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* ANSYS公司
v ANSYS创始人：John Swanson 博士 § 匹兹堡大学力学系教授，有限元界著名权威
v 公司成立于1970年，总部位于美国宾西法尼亚州的匹兹堡 v 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 v 2002年9月被美国《Business2.0》杂志评为100家发展最 快的科技公司 v 2002年10月“福布斯200”最佳小型企业名单中位居第56位 v 在全球拥有400多名雇员、50000多用户的高科技跨国公司
* 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， 是现代产品 设计中的高级CAE工具之一。
* 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。
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* ANSYS/ Multiphysics
ANSYS/ Emag
ANSYS/ LS-DYNA
ANSYS/ Mechanical ANSYS/ FLOTRAN
ANSYS/ Thermal
ANSYS/ Structural
ANSYS/ LinearPlus
* ●实体建模 ANSYS程序提供了两种实体建模方法：自顶向 下与自底向上。自顶向下进行实体建模时，用户定义一个模型的 最高级图元，如球 、棱柱，称为基元，程序则自动定义相关 的面、线及关键点。用户利用这些高级图元直接构造几何模型， 如二维的圆和矩形以及三维的块 、球、锥和柱。无论使用自顶 向下还是自底向上方法建模，用户均能使用布尔运算来组合数 据集，从而“雕塑出”一个实体模型。ANS YS程序提供了完整 的布尔运算，诸如相加、相减、相交、分割、粘结和重叠。在创 建复杂实体模型时，对线、面、体、基元的布尔操作 能减少相 当可观的建模工作量。ANSYS程序还提供了拖拉、延伸、旋转 、移动、延伸和拷贝实体模型图元的功能。附加的功能还包括 圆弧构造、切线构造、通过拖拉与旋转生成面和体、线与面的自 动相交运算、自动倒角生成、用于网格划分的硬点的建立、移动 、拷贝和 删除。自底向上进行实体建模时，用户从最低级的图 元向上构造模型，即：用户首先定义关键点，然后依次是相关 的线、面、体。
* ●网格划分 ANSYS程序提供了使用便捷、高质量的对CA D模型进行网格划分的功能。包括四种网格划分方法：延伸 划分、映像划分、自由 划分和自适应划分。延伸网格划分可 将一个二维网格延伸成一个三维网格。映像网格划分允许用户 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，生成映像网格。ANSYS程序的自由网格划分器 功能是十分强大的，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。自适应网格划分是在生成了具有边界条件的实体模型 以后，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。
* 在ANSYS中，载荷包括边界条件和外部或内部 作用力函数，在不同的分析领域中有不同的表征 ，但基本上可以分为6大类： 1、自由度约束（DOF Cinstraints） 2、力（集中载荷）（Force） 3、面载荷（Surface Load） 4、体载荷（Body Load） 5、惯性载荷（Inertia Loads） 6、耦合场载荷（Coupled-field Loads）
* 1、自由度约束（DOF Cinstraints）:将给定的自由度用已知 量表示。例如在结构分析中约束是指位移和对称边界条件， 而在热力学分析中则指的是温度和热通量平行的边界条件。 2、力（集中载荷）（Force）：是指施加于模型节点上的集 中载荷或者施加于实体模型边界上的载荷。例如结构分析中 的力和力矩，热力分析中的热流速度，磁场分析中的电流段。 3、面载荷（Surface Load）:是指施加于某个面上的分布 载荷。例如结构分析中的压力，热力学分析中的对流和热 通量。
* 4、体载荷（Body Load）:是指体积或场载荷。例如需 要考虑的重力，热力分析中的热生成速度。 5、惯性载荷（Inertia Loads）:是指由物体的惯性而引 起的载荷。例如重力加速度、角速度、角加速度引起的 惯性力。 6、耦合场载荷（Coupled-field Loads）:是一种特殊 的载荷，是考虑到一种分析的结果，并将该结果作为另 外一个分析的载荷。例如将磁场分析中计算得到的磁力 作为结构分析中的力载荷。
* 结构分析 热分析 流体分析 (CFD) 电磁分析 耦合场分析 - 多物理场
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结构分析
结构分析用于确定结构的变形、应变、应力及反作用力等. 结构分析的类型:
W 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
W 模态分析 - 计算线性结构的自 振动频率及振形. 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).
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结构分析
C 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.
C 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.
C 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.)
C 专项分析:
断裂分析, 复合材 料分析，疲劳分析
Courtesy: Sikorsky Aircraft
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结构分析
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.
+ 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.
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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. f 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.
f ANSYS功能: Y 相变
(熔化及凝固), 内热源 (例如电阻发热 等)
Y 三种热传递方式
(热传 导、热对流、热辐射)
* 磁场分析用于计算磁场.
v 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.
v 磁场可由电流、永磁体、 外加磁场等产生.
电磁分析
* 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.
电磁分析
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电磁分析
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. 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.
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流体分析
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.
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耦合场分析
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）. 其他需要耦合场分析的典型情有： 热—应力分析 流体—结构相互作用 感应加热（电磁—热）, 感应振荡
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.
ANSYS应用的成功案例 摩托车车架的ANSYS分析
有限元模型
高应力区域
ANSYS应用的成功案例 高尔夫球杆击打过程模拟 高尔夫球杆模型
击打过程中整 体结构的动态 响应
ANSYS应用的成功案例 平板轧制过程的有限元模拟 三维弹性辊轧制过程计算模型
辊轧制过程动 画演示
ANSYS应用的成功案例 电视机抗跌落分析 电视机连带外包装的模型
瞬态动力响应