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ANSYS软件是美国ANSYS公司研制的大型通用 有限元分析(FEA)软件,是世界范围内增长最快的计算机辅助工程(CAE)软件,能与多数计算机辅助设计 (CAD,computer Aided design) 软件接口,实现数据的共享和交换,如Creo、NASTRAN、Algor、I-DEAS、AutoCAD等。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。在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。ANSYS功能强大,操作简单方便,已成为国际最流行的有限元分析软件,在历年的FEA评比中都名列第一。中国100多所理工院校采用ANSYS软件进行有限元分析或者作为标准教学软件。
有限元方法是用来解答各种比较复杂的数学和物理问题的重要的实践方法,也是用来是处理和解决各种复杂的工程问题的重要分析手段。这种方法的应用和实施主要包括三个方面:计算原理、计算机软件、计算机硬件。上述所说三个方面同时也是相互联系的,并且任何一个方面都不可以缺少。计算机应用技术的迅猛发展,可以使这种有限元方法的使用更加普遍地被接受,所以可以称之为最广泛使用的分析工具,目前,世界上十分之九以上的机械产品和装备都要采用有限元方法进行分析,并且还要进一步进行设计修改和优化。
有限单元法也是一种单纯的数值性的求解问题的方法,这种方法的原理是“化整为零”,也就是说把连续体离散化分为有限个单元,实质上结构离散化是用虚线或虚面把具有连续性质的介质划分为无数个有限性的单元,我们一般可以看做是由一定数目的一定大小的“单元”所组成,各个单元相互之间却是由有限多个节点互相组合联系起来的,这种方法得出的计算结果是基本未知量在结点处的一系列离散值,从而可以推断并求出其它的待定量。
有限元分析的内容和作用:固体结构有限元分析的力学基础是弹性力学,但是方程求解的原理却是应用加权残值法或泛函数极值的原理,而具体的操作方法是数值化离散技术,直到最后的技术性的软件是优先与分析软件。正因为如此,我们进行有限元分析的主要内容包含:基本变量和力学方程、数学求解原理、离散结构和连续体的有限元分析、各个方面的应用领域、分析中的建模技巧、实现分析的软件平台等等。
CAE的技术种类有很多,其中包括有限元法(FEM,即Finite Element Method),边界元法(BEM,即Boundary Element Method),有限差分法(FDM,即Finite Difference Element Method)等。每一种方法各有其应用的领域,而其中有限元法应用的领域越来越广,现已应用于结构力学、流体力学、电路学、电磁学、热力学、声学、化学化工反应等。
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。
软件主要包括三个部分:前处理模块,分析计算模块和后处理模块。
前处理模块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具,用户可以方便地构造有限元模型;
分析计算模块包括结构分析(可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析)、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场的耦合分析,可模拟多种物理介质的相互作用,具有灵敏度分析及优化分析能力;
后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示(可看到结构内部)等图形方式显示出来,也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出。