈曲（机械加工过程） • 完全的材料失效应用（防御和国防安全） • 可分离的连接如粘接，焊接（电子产品和汽车） • 跌落物体和容器碰撞（石油和气体）
1 公司简介
•ANSYS中国是ANSYS, Inc.在中国的全资 子公司，在上海，北京和成都设有三个分 公司，负责ANSYS在整个中国的业务发展 。
•目前在中国，ANSYS ANSOFT产品系列 由ANSYS中国直接负责市场、销售与技术 服务等。
•ANSYS Mechanical系列， ANSYS CFD 系列以及ANSYS Workbench和ANSYS EKM产品由独家代理商安世亚太公司（ Pera Global）负责销售与技术支持
ANSYS-功能介绍
1 公司简介 2 代表产品 3 前处理 4 独立的求解器 5 专业领域软件
1 公司简介
•ANSYS，Inc成立于1970年，致力于工程仿真软件和技术 的研发，在全球众多行业中，被工程师和设计师广泛采用 。
• ANSYS公司重点开发开放、灵活的，对设计直接进行仿 真的解决方案，提供从概念设计到最终测试产品研发全过 程的统一平台，同时追求快速、高效和和成本意识的产品 开发。
• 目前，ANSYS整个产品线包括ANSYS Mechanical系 列， ANSYS CFD（FLUENT/CFX）系列，ANSYS ANSOFT系列以及ANSYS Workbench和 EKM等。
• 产品广泛应用于航空、航天、电子、车辆、船舶、交 通、通信、建筑、电子、医疗、国防、石油、化工等众 多行业。
ANSYS集成化仿真平台方案
仿真帮助实现客户的关键业务需求
• 更快的创新
Digital Twin 数字孪生 空中客车的数字化仿真，美 国国防部的数字线程计划， 基于模型企业
• 更高的质量
• 更低的成本 • 更加节能、环保
Cloud, HPC & ACT Rolls Royce 仿真提速5倍
• 更好的客户体验
先进的仿真技术 Orbital ATK CFD替代全尺寸测试， 每次可节省$10m
100.00k 1.00Meg
ANSYS仿真平台: 芯片-封装-系统(CPS)平台源自ACTlibrary
软件使用者
3
集成化的工具
IT基础设施
ANSYS 的产品发展策略
• 构建基于仿真的研发创新平台 • 仿真驱动产品研发
动态CAE协同 流程压缩 完备的虚拟原型
先进的仿真技术
4
ANSYS AIM: 新一代多物理场仿真设计平台
Geometry Creation and Preparation
400.00
350.00
300.00 2.50 5.00 7.50 10.00 12.50 15.00 17.50 20.00
100.00m
基于 仿真的测 NIGBT71.IC 试
474. 00m 400. 00m
2DGraphCon1
200. 00m
240.00m
GS_I...
0 100.00
1.00k 3.00k 10.00k
– Robert Terhune, US Army Armament Research and Development Engineering Center
11
ANSYS 基于仿真的研发创新平台框架
ansys workbench建模仿真技术及实例详解 -回复
ansys workbench建模仿真技术及实例详解-回复什么是ANSYS Workbench建模仿真技术，以及提供一个实例来详解。
ANSYS Workbench建模仿真技术是一种集成在ANSYS软件平台下的先进仿真建模工具。
它能够提供全面的、高精度的仿真分析，用于解决各种工程问题。
ANSYS Workbench能够模拟并分析结构力学、流体动力学、热传导和电磁场等各种物理现象，它是一个功能强大且灵活的工具，可用于设计优化、性能评估和故障诊断等应用。
ANSYS Workbench的优势之一是其集成的工作环境。
它提供了一个统一的界面，允许工程师能够轻松地建立多物理场的模型、设置边界条件、进行网格划分以及执行仿真分析。
这个集成环境大大提高了工作效率，减少了因为转换格式而产生的错误和不一致性。
ANSYS Workbench还具有高度可扩展性。
它支持多种不同类型的分析，并且可以与其他工具和软件集成。
这使得工程师能够根据他们的特定需求，选择合适的分析方法和模型。
此外，ANSYS Workbench还可以通过添加插件和自定义脚本等方式进行扩展和定制化，以满足用户需求。
下面以一个实例来详细说明ANSYS Workbench建模仿真技术的应用。
假设我们要设计一个汽车的底盘，我们希望通过仿真分析来优化其刚度和强度。
首先，我们需要建立一个底盘的三维几何模型。
可以使用ANSYS SpaceClaim软件来创建几何模型，然后将其导入到ANSYS Workbench 中进行后续分析。
接下来，我们需要定义材料属性。
通过在材料库中选择合适的材料，并输入相应的力学参数，如弹性模量、泊松比和屈服强度等。
这些参数将用于定义底盘的材料行为。
然后，我们需要设定边界条件。
我们可以设定车轮的载荷、车身的支撑条件、底盘的连接方式等。
这些边界条件将用于约束和模拟底盘在实际工况下的受力情况。
接着，我们需要对几何模型进行网格划分。
