有限元分析与ANSYS分析课件

1、有限元分析与ANSYS有限元分析与ANSYS A.什么是有限元分析?有限元分析是一种模拟设计荷载条件，并且确定在荷载条件下的设计响应的方法。它是用被称之为“单元”的离散的块体来模拟设计。每一个单元都有确定的方程来描述在一定荷载下的响应。模型中所有单元响应的“和”给出了设计的总体响应。单元中未知量的个数是有限的，因此称为“有限单元”。历史1）提出（1943年）：朗克发表论文平衡和振动问题的变分解法2）发展和完善（1944至今）：单元划分及后期扩展到结构力学意外的领域3）趋势：单一场到多场耦合、线性到非线性、自动化网格处理、面向专业用户的开放性等Tips：结构分析有限元法是1950年至1960年期

2、间，由学术界和工业界的研究人员建立起来的。有限元分析与ANSYS . 什么是有限元分析?这种包含有限个未知量的有限单元模型，只能近似具有无限未知量的实际系统的响应。所以问题是：怎样才能达到最好的“近似”？实际系统有限元模型然而，对该问题还没有一个容易的解决方案。这完全依赖于你所模拟的对象和模拟所采用的方式。但是，我们将尽力通过这次培训为你提供指南。有限元分析与ANSYS . 什么是有限元分析?为什么需要有限元分析？减少模型试验的数量计算机模拟容许对大量的假设情况进行快速有效的试验。模拟不适合在原型上试验的设计。例如：器官移植，比如人造膝盖。概要:节省费用节省时间 缩短产品开发时间!创造出更可靠

3、、高品质的设计ABAQUS属于高端CAE软件。它长于非线性有限元分析,可以分析复杂的固体力学和结构力学系统，ABAQUS对爆炸与冲击过程的模拟不如LS-DYNANastran全球CAE工业标准的原代码程序。NASTRAN系统长于线性有限元分析和动力计算，因为和NASA(美国国家宇航局)的特殊关系，它在航空航天领域有着崇高的地位。ANSYS: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，擅长于多物理场和非线性问题的有限元分析。其融合的LS-DYNA对于爆炸、冲击等强非线性分析比较精确。其他如ADINA、MSC.DYTRAN、MARC、COSMOS等国内外常用有限元软件ANSY

4、S是一个完整的FEA（有限元分析）软件包，适合世界范围各工程领域的工程师们使用: 结构分析热分析流体分析，包括CFD（计算流体动力学）电 / 静电场分析电磁场分析ANSYS 在部分工业领域的应用:航空航天汽车工业生物医学桥梁 与 建筑关于 ANSYS电子产品重型机械微机电系统运动器械ANSYS Multiphysics是ANSYS产品的“旗舰”，它包括工程学科的所有功能。ANSYS/Multiphysics由三个主要产品组成：ANSYS/Mechanical 结构及热。ANSYS/Emag 电磁。ANSYS/FLOTRAN 计算流体动力学。其他产品: ANSYS Workbench 与CAD结

5、合的开发环境ANSYS LS-DYNA 用于高度非线性问题。ANSYS Professional 用于线性结构和热分析, 是ANSYS Mechanical的子集。ANSYS DesignSpace 用于线性结构和稳态热分析，是Workbench 环境下的ANSYS Mechanical 的子集。关于 ANSYS关于 ANSYSWorkbench 模块:DesignModeler 建模工具，采用流行的CAD建模方式：直观迅速地画2D 草图,在此基础上创建3D模型。还可以修补和组装各种CAD文件，建立CAD和CAE之间的传递通道。DesignXplorer 设计和理解局部分析响应并用响应面组装的

6、强有力工具. 设计与开发模块以实验方案(DOE)优化方法为基础，并以参数作为其基本语言. DesignXplorer VT 使用多种技术提供比(DOE) 更多更有效的方法生成一个仅仅基于有限元的响应面, 该有限元方案和网格有关,也和泰勒级数展开式的近似值有关.Fatigue Module 增加模拟在预循环荷载下预测产品寿命的功能.等值线显示疲劳寿命,损坏,安全系数,二轴应力和疲劳敏感性.FE Modeler 和ANSYS工作台上使用的标准有限元表示法共同起作用. FE 模块支持从NASTRAN 或Design Simulation 向ANSYS 大量传递数据.关于 ANSYS其他产品:ICEM

