ANSYS基本模块介绍

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1ANSYS简介开放、灵活的仿真软件,为产品设计的每一阶段提供解决方案通用仿真电磁分析流体力学行业化分析模型建造设计分析多目标优化客户化结构分析解决方案结构非线性强大分析模块Mechanical显式瞬态动力分析工具LS-DYNA新一代动力学分析系统AINASTRAN电磁场分析解决方案流体动力学分析行业化分析工具设计人员快捷分析工具仿真模型建造系统多目标快速优化工具CAE客户化及协同分析环境开发平台2ANSYSStructureANSYSStructure是ANSYS产品家族中的结构分析模块,她秉承了ANSYS家族产品的整体优势,更专注于结构分析技术的深入开发。除了提供常规结构分析功能外,强劲稳健的非线性、独具特色的梁单元、高效可靠的并行求解、充满现代气息的前后处理是她的四大特色。ANSYSStructure产品功能非线性分析·几何非线性·材料非线性·接触非线性·单元非线性动力学分析·模态分析-自然模态-预应力模态-阻尼复模态-循环模态·瞬态分析-非线性全瞬态-线性模态叠加法·响应谱分析-单点谱-模态-谐相应-单点谱-多点谱·谐响应分析·随机振动3叠层复合材料·非线性叠层壳单元·高阶叠层实体单元·特征-初应力-层间剪应力-温度相关的材料属性-应力梯度跟踪-中面偏置·图形化-图形化定义材料截面-3D方式察看板壳结果-逐层查看纤维排布-逐层查看分析结果·Tsai-Wu失效准则求解器·迭代求解器-预条件共轭梯度(PCG)-雅可比共轭梯度(JCG)-非完全共轭梯度(ICCG)自然模态·直接求解器-稀疏矩阵-波前求解器·特征值-分块Lanczos法-子空间法-凝聚法-QR阻尼法(阻尼特征值)并行求解器4·分布式并行求解器-DDS-自动将大型问题拆分为多个子域,分发给分布式结构并行机群不同的CPU(或节点)求解-支持不限CPU数量的共享式并行机或机群-求解效率与CPU个数呈线性提高·代数多重网格求解器-AMG-支持多达8个CPU的共享式并行机-CPU每增加一倍,求解速度提高80%-对病态矩阵的处理性能优越,,屈曲分析·线性屈曲分析·非线性屈曲分析·热循环对称屈曲分析断裂力学分析·应力强度因子计算·J积分计算·裂纹尖端能量释放率计算大题化小·P单元技术·子结构分析技术·子模型分析技术设计优化·优化算法-子空间迭代法-一阶法·多种辅助工具-随机搜索法-等步长搜索法-乘子计算法5-最优梯度法-设计灵敏度分析·拓扑优化二次开发特征·ANSYS参数化设计语言(APDL)·用户可编程特性(UPF)·用户界面设计语言(UIDL)·专用界面开发工具(TCL/TK)·外部命令概率设计系统(PDS)·十种概率输入参数·参数的相关性·两种概率计算方法-蒙特卡罗法*直接抽样*LatinHypercube抽样-响应面法*中心合成*Box-Behnken设计·支持分布式并行计算·可视化概率设计结果-输出响应参数的离散程度*Statistics*LHistogram*SampleDiagram-输出参数的失效概率*CumulativeFunction*Probabilities-离散性灵敏度6*Sensitivities*ScatterDiagram*ResponseSurface前后处理(AWE)·双向参数互动的CAD接口·智能网格生成器·各种结果的数据处理·各种结果的图形及动画显示·全自动生成计算报告支持的硬软件平台·CompaqTru64UNIX·Hewlett-PackardHP-UX·IBMRS/6000AIX·SiliconGraphicsIRIX·SunSolaris·Windows:2000,NT,XP·Linux7ANSYSMultiphysicsTMMultiphysicsANSYSMultiphysicsTM集结构、热、计算流体动力学、高/低频电磁仿真于一体,在统一的环境下实现多物理场及多物理场耦合的仿真分析;精确、可靠的仿真功能可用于航空航天、汽车、电子电气、国防军工、铁路、造船、石油化工、能源电力、核工业、土木工程、冶金与成形、生物医学等各个领域,功能强大的各类求解器可求解从冷却系统到发电系统、从生物力学到MEMS等各类工程结构。