ANSYS Workbench提供了多种网格划分工具，可以根据模型的复杂性和分析需求选择合适的网格类型和划分方法。
ANSYS详细全介绍
ANSYS详细全介绍开放、灵活的仿真软件，为产品设计的每一阶段提供解决方案通用仿真电磁分析流体力学行业化分析模型建造设计分析多目标优化客户化结构分析解决方案结构非线性强大分析模块Mechanical显式瞬态动力分析工具LS-DYNA新一代动力学分析系统AI NASTRAN电磁场分析解决方案流体动力学分析行业化分析工具设计人员快捷分析工具仿真模型建造系统多目标快速优化工具CAE客户化及协同分析环境开发平台ANSYS StructureANSYS Structure 是ANSYS产品家族中的结构分析模块，她秉承了ANSYS家族产品的整体优势，更专注于结构分析技术的深入开发。
除了提供常规结构分析功能外，强劲稳健的非线性、独具特色的梁单元、高效可靠的并行求解、充满现代气息的前后处理是她的四大特色。
ANSYS Structure产品功能非线性分析• 几何非线性• 材料非线性• 接触非线性• 单元非线性动力学分析•模态分析- 自然模态- 预应力模态- 阻尼复模态- 循环模态• 瞬态分析- 非线性全瞬态- 线性模态叠加法•响应谱分析- 单点谱- 模态- 谐相应- 单点谱- 多点谱•谐响应分析•随机振动叠层复合材料•非线性叠层壳单元•高阶叠层实体单元•特征- 初应力- 层间剪应力- 温度相关的材料属性- 应力梯度跟踪- 中面偏置•图形化- 图形化定义材料截面- 3D方式察看板壳结果- 逐层查看纤维排布- 逐层查看分析结果•Tsai-Wu失效准则求解器•迭代求解器- 预条件共轭梯度(PCG)- 雅可比共轭梯度(JCG)- 非完全共轭梯度(ICCG)自然模态• 直接求解器- 稀疏矩阵- 波前求解器•特征值- 分块Lanczos法- 子空间法- 凝聚法- QR阻尼法(阻尼特征值)并行求解器•分布式并行求解器-DDS-自动将大型问题拆分为多个子域，分发给分布式结构并行机群不同的CPU（或节点）求解- 支持不限CPU数量的共享式并行机或机群- 求解效率与CPU个数呈线性提高• 代数多重网格求解器-AMG- 支持多达8个CPU的共享式并行机- CPU每增加一倍，求解速度提高80％- 对病态矩阵的处理性能优越, ,屈曲分析• 线性屈曲分析• 非线性屈曲分析• 热循环对称屈曲分析断裂力学分析• 应力强度因子计算• J积分计算• 裂纹尖端能量释放率计算大题化小•单元技术•子结构分析技术•子模型分析技术设计优化•优化算法- 子空间迭代法- 一阶法•多种辅助工具- 随机搜索法- 等步长搜索法- 乘子计算法- 最优梯度法- 设计灵敏度分析•拓扑优化二次开发特征• ANSYS参数化设计语言(APDL) • 用户可编程特性（UPF）•用户界面设计语言(UIDL) • 专用界面开发工具（TCL/TK）• 外部命令概率设计系统(PDS)•十种概率输入参数•参数的相关性•两种概率计算方法- 蒙特卡罗法*直接抽样* Latin Hypercube抽样- 响应面法*中心合成*Box-Behnken设计•支持分布式并行计算•可视化概率设计结果- 输出响应参数的离散程度*Statistics* LHistogram* Sample Diagram- 输出参数的失效概率* Cumulative Function* Probabilities- 离散性灵敏度*Sensitivities* Scatter Diagram* Response Surface前后处理(AWE)• 双向参数互动的CAD接口• 智能网格生成器• 各种结果的数据处理• 各种结果的图形及动画显示• 全自动生成计算报告支持的硬软件平台• Compaq Tru64 UNIX • Hewlett-Packard HP-UX • IBM RS/6000 AIX• Silicon Graphics IRIX• S un Solaris• Windows: 2000,NT,XP• LinuxANSYS MultiphysicsTM MultiphysicsANSYS MultiphysicsTM集结构、热、计算流体动力学、高/低频电磁仿真于一体，在统一的环境下实现多物理场及多物理场耦合的仿真分析；精确、可靠的仿真功能可用于航空航天、汽车、电子电气、国防军工、铁路、造船、石油化工、能源电力、核工业、土木工程、冶金与成形、生物医学等各个领域，功能强大的各类求解器可求解从冷却系统到发电系统、从生物力学到MEMS等各类工程结构。
ANSYS集成化仿真平台方案
ICSystem
CPM™: ▪ System PDN ▪ System Thermal
Power Budgeting PDN, RV
Package/PCB Electrical SIwave/HFSS/Q3D: Early to sign-off
Mechanical Stress
ANSYS Mechanical Stress, deformation
IO DDR Design DesignerSI/SIwave/CSM™: ▪ IO ring verification ▪ System jitter prediction
16
ANSYS仿真平台： 天线设计与仿真
