大型通用有限元分析软件ansys介绍及与其他软件对比优势
2011-06-24 16:20阅读：
文章来源于： www.1000jd.com
作者：千斤鼎工程咨询公司网络部
ANSYS软件是融结构、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。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发，它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer,
NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等，
是现代产品设计中的高级CAD工具之一。
软件主要包括三个部门：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盛的实体建模及网格划分工具，用户可以利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，具有敏捷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、透明及半透显著示（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。
软
件提供了
100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。该软件有多种不同版本，可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上，如
PC，
SGI，
HP，
SUN，
DEC，
IBM，
CRAY等
。 ANSYS发布10.0新版本 美国宾夕法尼亚州 6月2日动静：作为优化产品研发流程的仿真技术及软件的开发者和革新者，ANSYS公司（纳斯达克股票代号：ANSS）今天发布ANSYS
10.0新版本。新版本在机能、易用性、协同工作及耦合技术，如流固耦合，等方面有很大进步。10.0新版本是在目前的9.0软件的基础上研发的，与其有很好的兼容性，将于7月正式投入市场。
延续了ANSYS一贯强盛的耦合场技术，10.0版本为复杂的流固耦合（FSI）题目提供了更完善的解决方案。该版本整合了世界一流的应力分析和流体分析技术，形成了一套完整的FSI解决方案。通过适合于特定场要求的网格划分，一个单一的几何体可以应用于两种场。该版本提供了有效地解决FSI动力学分析的信息交换功能。目前市场上没有任何其他的FSI软件可以提供如斯强盛的稳健性和高度的精确性分析。另外，该版本可以在多个机群进行并行处理解决超大模型。 “ANSYS
10.0代表了最提高前辈的CAE整合技术，较9.0有了显着的进步” ，ANSYS公司总裁兼首席执行官Jim
Cashman说，“我们一直致力于拓展ANSYS仿真技术的广度和深度，同时建立各种类型的仿真分析软件的空前大连盟。得益于ANSYS Workbench整合CAE技术的架构，我们创建了建模、仿真、分析、前后处理的一系列无缝链接。10.0新版本整合了世界上最优秀的结构、热、流体等分析功能。”
CAE的技术种类有良多，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、结构动力学、热力学、流体力学、电路学、电磁学等。
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、电磁场及碰撞等题目。因此它可应用于以下产业领域：航空航天、汽车产业、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门：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盛的实体建模及网格划分工具，用户可以利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，具有敏捷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、透明及半透显著示（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。软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。该软件有多种不同版本，可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等。
ANSYS发布10.0新版本
美国宾夕法尼亚州6月2日动静：作为优化产品研发流程的仿真技术及软件的开发者和革新者，ANSYS公司（纳斯达克股票代号：ANSS）今天发布ANSYS
