自-ANSYS介绍及对计算的意义

1、A N SYS介绍及对计算的意义1引言ANSY是一种融结构、热、流体、电磁和声学于一体的大型通用有限元软件， 广泛应用于水利、铁路、汽车、造船、流体分析等工业领域，可在微机或工作站 上运行 , 能够进行应力分析、热分析、流场分析、电磁场分析等多物理场分析及 耦合分析，并且具有强大的前后处理功能。ANSY的流场分析求解模块F LOTRA N基于能量守恒、质量守恒和动量守恒，能求解流场速度、压力、温度分布等参 数。利用ANS YS软件对干气密封面结构处的流场进行仿真分析 ,能够为干气密封 面结构的合理设计提供理论依据 01。ANSY公司成立于1 9 70年，总部设在美国的宾夕法尼亚洲，目前是世界C

2、A E 行业中最大的公司。其创始人J oh n Swan son博士为匹兹堡大学力学教授、有 限元界权威。在3 0多年的发展过程中，ANSY不断改进提高,功能不断增强，目 前最新的版本已发展到10.0版本，本文分析使用的是A NSYS 8.0。2. AN S YS简介1 9 7 0年成立的美国ANSf S公司是世界C AE亍业最著名的公司之一，长期 以来一直致力于设计分析软件的开发、 研制，其先进的技术及高质量的产品赢得 了业界的广泛认可。在我国，AN SYS5户也越来越多，三峡工程、二滩电站、 黄河下游特大型公路斜拉桥、国家大剧院、浦东国际机场、上海科技城太空城、 深圳南湖路花园大厦等在结构

3、设计时都采用了 A NSY作为分析工具【°2】。AN SYS 的界面非常友好,有些类似于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 过点击菜单项 , 在弹出的对话框中输人参数并进行相应设置从而进行问题的分析 和求解：命令流方式是指在ANSf S的命令流输入窗口输入求解所需的命令， 通过 执行这些命令来实现问题的解答。GUI方式较容易掌握，但是在熟悉了 ANSf S 的命令之后，使用命令流方式要比GUI方式效率高出许多03。目前，A NSY软件已形成完善

4、、成熟的三大核心体系：以结构、热力学为核 心的MCA E体系，以计算流体动力学为核心的CFD体系，以计算电磁学为核心的C EM体系。这三大体系不仅提供MCAJECF D/C EM领域的单场分析技术，各单场 分析技术之间还可以形成多物理场耦合分析机制。2.1 AN S YS软件的主要功能ANSY是一个大型通用的商业有限元软件,功能完备的前后处理器使A NSY S 易学易用 , 强大的图形处理能力及得心应手的实用工具使得用户在处理问题时得 心应手 , 奇特的多平台解决方案使用户能够做到物尽其用 , 多种平台支持 （NT、 LINUX、UNIX）和异种异构网络浮动，各种硬件平台数据库兼容,功能一致,

5、界面 统一 04。2. 1 .1前处理功能ANSf S具有强大的实体建模技术。与现在流行的大多数C AD软件类似。通 过自顶向下或自底向上两种方式，以及布尔运算、坐标变换、曲线构造、蒙皮技 术、拖拉、旋转、拷贝、镜射、倒角等多种手段，可以建立起真实地反映工程结 构的复杂几何模型 05 。ANS YS提供两种基本网格划分技术：智能网格和映射网格,分别适合于ANS YS初学者和高级使用者。智能网格、自适应、局部细分、层网格、网格随移、 金字塔单元 （ 六面体与四面体单元的过渡单元）等多种网格划分工具，帮助用户 完成精确的有限元模型。另外，A NSY还提供了与CA软件专用的数据接口，能实现与 CAD

6、软件的无 缝几何模型传递。这些CA D软件有Pro /E、UG CATIA、IDEAS , Soli dwork、S oli d e dg e> Inven t or、MD等。A NSY还可以读取 SAT STE P、 ParaSo li d、lGES 格式的图形标准文件。此外，A NSYS还具有近2 00种单元类型，这些丰富的单元特性能使用户方 便而准确地构建出反映实际结构的仿真计算模型。2 . 1 .2 强大的求解器A N SYS!供了对各种物理场的分析，是目前唯一能融结构、热、电磁、流场、 声学等为一体的有限元软件。 除了常规的线性、 非线性结构静力、 动力分析之外 , 还可以解决

7、高度非线性结构的动力分析、 结构非线性及非线性屈曲分析。 提供的 多种求解器分别适用于不同的问题及不同的硬件配置。21 .3 后处理功能AN SYS勺后处理用来观察A NSY的分析结果。AN SYS勺后处理分为通用后处 理模块和时间后处理模块两部分。 后处理结果可能包括位移温度应力应变速度以及热流等，输出形式可以是图形显示和数据列表两种。ANSY还提供自动或手动时程计算结果处理的工具。3 ANS YS软件的主要功能ANSY软件提供了对各种物理场量的分析,是一种能够融结构、热流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件，其主要功能包括：1 结构分析结构分析是有限元分析方法最常用的一个应用领域。

8、 ANSY能够完成的结构 分析有:结构静力分析 ;结构非线性分析； 结构动力学分析； 隐式、显示及显示 隐式-显示耦合求解。2 热分析热分析用于计算一个系统的温度等热物理量的分布及变化情况。ANSf S能够完成的热分析有 :稳态温度场分析；瞬态温度场分析；相变分析 ; 辐射分析。3 流体动力学分析A NSY程序的FLOT RAN CFD析功能能够进行二维及三维的流体瞬态和稳态 动力学分析 ,其可以完成以下分析 :层流、紊流分析；自由对流与强迫对流分析 ; 可压缩流 / 不可压缩流分析 ; 亚音速、跨音速、超音速流动分析； 多组分流动分析； 移动壁面及自由界面分析； 牛顿流与非牛顿流体分析； 内流和外流分析； 分布阻 尼和FA N模型；热辐射边界条件,管流。4 电磁场分析AN SYS§序能分析电感、电容、涡流、电场分布、磁力线及能量损失等电磁 场问题，也可用于螺线管、发电机、变换器、电解槽等装置的设计与分析。其内 容主要包括：2 D 3匚及轴对称静磁场分析；2 D 3D及轴对称时变磁场；交流磁 场分析；静电场、AC电场分析；5 声学分析AN 5丫逼序能