自-ANSYS介紹及對(duì)計(jì)算的意義

1、A N SYS介紹及對(duì)計(jì)算的意義1引言ANSY是一種融結(jié)構(gòu)、熱、流體、電磁和聲學(xué)于一體的大型通用有限元軟件， 廣泛應(yīng)用于水利、鐵路、汽車(chē)、造船、流體分析等工業(yè)領(lǐng)域，可在微機(jī)或工作站 上運(yùn)行 , 能夠進(jìn)行應(yīng)力分析、熱分析、流場(chǎng)分析、電磁場(chǎng)分析等多物理場(chǎng)分析及 耦合分析，并且具有強(qiáng)大的前后處理功能。ANSY的流場(chǎng)分析求解模塊F LOTRA N基于能量守恒、質(zhì)量守恒和動(dòng)量守恒，能求解流場(chǎng)速度、壓力、溫度分布等參 數(shù)。利用ANS YS軟件對(duì)干氣密封面結(jié)構(gòu)處的流場(chǎng)進(jìn)行仿真分析 ,能夠?yàn)楦蓺饷芊?面結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)提供理論依據(jù) 01。ANSY公司成立于1 9 70年，總部設(shè)在美國(guó)的賓夕法尼亞洲，目前是世界C

2、A E 行業(yè)中最大的公司。其創(chuàng)始人J oh n Swan son博士為匹茲堡大學(xué)力學(xué)教授、有 限元界權(quán)威。在3 0多年的發(fā)展過(guò)程中，ANSY不斷改進(jìn)提高,功能不斷增強(qiáng)，目 前最新的版本已發(fā)展到10.0版本，本文分析使用的是A NSYS 8.0。2. AN S YS簡(jiǎn)介1 9 7 0年成立的美國(guó)ANSf S公司是世界C AE亍業(yè)最著名的公司之一，長(zhǎng)期 以來(lái)一直致力于設(shè)計(jì)分析軟件的開(kāi)發(fā)、 研制，其先進(jìn)的技術(shù)及高質(zhì)量的產(chǎn)品贏得 了業(yè)界的廣泛認(rèn)可。在我國(guó)，AN SYS5戶(hù)也越來(lái)越多，三峽工程、二灘電站、 黃河下游特大型公路斜拉橋、國(guó)家大劇院、浦東國(guó)際機(jī)場(chǎng)、上?？萍汲翘粘?、 深圳南湖路花園大廈等在結(jié)構(gòu)

3、設(shè)計(jì)時(shí)都采用了 A NSY作為分析工具【°2】。AN SYS 的界面非常友好,有些類(lèi)似于AUT OCAD其使用方法也和AUT OC AD有相似的地 方：G UI方式和命令流方式。G UI( Gr ap h ical U s er In ter f ace)方式即通 過(guò)點(diǎn)擊菜單項(xiàng) , 在彈出的對(duì)話框中輸人參數(shù)并進(jìn)行相應(yīng)設(shè)置從而進(jìn)行問(wèn)題的分析 和求解：命令流方式是指在ANSf S的命令流輸入窗口輸入求解所需的命令， 通過(guò) 執(zhí)行這些命令來(lái)實(shí)現(xiàn)問(wèn)題的解答。GUI方式較容易掌握，但是在熟悉了 ANSf S 的命令之后，使用命令流方式要比GUI方式效率高出許多03。目前，A NSY軟件已形成完善

4、、成熟的三大核心體系：以結(jié)構(gòu)、熱力學(xué)為核 心的MCA E體系，以計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)為核心的CFD體系，以計(jì)算電磁學(xué)為核心的C EM體系。這三大體系不僅提供MCAJECF D/C EM領(lǐng)域的單場(chǎng)分析技術(shù)，各單場(chǎng) 分析技術(shù)之間還可以形成多物理場(chǎng)耦合分析機(jī)制。2.1 AN S YS軟件的主要功能ANSY是一個(gè)大型通用的商業(yè)有限元軟件,功能完備的前后處理器使A NSY S 易學(xué)易用 , 強(qiáng)大的圖形處理能力及得心應(yīng)手的實(shí)用工具使得用戶(hù)在處理問(wèn)題時(shí)得 心應(yīng)手 , 奇特的多平臺(tái)解決方案使用戶(hù)能夠做到物盡其用 , 多種平臺(tái)支持 （NT、 LINUX、UNIX）和異種異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)浮動(dòng)，各種硬件平臺(tái)數(shù)據(jù)庫(kù)兼容,功能一致,