ACT
library
软件使用者
3
集成化的工具
IT基础设施
ANSYS 的产品发展策略
• 构建基于仿真的研发创新平台 • 仿真驱动产品研发
动态CAE协同 流程压缩 完备的虚拟原型
先进的仿真技术
4
ANSYS AIM: 新一代多物理场仿真设计平台
Geometry Creation and Preparation
耦合仿真 SpaceX 大幅节省载荷设备成本
完备的 虚拟原型
流程压缩
先进的 仿真技术
8
动态CAE协作
ANSYS 系统工程框架与仿真平台， 实现仿真驱动产品研发
功能工程
功能
分配
架构
详细架构
软件工程
系统级设计
Designer
9
详细设计
HFSS
系统级多学科建模与联合仿真
系统级多学科建模与联合仿真1.概述1.1.数字化建模仿真在技术的发展和市场的驱动下，产品功能越来越复杂，通过解析的方法对产品进行分析的难度逐渐增大。
而采用实验的方法对产品进行研究则需要物理样机，对于这种方法，一方面所需投入较多、时间周期较长，另一方面，当发现样机在某些功能和性能层面无法满足要求时，进行更改的成本非常高。
即使这些问题都能够解决，实验方法还要面对某些工况下实验带来的危险和破坏、实验环境不一致、实验结果的离散性等诸多问题。
此种情况下，基于计算机技术，借助于专业的软件，通过数字化建模仿真的方式对产品的方案进行验证和优化，可以显著缩短研发周期、降低研发成本、完善产品质量，提高产品的市场竞争力。
1.2.系统级建模随着产品组成、功能的复杂化，部件各部分之间的耦合关系越来越紧密。
当对产品的一各组成部分独立建模时，需要建立其边界条件。
但由于该部分与其他部分错综复杂的耦合关系及其他部分外特性的复杂性，边界条件难以采用简答的函数关系进行描述，而是需要详细的建模，如此类推，对于产品的数字化分析需要系统级的建模。
另一个方面，当前产品的多数功能都需要各部分之间紧密配合才能实现，这个特点也自然地导致了系统级建模的必要性。
以飞机机电系统的机电综合为例，在机电综合的背景下，在功能、能量、控制和物理的层面，燃油、环控、液压、电气系统之间的管理越来越紧密。
例如在综合能量管理系统中，为实现能量高效利用的目的，环控、燃油、滑油、液压、电气、发动机等系统协调工作，如图1所示。
在多电飞机架构中，通过供-配-用电网络，机电系统之间的联系变得更为紧密。
图1飞机综合能量管理系统1.3.多学科建模随着机-电-液-控一体化的高速发展，由单一领域部件构成的产品越来越少，取而代之的是综合利用机械、电、磁、液压和控制等诸多领域研究成果、涉及多个学科的产品。
图2飞机机电系统飞机机电系统所涉及的学科如图2所示，每个机电子系统都涉及多个学科，这种特点使得系统级建模必然涉及多个学科。
ANSYS建模介绍
选择分析类型 定义单元类型
前 处 理 模 块
4.1 分析过程Leabharlann 定义材料特性 创建几何模型
分配属性
剖分
计 算 分 析 模 块 后 处 理 模 块
施加载荷
求解 查看分析结果 检验结果
4.1.1 选择分析类型
4.1.2 定义单元类型
选择静电场分析 二维实体选择2D Quad 121 三维实体选择3D Brick 122
4 ANSYS分析过程
4.1、建立模型
（4.1.1） 选择分析类型 （4.1.2） 定义单元类型 （4.1.3） 定义材料特性 （4.1.4） 创建几何模型 （4.1.5） 分配属性 （4.1.6） 剖分
4.2、加载并求解
（4.2.1）施加载荷 （4.2.2）求解
4.3、查看分析结果
（4.3.1）查看分析结果 （4.3.2）检验结果（分析是否正确）
画线时必须要先建立代表线两个端点的关键点，点击 Straight Line后，弹出窗口，在框中填写关键点编号， 用逗号分开
4.1.4 创建几何模型—Create面
创建面：随机、长方形、圆形、多边形等。
4.1.4 创建几何模型—Create面
4.1.4 创建几何模型—Create面
4.1.4 创建几何模型—Create体
创建体：随机、长方体、圆柱体、棱柱体、球体、圆锥体等。
4.1.4 创建几何模型—Operate
Subtract： 选较大面1，回车可见面1变色
点击Apply或回车，确定其为被 被减面
Subtract：
4.1.4 创建几何模型—Operate
选较小面3，回车可见面3变色，3为你需要减去的面
点击Ok或回车，面3就从面1上减去了
ANSYS Workbench—工程仿真技术集成平台
这一新的项目视图系统使用起来非常简单：直接从左边的工具栏
（To o l b o x）中将所需的分析系统拖拽到右边的项目视图窗口中即可。工具栏
（Toolbox）中的“分析系统（Analysis System）”部分，包含了各种已预置好
的“分析类型”（如显式动力分析、FLUENT流体分析、结构模态分析、结构
随机振动分析等），每一分析类型都包含完成该分析所需的完整过程（如材料
定义、几何创建、网格生成、求解设置、求解、后处理等过程），按其顺序一
步步往下执行即可完成该特定分析任
务。也可从工具栏中的“Component
Systems”里选取各个独立的程序
系统，自己“组装”成