ANSYSMultiphysicsTM的图形用户界面以方便仿真流程而设计,例如“函数编辑器”可方便地输入各类函数载荷,材料定义图形界面可大大简化各类非线性材料的输入,对象相关的结果查看器大大方便了后处理过程。ANSYSMultiphysicsTM产品功能结构分析功能·线性·非线性—几何非线性—材料非线性—单元非线性—接触非线性·静力分析·动力分析—瞬态动力—模态—谐相应—谱—随机振动·屈曲分析·拓扑优化8计算流体动力学·稳态/瞬态·可压缩/不可压缩·层流/湍流·牛顿流/非牛顿流·自由/强迫/混合对流·共轭固体/流体传热·面-面辐射传热·多组分输运·自由表面·风扇模型与分布阻尼·固定/旋转参考系电磁分析·静电场·静磁场·低频电磁—谐波分析—瞬态分析·高频电磁—谐波分析—模式分析·电路分析·电磁耦合分析图形及后处理·求解过程中自动绘制收敛曲线9热分析·稳态/瞬态热分析·热传导·热对流·热辐射·热焓相变声学·全耦合液固分析·近场与远场·谐波分析、瞬态分析、模态分析耦合场分析·热/结构耦合·液/固耦合·静电/结构耦合·静磁/结构耦合·声/固耦合·热/电耦合·热/磁耦合·流体/热耦合·流体/电磁耦合·压电分析·机械电路仿真·MEMS求解器·迭代求解器—预条件共轭梯度(PCG)10—雅可比共轭梯度求解器(JCG)—非完全Cholesky共轭梯度求解器(ICCG)·直接求解器—系数矩阵求解器—波前求解器(wavefront)·特征值求解器—分块Lanczos法—子空间法—凝聚法—QR阻尼法(阻尼特征值)·CFD专用求解器—预条件共轭残差(PCCR)—预条件广义最小残差(PGMR)—预条件双共轭梯度(PBCG)—三对角矩阵算法(TDMA)·云图、等值线图、矢量图、切片图、粒子轨迹图和动画·流体计算结果的自动压力和剪应力积分·结果查询和拾取,3D注释·轴对称、周期对称等计算结果的3D结果扩展·透明图、表面纹理·支持BMP、EPS、TIFF、JPEG、VRML、WMF、EMF等标准图形格式硬件平台·CompaqTru64UNIX·Hewlett-PackardHP-UX·IBMRS/6000AIX·SiliconGraphicsIRIX·SunSolaris·Intelworkstations(Windows2000/NT4.0/XPLinux)11ANSYSLS_DYNALS_DYNALS-DYNA是世界上最著名的通用显式动力分析程序,能够模拟真实世界的各种复杂问题,特别适合求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等非线性动力冲击问题,同时可以求解传热、流体及流固耦合问题。在工程应用领域被广泛认可为最佳的分析软件包。与实验的无数次对比证实了其计算的可靠性。由J.O.Hallquist主持开发完成的DYNA程序系列被公认为是显式有限元程序的鼻祖和理论先导,是目前所有显式求解程序(包括显式板成型程序)的基础代码。1988年J.O.Hallquist创建LSTC公司,推出LS-DYNA程序系列,并于1997年将LS-DYNA2D、LS-DYNA3D、LS-TOPAZ2D、LS-TOPAZ3D等程序合成一个软件包,称为LS-DYNA,其最新版本970版。PC版的前后处理采用ETA公司的FEMB,新开发的后处理为LS-POST。LS-DYNA功能特点LS-DYNA程序版是功能齐全的几何非线性(大位移、大转动和大应变)、材料非线性(140多种材料动态模型)和接触非线性(50多种)程序。它以Lagrange算法为主,兼有ALE和Euler算法;以显式求解为主,兼有隐式求解功能;以结构分析为主,兼有热分析、流体-结构耦合功能;以非线性动力分析为主,兼有静力分析功能(如动力分析前的预应力计算和薄板冲压成型后的回弹计算);军用和民用相结合的通用结构分析非线性有限元程序。