5、界面 統(tǒng)一 04。2. 1 .1前處理功能ANSf S具有強(qiáng)大的實(shí)體建模技術(shù)。與現(xiàn)在流行的大多數(shù)C AD軟件類(lèi)似。通 過(guò)自頂向下或自底向上兩種方式，以及布爾運(yùn)算、坐標(biāo)變換、曲線構(gòu)造、蒙皮技 術(shù)、拖拉、旋轉(zhuǎn)、拷貝、鏡射、倒角等多種手段，可以建立起真實(shí)地反映工程結(jié) 構(gòu)的復(fù)雜幾何模型 05 。ANS YS提供兩種基本網(wǎng)格劃分技術(shù)：智能網(wǎng)格和映射網(wǎng)格,分別適合于ANS YS初學(xué)者和高級(jí)使用者。智能網(wǎng)格、自適應(yīng)、局部細(xì)分、層網(wǎng)格、網(wǎng)格隨移、 金字塔單元 （ 六面體與四面體單元的過(guò)渡單元）等多種網(wǎng)格劃分工具，幫助用戶(hù) 完成精確的有限元模型。另外，A NSY還提供了與CA軟件專(zhuān)用的數(shù)據(jù)接口，能實(shí)現(xiàn)與 CAD

6、軟件的無(wú) 縫幾何模型傳遞。這些CA D軟件有Pro /E、UG CATIA、IDEAS , Soli dwork、S oli d e dg e> Inven t or、MD等。A NSY還可以讀取 SAT STE P、 ParaSo li d、lGES 格式的圖形標(biāo)準(zhǔn)文件。此外，A NSYS還具有近2 00種單元類(lèi)型，這些豐富的單元特性能使用戶(hù)方 便而準(zhǔn)確地構(gòu)建出反映實(shí)際結(jié)構(gòu)的仿真計(jì)算模型。2 . 1 .2 強(qiáng)大的求解器A N SYS!供了對(duì)各種物理場(chǎng)的分析，是目前唯一能融結(jié)構(gòu)、熱、電磁、流場(chǎng)、 聲學(xué)等為一體的有限元軟件。 除了常規(guī)的線性、 非線性結(jié)構(gòu)靜力、 動(dòng)力分析之外 , 還可以解決

7、高度非線性結(jié)構(gòu)的動(dòng)力分析、 結(jié)構(gòu)非線性及非線性屈曲分析。 提供的 多種求解器分別適用于不同的問(wèn)題及不同的硬件配置。21 .3 后處理功能AN SYS勺后處理用來(lái)觀察A NSY的分析結(jié)果。AN SYS勺后處理分為通用后處 理模塊和時(shí)間后處理模塊兩部分。 后處理結(jié)果可能包括位移溫度應(yīng)力應(yīng)變速度以及熱流等，輸出形式可以是圖形顯示和數(shù)據(jù)列表兩種。ANSY還提供自動(dòng)或手動(dòng)時(shí)程計(jì)算結(jié)果處理的工具。3 ANS YS軟件的主要功能ANSY軟件提供了對(duì)各種物理場(chǎng)量的分析,是一種能夠融結(jié)構(gòu)、熱流體、電磁、聲學(xué)于一體的大型通用有限元分析軟件，其主要功能包括：1 結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析是有限元分析方法最常用的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域。

8、 ANSY能夠完成的結(jié)構(gòu) 分析有:結(jié)構(gòu)靜力分析 ;結(jié)構(gòu)非線性分析； 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析； 隱式、顯示及顯示 隱式-顯示耦合求解。2 熱分析熱分析用于計(jì)算一個(gè)系統(tǒng)的溫度等熱物理量的分布及變化情況。ANSf S能夠完成的熱分析有 :穩(wěn)態(tài)溫度場(chǎng)分析；瞬態(tài)溫度場(chǎng)分析；相變分析 ; 輻射分析。3 流體動(dòng)力學(xué)分析A NSY程序的FLOT RAN CFD析功能能夠進(jìn)行二維及三維的流體瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài) 動(dòng)力學(xué)分析 ,其可以完成以下分析 :層流、紊流分析；自由對(duì)流與強(qiáng)迫對(duì)流分析 ; 可壓縮流 / 不可壓縮流分析 ; 亞音速、跨音速、超音速流動(dòng)分析； 多組分流動(dòng)分析； 移動(dòng)壁面及自由界面分析； 牛頓流與非牛頓流體分析； 內(nèi)流和外流分析； 分布阻 尼和FA N模型；熱輻射邊界條件,管流。4 電磁場(chǎng)分析AN SYS§序能分析電感、電容、渦流、電場(chǎng)分布、磁力線及能量損失等電磁 場(chǎng)問(wèn)題，也可用于螺線管、發(fā)電機(jī)、變換器、電解槽等裝置的設(shè)計(jì)與分析。其內(nèi) 容主要包括：2 D 3匚及軸對(duì)稱(chēng)靜磁場(chǎng)分析；2 D 3D及軸對(duì)稱(chēng)時(shí)變磁場(chǎng)；交流磁 場(chǎng)分析；靜電場(chǎng)、AC電場(chǎng)分析；5 聲學(xué)分析AN 5丫逼序能