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2016-11-03 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
用來求解外載荷引起的位移、應(yīng)力和力。靜力分析很適合求解慣性和阻尼對結(jié)構(gòu)的影響并不顯著的問題。ANSYS程序中的靜力分析不僅可以進(jìn)行線性分析,而且也可以進(jìn)行非線性分析,如塑性、蠕變、膨脹、大變形、大應(yīng)變及接觸分析。
2結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析用來求解隨時間變化的載荷對結(jié)構(gòu)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。ANSYS可進(jìn)行的結(jié)構(gòu)動力學(xué)分析類型包括:瞬態(tài)動力學(xué)分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析及隨機(jī)振動響應(yīng)分析。
3結(jié)構(gòu)非線性分析結(jié)構(gòu)非線性導(dǎo)致結(jié)構(gòu)或部件的響應(yīng)隨外載荷不成比例變化。ANSYS程序可求解靜態(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。
4動力學(xué)分析ANSYS程序可以分析大型三維柔體運動。當(dāng)運動的積累影響起主要作用時,可使用這些功能分析復(fù)雜結(jié)構(gòu)在空間中的運動特性,并確定結(jié)構(gòu)中由此產(chǎn)生的應(yīng)力、應(yīng)變和變形。
5熱分析程序可處理熱傳遞的三種基本類型:傳導(dǎo)、對流和輻射。熱傳遞的三種類型均可進(jìn)行穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)、線性和非線性分析。熱分析還具有可以模擬材料固化和熔解過程的相變分析能力以及模擬熱與結(jié)構(gòu)應(yīng)力之間的熱-結(jié)構(gòu)耦合分析能力。
6電磁場分析主要用于電磁場問題的分析,如電感、電容、磁通量密度、渦流、電場分布、磁力線分布、力、運動效應(yīng)、電路和能量損失等。還可用于螺線管、調(diào)節(jié)器、發(fā)電機(jī)、變換器、磁體、加速器、電解槽及無損檢測裝置等的設(shè)計和分析領(lǐng)域。
7流體動力學(xué)分析ANSYS流體單元能進(jìn)行流體動力學(xué)分析,分析類型可以為瞬態(tài)或穩(wěn)態(tài)。分析結(jié)果可以是每個節(jié)點的壓力和通過每個單元的流率。并且可以利用后處理功能產(chǎn)生壓力、流率和溫度分布的圖形顯示。另外,還可以使用三維表面效應(yīng)單元和熱-流管單元模擬結(jié)構(gòu)的流體繞流并包括對流換熱效應(yīng)。
8聲場分析程序的聲學(xué)功能用來研究在含有流體的介質(zhì)中聲波的傳播,或分析浸在流體中的固體結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性。這些功能可用來確定音響話筒的頻率響應(yīng),研究音樂大廳的聲場強(qiáng)度分布,或預(yù)測水對振動船體的阻尼效應(yīng)。
9壓電分析用于分析二維或三維結(jié)構(gòu)對AC(交流)、DC(直流)或任意隨時間變化的電流或機(jī)械載荷的響應(yīng)。這種分析類型可用于換熱器、振蕩器、諧振器、麥克風(fēng)等部件及其它電子設(shè)備的結(jié)構(gòu)動態(tài)性能分析?？蛇M(jìn)行四種類型的分析:靜態(tài)分析、模態(tài)分析、諧波響應(yīng)分析、瞬態(tài)響應(yīng)分析
軟件主要包括三個部分:前處理模塊,分析計算模塊和后處理模塊。
前處理模塊提供了一個強(qiáng)大的實體建模及網(wǎng)格劃分工具,用戶可以方便地構(gòu)造有限元模型;
ANSYS的前處理模塊主要有兩部分內(nèi)容:實體建模和網(wǎng)格劃分。
實體建模