·分析能力·材料模式库(140多种)·单元库·接触方式50多种·汽车行业的专门功能·初始条件、载荷和约束功能·自适应网格剖分功能·ALE和Euler列式12·SPH算法·边界元法·隐式求解·不可压缩流场分析·多功能控制选项·前后处理功能·支持的硬件平台·热分析LS-DYNA应用领域·汽车工业·航空航天·国防工业·电子领域·制造业·建筑业·石油工业·其它应用LS-DYNA行业应用实例LS-DYNA的全球用户1000多家,遍布世界发达国家的研究机构、大学和世界各地的工业部门,在航空航天、汽车、国防工业、石油工业、核工业、电子工业、船舶工业等领域的应用深入广泛,解决了许多理论和实验分析所不能解决的问题,有力的促进了各行业的技术发展,产生了深远的影响。AI*NASTRAN——大型复杂结构的新选择ANSYS公司成立新的开发部门,摒弃旧Nastran体系的弊病,在ANSYS先13进构架下重新建立新一代动力分析系统AINastran。AINastran除了完全兼容其他Nastran的数据文件外,由于采用新的程序架构,在求解效率方面有明显优势。由于采用世界顶级的前后处理器AIEnvironment,在功能性方面和易用方面较其他Nastran软件也有巨大提高。其强大的动力学分析功能和ANSYSMechanical强大的非线性分析功能优势互补,形成世界最强的结构分析软件。AI*NASTRAN产品特性分析类型·静力分析-有惯性释放的静力-微分刚度-分段线性-循环对称-线性屈曲·换热-稳态(线性和非线性)-瞬态(线性和非线性)-角系数的计算·结构动力学-一般模态-频率响应(直接和模态)-瞬时响应(直接和模态)-复杂特征解(直接和模态)-般微分刚度模态-一般循环对称模态·子结构分析-部件综合模态材料类型14·各向同性·正交各向异性·各向异性·复合材料单元类型·一维ROD,BEAM,BAR,ELBOW,BEND,CONROD·二维QUAD4、TRIA3、SHEAR,QUAD8,TRIA6·三维HEXA,HEX8,PENTA,TETRA·轴对称TRIARG,TRAPRG,TORDRG,TRIAAX,TRAPAX·弹簧ELAS1,ELAS2,ELAS3,ELAS4·刚性RROD,RBAR,RBE1,RBE2,RBE3,RSPLINE,RTEPLT·专用oMASSi,CONM1,CONM2,GENEL,DMI,VISC加载和边界类型·静力分析-加载o点o压力o重力o温度o分布-边界条件o单点15o多点o强迫位移·动力学分析-加载o时域o频域-边界条件o单点o多点o强迫运动·静态加载类型传统NASTRAN特性·广范围分析类型·通用的方程求解器·强大的单元库·NASTRAN结构的数据格式·模块程序结构·DMAP求解器·波音计算机服务(BCS)库-Sparse对称求解器-非对称求解器-Lanczos(实和复特征)·标准NASTRAN求解器-SymmetricDECOMP-InversePowerswithShifts-Givens-ModifiedGivens-Householder16-FEER前/后处理器-AI*Environment-FEMAP-I-DEAS-HyperMesh电磁场分析解决方案*低频电磁分析模块EMAG:采用有限元、边界元等方法对旋转机械(电动机、发电机)、传感器和执行器、换能器和变压器系统、微机电系统(MEMS)等进行电磁场仿真,并可以与ANSYS其他模块一起进行多能量领域的耦合仿真,全面满足用户需要。*高频电磁FEM法专用软件EMAX:采用有限元法的高频电磁分析模块,具有直观、流程化的用户界面,工程化的界面语言,采用有限元法全波求解技术,可分析谐振、传播、辐射和散射等问题。在高频电磁器件分析方面独具特色。*高频电磁MOM/PO/UTD混合法专用软件FEKO:以全波分析技术矩量法(MOM)为基础,结合物理光学法(PO)、一致性几何绕射理论(UTD)和快速多极子法(FMMA)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