拖拽方式创建多物理场分析流程：左边的项目视图显示了结构分析与流体分析之间的关系， 在不同物理场之间的数据传递功能自动将上游分析（流体计算）的计算结果作为载荷传到
下游分析（结构计算）模型上（如右边的结构计算目录树所示）
将所需的分析系统拖拽到项目 视图中后，自上而下执行各个 步骤即可完成整个分析，右边 的符号表示了该项的状态
成各种新的应用程序和第三方软件系统
DesignXplorer参数分析
DesignXplorer（DX）模块是对ANSYS Workbench参数分析功能的极大拓展。利用其DOE和 响应面功能可获得产品性能与设计参数之间的关系， DOE和响应面提供了SDPD仿真驱动设计所需的所有 信息，
DX还提供了多种优化算法来对产品进行优化设 计，并提供多种图形工具以便于优化设计研究，包括 敏度图、相关矩阵、曲线、响应面、Trade-off图、 Pareto Front显示、蛛状图等。
UNIQ-AW-p09
info@
项目级仿真参数管理
2023年ANSYS仿真分析操作技巧及界面介绍
2023年ANSYS仿真分析操作技巧及界面介绍[正文]2023年ANSYS仿真分析操作技巧及界面介绍近年来，随着科技的不断进步和应用需求的增加，工程领域对于仿真分析技术的需求也日益增长。
ANSYS作为一款强大的工程仿真软件，在工程设计和分析中扮演着重要的角色。
为了帮助读者更好地了解和掌握2023年ANSYS的仿真分析操作技巧及界面介绍，本文将从几个方面进行介绍。
一、ANSYS仿真分析操作技巧1. 建模技巧在进行仿真分析前，良好的建模是至关重要的。
首先，我们需要根据实际情况选择适当的几何建模方式，如使用CAD软件绘制或导入现有模型。
其次，合理的网格划分也是成功的仿真分析的关键。
合适的网格对于结果的精确性和计算效率都至关重要。
此外，还应注意材料属性和边界条件的设定，确保模型的准确性和可靠性。
2. 设定分析类型ANSYS提供了丰富的分析类型，如静力学分析、动力学分析、热传导分析等。
根据实际需求，选择合适的分析类型进行设置。
在设定分析类型时，需要注意选择合适的求解器和求解方法，以提高计算效率和结果准确性。
3. 结果后处理仿真分析得到的结果需要进行后处理，以便更好地理解和评估设计。
ANSYS提供了各种后处理工具和功能，如结果云图、应力应变云图、位移云图等，可以直观地展示仿真结果。
此外，还可以通过导出结果数据进行进一步的分析和处理。
二、ANSYS界面介绍ANSYS的界面布局清晰、简洁，易于使用。
下面将介绍ANSYS主要界面的内容和功能。
1. 主菜单栏主菜单栏位于ANSYS界面的顶部，包含了各种功能模块，如“File”、“Preprocessor”、“Solution”、“Postprocessor”等。
通过主菜单栏，可以进行模型导入、网格划分、设定边界条件、选择求解器、设定后处理等操作。
2. 模型导入与几何编辑器在ANSYS界面的左上方是模型导入与几何编辑器模块。
通过该模块，可以将外部建模软件绘制的模型导入到ANSYS中，并对几何模型进行编辑，如创建几何体、切割、布尔运算等操作。
ANSYS-功能介绍ppt课件
2 代表产品
9
2 代表产品
ANSYS Structural
它用于进行纯结构的仿真。它提供了所有的线性分析和非线性 分析能力。
螺钉-托架装配的预应力分析 包含非线性材料，含摩擦的接1触0
跑车的悬架系统 柔性瞬态动力学分析
2 代表产品
ANSYS Mechanical
它可以用于对复杂产品进行结构的线性/非线性及动力学分析。 它提供了对很多工程问题的一整套单元行为，材料模型的仿真 。另外它提供了热分析及多物理场的分析如声场，压电分析， 热-结构分析，热-电分析等。
19
2 代表产品 ANSYS CFD-Post
为了更好的理解CFD仿真的结果，ANSYS CFD-Post作为所有ANSYS 流体动力学产品的一个通用后处理器，提供了强大的后处理结果的可视 化和结果分析能力。
20
2 代表产品 Ansoft
Ansoft公司的软件产品，是通过高性能的设计和仿真评估电子产品及 系统来帮助客户提升竞争优势。 。
• 《财富》全球500强 ANSYS产品被前100名公司中的几乎所有公司都在使用。
• 《商务周刊》 ANSYS产品被前20名创新公司的16个采用。
• 《财富》快速增长的公司-2010,2009
6
1 公司简介 ANSYS的产品系列
7
ANSYS-功能介绍
1 公司简介 2 代表产品 3 前处理 4 独立的求解器 5 专业领域软件
17
2 代表产品
ANSYS FLUENT
ANSYS FULENT 有着广泛的物理建模能力，可以建模流体，紊流，热 传递，反应等问题。其工程应用包括空气流动（飞机的机翼，锅炉中的 燃烧），沸腾炉问题，石油钻井平台，血液流动，半导体的制造，净室 设计，废水处理工厂等等。还可进行管内燃烧，空气声学，涡轮机械， 多项问题等。
ANSYS软件介绍与实例讲解
ANSYS软件介绍与实例讲解1.结构分析：能够对结构进行线性和非线性、静态和动态的力学分析，可以预测结构的变形、应力、疲劳寿命等。
2.热分析：可以模拟热传导、热辐射和热对流等热现象，用于评估热应力、温度分布和热失效等问题。
3.流体力学分析：可以模拟流体流动、传热和传质过程，用于评估气流、液流和多相流等问题。