ANSYS程序提供了兩種實體建模方法:自頂向下與自底向上。自頂向下進(jìn)行實體建模時,用戶定義一個模型的最高級圖元,如球 、棱柱,稱為基元,程序則自動定義相關(guān)的面、線及關(guān)鍵點。用戶利用這些高級圖元直接構(gòu)造幾何模型,如二維的圓和矩形以及三維的塊 、球、錐和柱。無論使用自頂向下還是自底向上方法建模,用戶均能使用布爾運算來組合數(shù)據(jù)集,從而“雕塑出”一個實體模型。ANS YS程序提供了完整的布爾運算,諸如相加、相減、相交、分割、粘結(jié)和重疊。在創(chuàng)建復(fù)雜實體模型時,對線、面、體、基元的布爾操作 能減少相當(dāng)可觀的建模工作量。ANSYS程序還提供了拖拉、延伸、旋轉(zhuǎn)、移動、延伸和拷貝實體模型圖元的功能。附加的功能還包括 圓弧構(gòu)造、切線構(gòu)造、通過拖拉與旋轉(zhuǎn)生成面和體、線與面的自動相交運算、自動倒角生成、用于網(wǎng)格劃分的硬點的建立、移動、拷貝和 刪除。自底向上進(jìn)行實體建模時,用戶從最低級的圖元向上構(gòu)造模型,即:用戶首先定義關(guān)鍵點,然后依次是相關(guān)的線、面、體。
網(wǎng)格劃分
ANSYS程序提供了使用便捷、高質(zhì)量的對CAD模型進(jìn)行網(wǎng)格劃分的功能。包括四種網(wǎng)格劃分方法:延伸劃分、映像劃分、自由 劃分和自適應(yīng)劃分。延伸網(wǎng)格劃分可將一個二維網(wǎng)格延伸成一個三維網(wǎng)格。映像網(wǎng)格劃分允許用戶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,生成映像網(wǎng)格。ANSYS程序的自由網(wǎng)格劃分器功能是十分強(qiáng)大的,可對復(fù)雜模型直接劃分,避免了 用戶對各個部分分別劃分然后進(jìn)行組裝時各部分網(wǎng)格不匹配帶來的麻煩。自適應(yīng)網(wǎng)格劃分是在生成了具有邊界條件的實體模型以后,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(dá)到用戶定義的求解次數(shù)。
分析計算模塊包括結(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)、流體動力學(xué)分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦合分析,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,也可將計算結(jié)果以圖表、曲線形式顯示或輸出。
軟件提供了100種以上的單元類型,用來模擬工程中的各種結(jié)構(gòu)和材料。該軟件有多種不同版本,可以運行在從個人機(jī)到大型機(jī)的多種計算機(jī)設(shè)備上,如PC,SGI,HP,SUN,DEC,IBM,CRAY等。
同級別的軟件還有ADINA、ABAQUS、MSC等,ADINA和ABAQUS在非線性計算功能方面比ANSYS強(qiáng),ABAQUS沒有流體計算模塊,ADINA不能做電磁分析但是ADINA是目前做流固耦合最好的軟件。
載荷
在ANSYS中,載荷包括邊界條件和外部或內(nèi)部作用力函數(shù),在不同的分析領(lǐng)域中有不同的表征,但基本上可以分為6大類:自由度約束、力(集中載荷)、面載荷、體載荷、慣性載荷以及耦合場載荷。
1、自由度約束(DOF Cinstraints):將給定的自由度用已知量表示。例如在結(jié)構(gòu)分析中約束是指位移和對稱邊界條件,而在熱力學(xué)分析中則指的是溫度和熱通量平行的邊界條件。
2、力(集中載荷)(Force):是指施加于模型節(jié)點上的集中載荷或者施加于實體模型邊界上的載荷。例如結(jié)構(gòu)分析中的力和力矩,熱力分析中的熱流速度,磁場分析中的電流段。
3、面載荷(Surface Load):是指施加于某個面上的分布載荷。例如結(jié)構(gòu)分析中的壓力,熱力學(xué)分析中的對流和熱通量。
4、體載荷(Body Load):是指體積或場載荷。例如需要考慮的重力,熱力分析中的熱生成速度。
5、慣性載荷(Inertia Loads):是指由物體的慣性而引起的載荷。例如重力加速度、角速度、角加速度引起的慣性力。
6、耦合場載荷(Coupled-field Loads):是一種特殊的載荷,是考慮到一種分析的結(jié)果,并將該結(jié)果作為另外一個分析的載荷。例如將磁場分析中計算得到的磁力作為結(jié)構(gòu)分析中的力載荷。
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