7、 CFD CFD和结构分析的三维网格预处理软件,该产品由ansys公司的子公司ICEM CFD ()提供.ANSYS EMAX 高频电磁场分析产品.集成了ANSYS公司的ICEM CFD 前处理器和后处理器的功能、高频电磁求解器.CFX 流体动力学分析专用软件,由ANSYS的子公司CFX 提供.(/cfx/)AI*Nastran 新一代NASTRAN求解器,由 SAS LLC 提供.ANSYS Workbench SDK 是由ANSYS开发的新一代开放、灵活的CAE软件开发平台.组件技术能够为大公司创造适用市场的产品和用户CAE解决方案,包括整个产品链.ANSYS ProFEA Pro/ENG

8、INEER 的ANSYS分析和设计优化.ParaMesh 直接作用于有限元模型的工具, 可以对网格进行参数化,并可以移动,这使得有限元模型的效用大大加强.ANSYS/StructuralANSYS/ProfessionalANSYS/ProFEADesignSpace有限元分析与ANSYS 关于ANSYSANSYS/EDANSYS/UniversityANSYS/PrepPostANSYS/ MultiphysicsANSYS/ FLOTRANANSYS/EmagANSYS/LS-DYNAANSYS/MechanicalHyperelastic Seal有限元分析与ANSYS - 关于ANSY

9、S 结构分析结构分析用于确定变形、应变、应力及反力。 静力分析用于静态荷载.可以考虑结构的线形及非线形行为，例如：大变形、大应变、应力刚化、接触、塑性、超弹及蠕变等.有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS 结构分析动力分析包括质量和阻尼效应。模态分析，用于计算自振频率和振型。谐响应分析，用于确定线性结构对随时间按正弦曲线变化的载荷的响应。瞬态动力学分析，用于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。处理其它结构的功能谱分析随机振动特征值屈曲子区模型有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS 结构分析用ANSYS/LS-DYNA进行直接动力分析模拟以惯性力

10、为主的大变形分析。用于模拟冲模、挤压、快速成形等。.有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS 热分析热分析用于确定物体中的温度分布。热分析考虑的物理量是：热量的获取和损失、热梯度、热通量。可模拟三种热传递方式：热传导、热对流、热辐射。稳态分析忽略时间效应瞬态分析确定以时间为函数的温度值等。可模拟相变（熔化及凝固）有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS 电磁分析电磁分析用于计算电磁装置中的磁场静态磁场及低频电磁场分析模拟由直流电源，低频交流电或低频瞬时信号引起的磁场。例如：电螺线管、电动机、变压器磁场分析中考虑的物理量是：磁通量密度、磁场密度、磁力和磁力矩、阻抗、电感、涡流、能耗及磁通量泄

11、漏等。有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS 电磁分析高频电磁场分析模拟电磁波的传播装置例如：微波及RF无源组件、波导、同轴连接器。电磁场分析中考虑的物理量是：S-参数、Q-因子、反射波损耗、电解质及传导损耗、同轴电缆中的电场 (EFSUM) 有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS 电磁分析静电学计算由电压或电荷激发引起的电场。例如：高压装置，微机电系统（MEMS），传输线。典型的物理量是：电场强度和电容。电流传导计算在一定电压下的导体的电流电路耦合电磁装置与电路的耦合有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS 电磁分析电磁分析类型:静态磁场分析用于计算由直流电(DC)或永磁体产生的磁

12、场。交变磁场分析用于计算由交流电(AC)产生的磁场瞬态磁场分析用于计算随时间变化的磁场。有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS 流体分析计算流体动力学(CFD)用于确定流体中的流动状态和温度。ANSYS/FLOTRAN能模拟层流和湍流，可压缩和不可压缩流体，以及多组份流。应用：航空航天，电子元件封装，汽车设计。典型的物理量是：速度，压力，温度，薄膜系数。有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS 流体分析声学分析用于模拟流体介质和周围固体的相互作用。例如：扬声器，汽车内部，声纳典型的物理量是：压力分布、位移和自振频率。容器内流体分析模拟容器内的非流动流体的影响，确定由于晃动引起的静水压力。例如：油罐，其它液体容器热和质量的传输在两点之间质量传输（如在一个管子中）产生的热量计算由一个一维单元完成。双金属片受热变形有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS 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。因为两个物理场之间相互影响，所以单独求解一个物理场是不可能的。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：热-