ANSYS軟件的功能簡介-課件

第二章ANSYS軟件的功能簡介前處理模塊分析計算模塊后處理模塊三大模塊結構分析：靜動力、非線性熱分析（滲流分析）流體動力學分析電磁場分析聲場分析壓電分析多物理場耦合分析通用后處理模塊時間歷程后處理模塊實體建模網(wǎng)格劃分第二章ANSYS軟件的功能簡介前處理模塊分析計算模塊后處1ANSYS在部分工業(yè)領域中的應用如下：航空航天汽車工業(yè)生物醫(yī)學橋梁、建筑電子產(chǎn)品重型機械微機電系統(tǒng)運動器械ANSYS在部分工業(yè)領域中的應用如下：2ANSYS/Multiphysics包括所有工程學科的所有性能ANSYS/Multiphysics有三個主要的組成產(chǎn)品ANSYS/Mechanical-ANSYS/機械-結構及熱ANSYS/Emag-ANSYS電磁學ANSYS/FLOTRAN-ANSYS計算流體動力學其它產(chǎn)品:ANSYS/LS-DYNA-高度非線性結構問題DesignSpace–CAD環(huán)境下，適合快速分析容易使用的設計和分析工具ANSYS/ProFEA–Pro/ENGINEER的ANSYS分析接口。ANSYS/Multiphysics包括所有工程學科的所有3ANSYS/StructuralANSYS/ProfessionalANSYS/ProFEADesignSpaceANSYS/EDANSYS/UniversityANSYS/PrepPostANSYS/MultiphysicsANSYS/FLOTRANANSYS/EmagANSYS/LS-DYNAANSYS/MechanicalANSYS/ANSYS/ANSYS/DesignSpaceA42.1前處理模塊PREP7實體建模方式之一：自頂向下

先建高級圖元，如圓柱、圓錐等自動生成相關的面、線及關鍵點自頂向下問題：如何保證各實體的連接、交叉等關系？→布爾操作2.1前處理模塊PREP7實體建模方式之一：自頂向下先52.1前處理模塊PREP7(續(xù))實體建模方式之二：自底向上