4.电磁场分析：可以模拟电磁场的分布、场强和场频率，用于评估电磁辐射、电磁感应和电子器件等问题。
下面以一个实例来说明ANSYS软件的使用。
假设我们需要设计一只新型飞机的机翼。
为了减小飞机的阻力和提高机动性能，我们采用了非传统的蝶形机翼结构。
在使用ANSYS软件进行分析之前，我们需要将机翼的三维CAD模型导入到软件中。
首先，我们可以使用ANSYS的结构分析模块对蝶形机翼的静态强度进行分析。
在分析过程中，我们可以定义材料的弹性模量、泊松比和密度等参数，为机翼施加正常工作时的风载荷，然后进行应力分析。
通过这样的分析，我们可以评估机翼在正常工作状态下的变形和应力分布，确保其在设计寿命内不会发生破坏。
接下来，我们可以使用ANSYS的热分析模块对机翼进行温度场分析。
在分析过程中，我们可以定义材料的导热系数和热容量等参数，为机翼施加高速飞行时的热载荷，然后进行温度分析。
通过这样的分析，我们可以评估机翼在高速飞行状态下的温度分布和热应力，确保其在设计寿命内不会因为高温而破坏。
然后，我们可以使用ANSYS的流体力学分析模块对机翼进行气动特性分析。
在分析过程中，我们可以定义空气的密度和粘度等参数，为机翼施加不同飞行状态下的气流载荷，然后进行流动分析。
通过这样的分析，我们可以评估机翼的升力、阻力和气动稳定性等气动特性，提供指导性的优化建议。
最后，我们可以使用ANSYS的优化模块对机翼进行形状优化。
在优化过程中，我们可以定义参数化的设计变量，设置优化目标和约束条件，并选择合适的优化算法。
通过多次迭代计算，可以获得最优的机翼形状，以提高飞机的性能。
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）。
ANSYS?WORKBENCH的总体介绍
ANSYS WORKBENCH的总体介绍如何学习ANSYS WORKBENCH?我想，首先需要对于ANSYS WORKBENCH有一个总体了解。
知道一个软件可以做什么事情，然后弄清楚我们自己到底想要做什么，然后再去寻找学习的道路，这就是所谓知己知彼。
那么 ANSYS WORKBENCH可以做什么呢？有些人说，它是一个有限元软件平台。
这总体上正确，但并不完全正确。
实际上，ANSYS WORKBENCH包含了一系列软件，虽然绝大部分软件使用有限元方法进行编制的，但是也有部分软件使用了有限体积法，也有软件使用了无网格方法。
所以，一概的说明它是有限元软件是不大正确的。
让我们说得更高一点吧。
万事万物，其间自有规律存在，所有的学科都致力于寻求该学科研究范围内部的各种规律。
那么什么是规律？无非是事物内部的各种关系而已。
这些关系，在数学上，就表现为数量之间的关系。
而数量之间的关系，可能是平级的，那么就是代数方程。
如果是有原因和结果关系的，那么就表现为微分方程或者积分方程。
在同一个事物内部存在的关系未必只有一种，可能有多种，那么就会有多个方程出现，这就构成了方程组。
比如说，对于固体力学而言，就有3个静力平衡方程，6个几何方程，6个物理方程。
这些方程有代数方程，也有微分方程。
这就构成了一个微分-代数方程组。
不仅是固体力学，流体力学也是如此，传热学是如此，而电磁场也是如此。
这样，我们面对的是代数-微分方程组的求解问题。
如何求解这些方程组？在数学上，这很困难，尤其是当边界并不那么规则时。
解析法只能求解非常特定的问题，但是实际问题总是奇奇怪怪的，所以我们需要寻找另外的方法。
于是有所谓的半解析法，无非是用幂函数或者三角函数的组合来确定问题的解析解，这种方法对于实际问题也很难凑效。
于是出现了数值解法。
数值解法多种多样，如有限元法，有限体积法，边界元法，有限差分法，无网格方法等。
一般而言，对于结构的计算，用有限元法比较合适；对于流体仿真，用有限体积法；而对于无限域声场的分析，主要用边界元法；有限差分法出现得很早，但是很少看到软件去使用它。
Ansys仿真分析操作方法及界面介绍
Ansys仿真分析操作方法及界面介绍在现代工程设计领域中，仿真分析已经成为一种必备的工具。
Ansys作为一款全球知名的仿真分析软件，被广泛应用于航空航天、汽车、电子、建筑等领域。
本文将介绍Ansys仿真分析的操作方法及其界面，旨在帮助读者更好地使用和理解这个强大的工具。
一、Ansys的基本概述Ansys是一款基于有限元分析原理的计算机仿真软件，提供了对结构的静态和动态行为进行模拟分析的能力。
它可以帮助工程师预测和优化产品的性能，从而减少成本和时间。
Ansys包括多个子模块，如Mechanical、Fluent、Electronics等，每个子模块都专注于某个领域的仿真分析。
二、Ansys仿真分析的操作方法1. 创建几何模型：Ansys提供了多种几何建模工具，如实体建模、曲面建模、轮廓建模等。
用户可以根据具体需求选择适当的建模方法，创建几何模型。
2. 设定材料和属性：在仿真分析中，准确的材料和属性设置至关重要。
Ansys中提供了大量的材料数据库，用户可以根据需求选择相应的材料，并为其指定适当的属性。
3. 定义边界条件：边界条件对仿真分析结果具有重要影响。
Ansys允许用户定义各类边界条件，如约束、载荷、温度等。