關鍵點自底向上線面體2.1前處理模塊PREP7(續(xù))實體建模方式之二：自底向62.1前處理模塊PREP7(續(xù))實體建模方式的選擇：自頂向下建?？梢蕴岣呓５男剩谛枰貌紶柌僮鲿r比較難以掌握；自底向上建?？梢詼p少出錯的機會，但效率較低。建議：先學習自底向上→后學習自頂向下2.1前處理模塊PREP7(續(xù))實體建模方式的選擇：7網(wǎng)格劃分方法：延伸劃分與映射劃分延伸劃分將一個二維網(wǎng)格延伸成一個三維網(wǎng)格映射劃分將幾何模型分解成簡單的幾部分，然后選擇合適的單元屬性和網(wǎng)格控制，生成映射網(wǎng)格。2.1前處理模塊PREP7(續(xù))網(wǎng)格劃分方法：延伸劃分與映射劃分延伸劃分將一個二維網(wǎng)格延伸成8網(wǎng)格劃分方法：自由劃分和自適應劃分自由劃分可對復雜模型直接劃分，避免了用戶對各個部分分別劃分然后進行組裝時各部分網(wǎng)格不匹配帶來的麻煩。自適應劃分先生成具有邊界條件的實體模型，用戶指示程序自動地生成有限元網(wǎng)格，分析、估計網(wǎng)格的離散誤差，然后重新定義網(wǎng)格大小，再次分析計算、估計網(wǎng)格的離散誤差，直至誤差低于用戶定義的值或達到用戶定義的求解次數(shù)。2.1前處理模塊PREP7(續(xù))網(wǎng)格劃分方法：自由劃分和自適應劃分自由劃分可對復雜模型直接劃92.2求解模塊SOLUTION結構靜力分析用來求解外載荷引起的位移、應力和反作用力。靜力分析很適合求解慣性和阻尼對結構的影響并不顯著的問題。ANSYS程序中的靜力分析不僅可以進行線性分析，而且可以進行非線性分析，如塑性、蠕變、膨脹、大變形、大應變、應力剛化及接觸分析。2.2求解模塊SOLUTION結構靜力分析用來求解外載荷引10用來求解隨時間變化的載荷對結構或部件的影響。與靜力分析不同，動力分析要考慮隨時間變化的力載荷以及它對阻尼和慣性的影響。結構動力分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))用來求解隨時間變化的載荷對結構或部件的影響。與靜力分析不同，112.2求解模塊SOLUTION(續(xù))結構動力分析的類型：①模態(tài)分析：計算線性結構的自振頻率及振型。②譜分析：是模態(tài)分析的擴展，用于計算由于隨機振動引起的結構應力和應變(也叫作響應譜或PSD)。③諧響應分析：確定線性結構對隨時間按正弦曲線變化的載荷的響應。④瞬態(tài)動力學分析：確定結構對隨時間任意變化的載荷的響應，可以考慮與靜力分析相同的結構非線性行為。2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))結構動力分析的類型：12結構非線性導致結構或部件的響應隨外載荷不成比例變化。ANSYS程序可以求解靜態(tài)和瞬態(tài)非線性問題，包括材料非線性、幾何非線性和單元非線性三種。結構非線性分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))結構非線性導致結構或部件的響應隨外載荷不成比例變化。ANSY13ANSYS程序可以分析大型柔體運動。當運動的積累影響起主要作用時，可使用這些功能分析復雜結構在空間中的運動特性，并確定結構中由此產(chǎn)生的應力、應變和變形。動力學分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))ANSYS程序可以分析大型柔體運動。當運動的積累影響起主要作14用于計算線性屈曲載荷并確定屈曲模態(tài)形狀(結合瞬態(tài)動力學分析可以實現(xiàn)非線性屈曲分析)。特征屈曲分析斷裂分析復合材料分析疲勞分析專項分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))用于計算線性屈曲載荷并確定屈曲模態(tài)形狀(結合瞬態(tài)動力學分析15ANSYS除了提供標準的隱式動力學分析以外，還提供了顯式動力學分析模塊ANSYS/LS-DYNA。顯式動力學分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))ANSYS除了提供標準的隱式動力學分析以外，還提供了顯式動力162.2求解模塊SOLUTION(續(xù))顯式動力學分析的特點：用于模擬非常大的變形，慣性力占支配地位，并考慮所有的非線性行為。它的顯式方程求解沖擊、碰撞、快速成型等問題，是目前求解這類問題最有效的方法。2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))顯式動力學分析的特點：17熱分析之后往往進行結構分析，計算由于熱膨脹或收縮不均勻引起的應力。ANSYS熱分析功能:相變(熔化及凝固)內熱源(如電阻發(fā)熱等)三種熱傳遞方式(熱傳導、熱對流、熱輻射)ANSYS熱分析計算物體的穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)溫度分布，以及熱量的獲取或損失、熱梯度、熱通量等。熱分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))熱分析之后往往進行結構分析，計算由于熱膨脹或收縮不均勻引起的18磁場分析中考慮的物理量是磁通量密度、磁場密度、磁力、磁力矩、阻抗、電感、渦流、能耗及磁通量泄漏等。磁場可由電流、永磁體、外加磁場等產(chǎn)生。磁場分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))磁場分析中考慮的物理量是磁通量密度、磁場密度、磁力、磁力矩、192.2求解模塊SOLUTION(續(xù))磁場分析的類型:①靜磁場分析：計算直流電(DC)或永磁體產(chǎn)生的磁場。②交變磁場分析：計算由于交流電(AC)產(chǎn)生的磁場。③瞬態(tài)磁場分析：計算隨時間隨機變化的電流或外界引起的磁場。2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))磁場分析的類型:20用于計算電阻或電容系統(tǒng)的電場。典型的物理量有電流密度、電荷密度、電場及電阻熱等。電場分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))用于計算電阻或電容系統(tǒng)的電場。典型的物理量有電流密度、電荷21用于微波及RF無源組件，波導、雷達系統(tǒng)、同軸連接器等分析。高頻電磁場分析同軸電纜中的電場(EFSUM)2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))用于微波及RF無源組件，波導、雷達系統(tǒng)、同軸連接器等分析。高22用于確定流體的流動及熱行為流體分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))流體分析的分類：①CFD

-ANSYS/FLOTRAN提供強大的計算流體動力學分析功能，包括不可壓縮或可壓縮流體、層流及湍流，以及多組份流等。應用于：航空航天，電子元件封裝，汽車設計。用于確定流體的流動及熱行為流體分析2.2求解模塊SOLUT23②聲學分析-考慮流體介質與周圍固體的相互作用,進行聲波傳遞或水下結構的動力學分析等。例如：揚聲器、汽車內部、聲納。典型的物理量是：壓力分布、位移和自振頻率。③容器內流體分析-考慮容器內的非流動流體的影響?？梢源_定由于晃動引起的靜水壓力。例如：油罐，其它液體容器。④流體動力學耦合分析-在考慮流體約束質量的動力響應基礎上，在結構動力學分析中使用流體耦合單元。2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))②聲學分析-考慮流體介質與周圍固體的相互作用,進行聲波24考慮兩個或多個物理場之間的相互作用。如果兩個物理場之間相互影響，單獨求解一個物理場是不可能得到正確結果的，因此你需要一個能夠將兩個物理場組合到一起求解的分析軟件。例如：在壓電力分析中，需要同時求解電壓分布（電場分析）和應變（結構分析）。耦合場分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))考慮兩個或多個物理場之間的相互作用。如果兩個物理場之間相互影25典型耦合場分析：熱—應力分析流體—結構相互作用感應加熱（電磁—熱）壓電分析（電場和結構）聲學分析（流體和結構）熱-電分析靜電-結構分析兩根熱膨脹系數(shù)不同的棒焊接在一起，圖示為加熱后的變形。2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))典型耦合場分析：兩根熱膨脹系數(shù)不同的棒焊接在一起，圖示為加熱262.3

后處理模塊POST1和POST26這個模塊對前面的分析結果能以圖形形式顯示和輸出。例如，計算結果（如應力）在模型上的變化情況可用等值線圖表示，不同的等值線顏色代表了不同的值（如應力值）。POST1這個模塊用于檢查在一個時間段或子步歷程中的結果，如節(jié)點位移、應力或支反力。這些結果能通過繪制曲線或列表查看。繪制一個或多個變量隨頻率或其他量變化的曲線，有助于形象化地表示分析結果。POST262.3

后處理模塊POST1和POST26這個模塊對前面的27第二章ANSYS軟件的功能簡介前處理模塊分析計算模塊后處理模塊三大模塊結構分析：靜動力、非線性熱分析（滲流分析）流體動力學分析電磁場分析聲場分析壓電分析多物理場耦合分析通用后處理模塊時間歷程后處理模塊實體建模網(wǎng)格劃分第二章ANSYS軟件的功能簡介前處理模塊分析計算模塊后處28ANSYS在部分工業(yè)領域中的應用如下：航空航天汽車工業(yè)生物醫(yī)學橋梁、建筑電子產(chǎn)品重型機械微機電系統(tǒng)運動器械ANSYS在部分工業(yè)領域中的應用如下：29ANSYS/Multiphysics包括所有工程學科的所有性能ANSYS/Multiphysics有三個主要的組成產(chǎn)品ANSYS/Mechanical-ANSYS/機械-結構及熱ANSYS/Emag-ANSYS電磁學ANSYS/FLOTRAN-ANSYS計算流體動力學其它產(chǎn)品:ANSYS/LS-DYNA-高度非線性結構問題DesignSpace–CAD環(huán)境下，適合快速分析容易使用的設計和分析工具ANSYS/ProFEA–Pro/ENGINEER的ANSYS分析接口。ANSYS/Multiphysics包括所有工程學科的所有30ANSYS/StructuralANSYS/ProfessionalANSYS/ProFEADesignSpaceANSYS/EDANSYS/UniversityANSYS/PrepPostANSYS/MultiphysicsANSYS/FLOTRANANSYS/EmagANSYS/LS-DYNAANSYS/MechanicalANSYS/ANSYS/ANSYS/DesignSpaceA312.1前處理模塊PREP7實體建模方式之一：自頂向下