通过合理设置边界条件，可以更准确地模拟实际工况。
4. 网格划分：网格是有限元分析的基础，也是Ansys仿真分析的关键步骤之一。
通过对几何模型进行网格划分，将其离散为多个小单元，从而进行数值计算和求解。
5. 设置分析类型：根据具体分析要求，选择适当的分析类型。
例如，对于静态结构分析，可以选择静力学分析类型；对于流体力学分析，可以选择流体流动分析类型。
6. 运行仿真计算：设置好所有必要的参数后，点击运行按钮，Ansys将开始进行仿真计算。
在计算过程中，可以随时监视仿真状态，并查看计算结果。
7. 结果处理和后处理：仿真计算完成后，Ansys提供了丰富的后处理工具，用于分析和可视化仿真结果。
用户可以绘制图形、生成报告，进一步研究和评估产品性能。
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。
Ansys系列软件的独特CAE优势
Ansys系列软件的独特CAE优势众所周知，ANSYS公司是目前世界上最大的CAE软件公司。
其产品线比较完备。
下面介绍一些ANSYS分析体系与其他CAE软件相比的优势优势一：协同ANSYS Workbench作为世界唯一一款协同仿真平台，旨在搭建基于网络的仿真工作统一环境，将百家争鸣的仿真技术和纷繁复杂的仿真数据完美整合，与仿真相关的人、部门、技术及数据在统一环境中协同工作。
在中国航空、航天、船舶这样的高科技行业，企业或研究所通常会拥有多种商业CAE程序甚至自己开发一些小型CAE软件，协同仿真环境将为他们整合仿真技术提供极大方便。
优势二：多物理场仿真CAE技术涵盖了计算结构力学、计算流体力学、计算电磁学等诸多学科专业，而象飞机、船舶等大型工业产品的设计对这几个学科专业都有强烈的耦合场分析需求。
一般的CAE软件通常都只能解决某个学科的问题，用户需要配置一系列由不同公司开发的、具有不同应用领域的软件组合起来以解决其实际工程问题。
这不但增加了用户投资，而且很多耦合场问题会由于不同软件间不能有效准确地传递数据而无法真正实现耦合仿真计算。
能否真正完成全面耦合场分析，已经成为现代CAE软件所追求的目标。
ANSYS软件作为融结构、电磁、热、流体分析技术于一身的强大仿真系统，不但拥有为业界认可的强大的单场分析模块，而且由于出自同一家公司的模块，数据传输不存在瓶颈，各场之间的耦合分析能力是任何一家CAE技术提供商所不能企及的。
优势三：双向参数互动CAE软件必须可以直接使用CAD生成的模型已经成为业界共识。
目前，其他CAE软件一直在延续使用“模型数据单向传递”方式。
为了满足现代并行设计、快速设计的要求，ANSYS引入“双向参数互动”技术。
双向参数互动是指：CAD模型传到CAE软件后，CAE软件继承CAD模型的原有参数;CAD修改模型参数之后，CAE软件只需刷新即可得到来自CAD模型的新参数，从而更新模型，但CAE 软件中的网格和载荷设置不发生变化，可直接求解;CAE软件可直接根据分析结果对设计参数直接进行必要的修改，或利用优化设计功能得到最优设计参数后，在CAD中只需刷新操作便更新模型。
各大仿真软件介绍
各大仿真软件介绍目前市面上有许多大型的仿真软件，以下是其中几个比较知名的仿真软件以及它们的算法和原理介绍。
1. AnsysAnsys是一款主要用于结构分析、流体分析和电磁分析的大型有限元分析软件。
它采用有限元方法进行建模和求解，通过将连续物体划分为有限数量的离散元素，将复杂的物理问题离散化为一系列简单的线性代数问题。
Ansys具有强大的分析功能和广泛的应用领域，在工程仿真领域得到了广泛的应用。
2. SimulinkSimulink是一款强大的数据流程仿真环境，用于建模、仿真和分析各种动态系统。
它基于数据流图的模型，可以方便地建立输入和输出之间的关系，使用图形化的方式进行仿真。
Simulink内置了许多常用的算法和模型，可以快速建立各种系统的仿真模型，例如控制系统、通信系统等。
3. solidThinkingsolidThinking是一个由浅入深的全能CAE软件，内含结构、流体、模态、温度分析器和拓扑优化系统。
它采用有限元法进行建模和求解，可以进行多物理场耦合分析。
通过拓扑优化系统，solidThinking可以对结构进行优化设计，实现结构材料的最优分布，减少结构重量和材料成本。
4. MatlabMatlab是一种用于科学计算、数据分析和可视化的高级编程语言和环境。
它提供了各种各样的数学和工程计算函数，可以用于解决各种复杂的数学和工程问题。
Matlab中的仿真工具箱提供了许多专门用于仿真的函数和工具，可以进行各种仿真实验和数据分析。
5. COMSOL MultiphysicsCOMSOL Multiphysics是一款基于有限元方法的多物理场仿真软件。
它可以进行多物理场耦合的仿真分析，如结构力学、电磁场、流体力学、传热和化学反应等。
COMSOL Multiphysics提供了丰富的物理模型和数值求解器，可以进行各种复杂的仿真分析。
总之，这些大型仿真软件都是借助各种数学算法和物理模型来模拟和分析各种复杂的工程和科学问题。
关于ANSYS的比较详细的介绍56页word文档
ANSYS简介开放、灵活的仿真软件，为产品设计的每一阶段提供解决方案通用仿真电磁分析流体力学行业化分析模型建造设计分析多目标优化客户化结构分析解决方案结构非线性强大分析模块Mechanical显式瞬态动力分析工具LS-DYNA新一代动力学分析系统AI NASTRAN电磁场分析解决方案流体动力学分析行业化分析工具设计人员快捷分析工具仿真模型建造系统多目标快速优化工具CAE客户化及协同分析环境开发平台ANSYS StructureANSYS Structure 是ANSYS产品家族中的结构分析模块，她秉承了ANSYS家族产品的整体优势，更专注于结构分析技术的深入开发。
除了提供常规结构分析功能外，强劲稳健的非线性、独具特色的梁单元、高效可靠的并行求解、充满现代气息的前后处理是她的四大特色。
ANSYS Structure产品功能非线性分析·几何非线性·材料非线性·接触非线性·单元非线性动力学分析·模态分析- 自然模态- 预应力模态- 阻尼复模态- 循环模态·瞬态分析- 非线性全瞬态- 线性模态叠加法·响应谱分析- 单点谱- 模态- 谐相应- 单点谱- 多点谱·谐响应分析·随机振动叠层复合材料·非线性叠层壳单元·高阶叠层实体单元·特征- 初应力- 层间剪应力- 温度相关的材料属性- 应力梯度跟踪- 中面偏置·图形化- 图形化定义材料截面- 3D方式察看板壳结果- 逐层查看纤维排布- 逐层查看分析结果·Tsai-Wu失效准则求解器·迭代求解器- 预条件共轭梯度(PCG)- 雅可比共轭梯度(JCG)- 非完全共轭梯度(ICCG)自然模态·直接求解器- 稀疏矩阵- 波前求解器·特征值- 分块Lanczos法- 子空间法- 凝聚法- QR阻尼法(阻尼特征值)并行求解器·分布式并行求解器-DDS-自动将大型问题拆分为多个子域，分发给分布式结构并行机群不同的CPU（或节点）求解- 支持不限CPU数量的共享式并行机或机群- 求解效率与CPU个数呈线性提高·代数多重网格求解器-AMG- 支持多达8个CPU的共享式并行机- CPU每增加一倍，求解速度提高80％- 对病态矩阵的处理性能优越, ,屈曲分析·线性屈曲分析·非线性屈曲分析·热循环对称屈曲分析断裂力学分析·应力强度因子计算·J积分计算·裂纹尖端能量释放率计算大题化小·P单元技术·子结构分析技术·子模型分析技术设计优化·优化算法- 子空间迭代法- 一阶法·多种辅助工具- 随机搜索法- 等步长搜索法- 乘子计算法- 最优梯度法- 设计灵敏度分析·拓扑优化二次开发特征·ANSYS参数化设计语言(APDL) ·用户可编程特性（UPF）·用户界面设计语言(UIDL)·专用界面开发工具（TCL/TK）·外部命令概率设计系统(PDS)·十种概率输入参数·参数的相关性·两种概率计算方法- 蒙特卡罗法*直接抽样* Latin Hypercube抽样- 响应面法*中心合成*Box-Behnken设计·支持分布式并行计算·可视化概率设计结果- 输出响应参数的离散程度*Statistics* LHistogram* Sample Diagram- 输出参数的失效概率* Cumulative Function* Probabilities- 离散性灵敏度*Sensitivities* Scatter Diagram* Response Surface前后处理(AWE)·双向参数互动的CAD接口·智能网格生成器·各种结果的数据处理·各种结果的图形及动画显示·全自动生成计算报告支持的硬软件平台·Compaq Tru64 UNIX ·Hewlett-Packard HP-UX ·IBM RS/6000 AIX ·Silicon Graphics IRIX ·Sun Solaris·Windows: 2000,NT,XP ·LinuxANSYS MultiphysicsTM MultiphysicsANSYS MultiphysicsTM集结构、热、计算流体动力学、高/低频电磁仿真于一体，在统一的环境下实现多物理场及多物理场耦合的仿真分析；精确、可靠的仿真功能可用于航空航天、汽车、电子电气、国防军工、铁路、造船、石油化工、能源电力、核工业、土木工程、冶金与成形、生物医学等各个领域，功能强大的各类求解器可求解从冷却系统到发电系统、从生物力学到MEMS 等各类工程结构。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
VHDL-AMS
基于语言的行为级建模
SPICE
ANSYS 3D 物理场的耦合与降阶
与嵌入式控制和软件的 紧密集成
功能模型接口FMI
基于标准的互操作性
多域模型库和工具
12
开放的模型接口实现0D-3D的全系统仿真
基于语言建模
多域模型库
三维物理场耦合仿真 降阶模型生成
嵌入式系统集成 功能模型接口 (FMI)
系统建模与多学科仿真平台介绍
在设计师的眼里……
Actuators 促动器
Sensors
传感器
Electronic Control
电子控制
Embedded Software
嵌入式软件
特定领域、以部件为中心
2
……最终系统的一部分
电子控制 嵌入式软件
促动器
运行剖面
传感器
运行条件
安全要求
3
……存在复杂的相互作用
19
如何保持物理模型的保真度？
…到这里?