先建高級圖元，如圓柱、圓錐等自動生成相關的面、線及關鍵點自頂向下問題：如何保證各實體的連接、交叉等關系？→布爾操作2.1前處理模塊PREP7實體建模方式之一：自頂向下先322.1前處理模塊PREP7(續(xù))實體建模方式之二：自底向上

關鍵點自底向上線面體2.1前處理模塊PREP7(續(xù))實體建模方式之二：自底向332.1前處理模塊PREP7(續(xù))實體建模方式的選擇：自頂向下建模可以提高建模的效率，但在需要利用布爾操作時比較難以掌握；自底向上建?？梢詼p少出錯的機會，但效率較低。建議：先學習自底向上→后學習自頂向下2.1前處理模塊PREP7(續(xù))實體建模方式的選擇：34網(wǎng)格劃分方法：延伸劃分與映射劃分延伸劃分將一個二維網(wǎng)格延伸成一個三維網(wǎng)格映射劃分將幾何模型分解成簡單的幾部分，然后選擇合適的單元屬性和網(wǎng)格控制，生成映射網(wǎng)格。2.1前處理模塊PREP7(續(xù))網(wǎng)格劃分方法：延伸劃分與映射劃分延伸劃分將一個二維網(wǎng)格延伸成35網(wǎng)格劃分方法：自由劃分和自適應劃分自由劃分可對復雜模型直接劃分，避免了用戶對各個部分分別劃分然后進行組裝時各部分網(wǎng)格不匹配帶來的麻煩。自適應劃分先生成具有邊界條件的實體模型，用戶指示程序自動地生成有限元網(wǎng)格，分析、估計網(wǎng)格的離散誤差，然后重新定義網(wǎng)格大小，再次分析計算、估計網(wǎng)格的離散誤差，直至誤差低于用戶定義的值或達到用戶定義的求解次數(shù)。2.1前處理模塊PREP7(續(xù))網(wǎng)格劃分方法：自由劃分和自適應劃分自由劃分可對復雜模型直接劃362.2求解模塊SOLUTION結構靜力分析用來求解外載荷引起的位移、應力和反作用力。靜力分析很適合求解慣性和阻尼對結構的影響并不顯著的問題。ANSYS程序中的靜力分析不僅可以進行線性分析，而且可以進行非線性分析，如塑性、蠕變、膨脹、大變形、大應變、應力剛化及接觸分析。2.2求解模塊SOLUTION結構靜力分析用來求解外載荷引37用來求解隨時間變化的載荷對結構或部件的影響。與靜力分析不同，動力分析要考慮隨時間變化的力載荷以及它對阻尼和慣性的影響。結構動力分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))用來求解隨時間變化的載荷對結構或部件的影響。與靜力分析不同，382.2求解模塊SOLUTION(續(xù))結構動力分析的類型：①模態(tài)分析：計算線性結構的自振頻率及振型。②譜分析：是模態(tài)分析的擴展，用于計算由于隨機振動引起的結構應力和應變(也叫作響應譜或PSD)。③諧響應分析：確定線性結構對隨時間按正弦曲線變化的載荷的響應。④瞬態(tài)動力學分析：確定結構對隨時間任意變化的載荷的響應，可以考慮與靜力分析相同的結構非線性行為。2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))結構動力分析的類型：39結構非線性導致結構或部件的響應隨外載荷不成比例變化。ANSYS程序可以求解靜態(tài)和瞬態(tài)非線性問題，包括材料非線性、幾何非線性和單元非線性三種。結構非線性分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))結構非線性導致結構或部件的響應隨外載荷不成比例變化。ANSY40ANSYS程序可以分析大型柔體運動。當運動的積累影響起主要作用時，可使用這些功能分析復雜結構在空間中的運動特性，并確定結構中由此產(chǎn)生的應力、應變和變形。