a b
c
PMSM
基于方程/数据的
系统级行为模型
mech_rv
如何从这里…
高保真度3D物理场
Reduced-Order Model
降阶模型 ROM
一个简化的高保真度动力学模型，保留了必要的 行为特性以及主导效应，为了减少更复杂模型所 需的求解时间或存储容量。
20
关键措施： VHDL-AMS C/C++ SPICE SML Modelica
多域 模拟 数字 动力系统 制造商 特定应用
ANSYS 3D 物理场
ROM
降阶模型 电磁 流体 热
结构
ANSYS SCADE 第三方系统建模工具 (AMESim, Simulink, Dymola, GT Suite 等)
17
兼容 Modelon 库
* Modelon libraries are provided by Modelon AB / Inc.
发动机动力学 燃料电池 热交换器 液压系统 水力发电
液冷系统 气动力学 火力发电 蒸汽循环 车辆动力学
18
车辆热管理系统模型
Thermal Mechanical Electrical Coolant Air
ANSYS 多种类型、多物理场的 ROM 模型
线性 稳态
瞬态
非线性
21
案例
等效电路 (ECE) ROM 提取
有限元电机仿真
22
案例
等效电路 (ECE) ROM 提取
ECE ROM 瞬态特性
与有限元模型精度对比
求解时间：几秒VS.几小时
24
案例
Fluent静压力模型
Fluent
ROM
2 hours on 16 cores cluster
• FMI 协同仿真 • 系统工程桥接入口 • 结合SCADE的系统闭环测试方法 • Simplorer 模型导出
9
ANSYS 系统技术的关注方向
建模
…保持保真度
装配
…允许重用
仿真
…更快、更精确
降阶模型 互操作性 仿真技术
10
System Modeling
系统建模
11
多域系统仿真: 建模的灵活性、可重用性、互操作性
在研发过程中进行高性能、多保真度仿 真
优化复杂系统性能 在设计早期理解系统不同部分间的
相互作用，并做出权衡
7
系统仿真的战略核心……
Performance &
Usability 性能 & 可用性
Electrification 电气系统
Mechatronics 机电一体化
Systems
Engineering 系统工程
5
ANSYS 全流程系统仿真
基于模型的系统工程
medini
系统/软件架构
系统架构 & 系统安全性验证
多域系统虚拟集成
Simplorer
ROM
基于模型的软件
3D 物理场仿真
6
ANSYS 系统仿真平台级工具——
Simplorer
建模、集成、分析电气化系统
电力电子、物理部件和软件控制
扩展系统测试覆盖面
Simulink C 代码
FMI
功能模型接口
13
Modelica in Simplorer
扩展系统建模的覆盖领域
建立并重用Modelica模型 +电气化系统领先的精度和性能
14
利用Modelica框图实现多域建模
Browse Packages 浏览模型库
View Pin & Parameter 查看接口和参数信息
物理集成
虚拟集成
31
产品开发中的行为级模型
以多种形式存在……
Circuits 电路
Co-simulation 协同仿真
Block Diagrams 块图
Data-Driven / Look-up Tables 数据驱动/查找表
State Machines 状态机
8
……推动R18产品进步
• 求解器性能和覆盖面改善 • 图表绘制功能改进 • UI 的响应提速 • Simplorer Entry 版本与ANSYS 3D物
理场和嵌入式软件工具的打包
• 电力系统库 • 新的MOSFET平均模型 • SiC、电源控制器器件 • 器件特征化功能改进
• 3D 物理场降阶模型(ROMs)及其耦合 • Modelica 模型使用 & 图建立 • Modelica 库支持(Modelon, …)
结果对比
3 seconds on laptop
Max difference: 1.2%
25
电池设计工具箱
电池包开发验证模型
ANSYS App Store 中新的“系统”APP
26
Interoperability
互操作性
29
产品开发中的孤岛现象
部门
学科 物理集成子系 统
供应商
30
系统装配与仿真
关键问题：
系统是如何执行的?
电子控制
促动器
嵌入式软件
传感器
运行剖面
运行条件
安全需求
4
为何进行系统仿真?
虚拟集成Virtual Integration
→ 更早发现缺陷以避免 重新设计、成本超支、 进度落后、……
确保可靠性和稳健性
→ 扩大条件测试覆盖范围，以确保安全、 质量、客户满意度、……
冲击市场
→ 充分挖掘创新的潜力，开发出最优的产品
Info
DeclareQuantitiesentation 查看模型文档
Generate Modelica Code 生成Modelica代码
15
利用Modelica框图实现多域建模
在Simplorer中仿真分析
16
完全兼容Modelica标准库
Modelica标准库 (MSL) 是来自Modelica协会的免费库，包 含有超过1,500个部件，可对机械、电气、热、流体及控制 系统进行建模。 在Simplorer中: • 通过MSL模型建立框图 • 导入用MSL模型创建的子系统