動力學分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))ANSYS程序可以分析大型柔體運動。當運動的積累影響起主要作41用于計算線性屈曲載荷并確定屈曲模態(tài)形狀(結合瞬態(tài)動力學分析可以實現(xiàn)非線性屈曲分析)。特征屈曲分析斷裂分析復合材料分析疲勞分析專項分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))用于計算線性屈曲載荷并確定屈曲模態(tài)形狀(結合瞬態(tài)動力學分析42ANSYS除了提供標準的隱式動力學分析以外，還提供了顯式動力學分析模塊ANSYS/LS-DYNA。顯式動力學分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))ANSYS除了提供標準的隱式動力學分析以外，還提供了顯式動力432.2求解模塊SOLUTION(續(xù))顯式動力學分析的特點：用于模擬非常大的變形，慣性力占支配地位，并考慮所有的非線性行為。它的顯式方程求解沖擊、碰撞、快速成型等問題，是目前求解這類問題最有效的方法。2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))顯式動力學分析的特點：44熱分析之后往往進行結構分析，計算由于熱膨脹或收縮不均勻引起的應力。ANSYS熱分析功能:相變(熔化及凝固)內熱源(如電阻發(fā)熱等)三種熱傳遞方式(熱傳導、熱對流、熱輻射)ANSYS熱分析計算物體的穩(wěn)態(tài)或瞬態(tài)溫度分布，以及熱量的獲取或損失、熱梯度、熱通量等。熱分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))熱分析之后往往進行結構分析，計算由于熱膨脹或收縮不均勻引起的45磁場分析中考慮的物理量是磁通量密度、磁場密度、磁力、磁力矩、阻抗、電感、渦流、能耗及磁通量泄漏等。磁場可由電流、永磁體、外加磁場等產(chǎn)生。磁場分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))磁場分析中考慮的物理量是磁通量密度、磁場密度、磁力、磁力矩、462.2求解模塊SOLUTION(續(xù))磁場分析的類型:①靜磁場分析：計算直流電(DC)或永磁體產(chǎn)生的磁場。②交變磁場分析：計算由于交流電(AC)產(chǎn)生的磁場。③瞬態(tài)磁場分析：計算隨時間隨機變化的電流或外界引起的磁場。2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))磁場分析的類型:47用于計算電阻或電容系統(tǒng)的電場。典型的物理量有電流密度、電荷密度、電場及電阻熱等。電場分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))用于計算電阻或電容系統(tǒng)的電場。典型的物理量有電流密度、電荷48用于微波及RF無源組件，波導、雷達系統(tǒng)、同軸連接器等分析。高頻電磁場分析同軸電纜中的電場(EFSUM)2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))用于微波及RF無源組件，波導、雷達系統(tǒng)、同軸連接器等分析。高49用于確定流體的流動及熱行為流體分析2.2求解模塊SOLUTION(續(xù))流體分析的分類：①CFD

-ANSYS/FLOTRAN提供強大的計算流體動力學分析功能，包括不可壓縮或可壓縮流體、層流及湍流，以及多組份流等。應用于：航空航天，電子元件封裝，汽