10.0新版本。新版本在机能、易用性、协同工作及耦合技术，如流固耦合，等方面有很大进步。10.0新版本是在目前的9.0软件的基础上研发的，与其有很好的兼容性，将于7月正式投入市场。 延续了ANSYS一贯强盛的耦合场技术，10.0版本为复杂的流固耦合（FSI）题目提供了更完善的解决方案。该版本整合了世界一流的应力分析和流体分析技术，形成了一套完整的FSI解决方案。通过适合于特定场要求的网格划分，一个单一的几何体可以应用于两种场。该版本提供了有效地解决FSI动力学分析的信息交换功能。目前市场上没有任何其他的FSI软件可以提供如斯强盛的稳健性和高度的精确性分析。另外，该版本可以在多个机群进行并行处理解决超大模型。
“ANSYS 10.0代表了最提高前辈的CAE整合技术，较9.0有了显着的进步”
，ANSYS公司总裁兼首席执行官Jim
Cashman说，“我们一直致力于拓展ANSYS仿真技术的广度和深度，同时建立各种类型的仿真分析软件的空前大连盟。得益于ANSYS Workbench整合CAE技术的架构，我们创建了建模、仿真、分析、前后处理的一系列无缝链接。10.0新版本整合了世界上最优秀的结构、热、流体等分析功能。” ANSYS10.0加入了旋转机械和叶片设计工具，丰硕了Workbench环境下的行业化功能。即ANSYS
BladeModeler，一款针对旋转机械叶片构件的高效的三维设计工具；以及ANSYS TurboGrid，一款高质量的叶片设计六面体网格划分工具。 “结合了ANSYS CFX和涡轮专用的前后处理CFD功能，10.0版本提供了涡轮机械设计和分析完整的解决方案，”ANSYS公司副总裁兼总经理Chris
Reid说，“应力分析、计算流体动力学分析或流固耦合分析的模型可以直接建立，通过CAD系统连通性，可以把模型扩展到上下游部件，终极完成整个模型的分析。ANSYS
Workbench是提供此功能上唯一无二的环境，借此空气动力学工程师可以进行CFD设计，同时确认结构特征。这将大幅度缩短设计流程。” 在机械应用领域，ANSYS 10.0包括了ANSYS
Workbench下全部的热瞬态分析功能。这不仅匡助用户进行非常复杂的时域仿真，同时ANSYS
Workbench也可自动完成良多建模和求解工作。这样可以轻松快速地求解设备在一定运行时间内的热机能。
为了知足日益增加的对大型复杂题目及时有效的分析需求，ANSYS 10.0的并行求解器如今可增加了对CPU和通讯技术的选择余地。除了支持Ethernet和Gigabit
Ethernet，ANSYS 10.0还支持Myrinet和InfiniBand。相对于以前的架构，ANSYS
10.0能以起码的本钱知足高机能的机群计算。 本着以低本钱硬件设备提供高机能解决方案的目标，ANSYS Workbench现可支持Windows XP
64位机的AMD和EMT64芯片集。此项改革解决了很多用户在Windows操纵系统下运行大型模型所面对的2GB内存限制。另外，它也使得ANSYS用户不再需要写硬盘就能完成整个求解，从而节约求解时间。
对于用户，这将匡助他们更加经济有效地解决大型模型题目，如那些低频稳态和全瞬态电磁分析题目。ANSYS 10.0并行求解器可以解决高于一亿自由度的大型电磁题目，在CAE行业独树一帜。在高频电磁领域，10.0版本提供了一个新的模式端口。此端口大大简化了集成电路（IC）、射频识别(RFID)和射频微机电系统(MEMS)等多种设备分析传输线端口的建模。尺度算例显示，利用此端口建模，可以显着缩小模型尺寸，在保证精确的频域计算结果条件下，节约30％到50％的求解时间和内存需求。
新版本增加了旋转机械的陀螺效应，它进步了ANSYS对涡轮机械和其他旋转结构的转子动力学分析的能力。
在耦合场领域，结构－热－电磁三场耦合分析中增加热弹阻尼(TED)，一个在金属、制陶及MEMS领域非常重要的内耗装置。 ANSYS继承Workbench主旋律，提供我们的用户可供选择的全自动或个人控制的强盛分析软件。我们在核心的网格处理技术上有十足的增强，在ANSYS
Workbench各个应用程序间共享网格。另外，双向参数互动的CAD接口的稳健性也得到了进步。ANSYS? ICEM CFD?
10.0通过混合网格剖分新功能和CAD模型细节处理功能，提供了完整的一系列网格划分工具以模拟真实世界，如汽车引擎罩下的散热分析和汽车碰撞分析。
“ANSYS 10.0是ANSYS跨出的又一大步，在每种场都是这样，也包括各种场在ANSYS Workbench的耦合，”ANSYS公司副总裁兼总经理Mike
Wheeler说，“没有其他任何一家CAE公司可以与我们相匹敌，在一个单一的CAE环境下提供如斯广泛的解决方案。” ANSYS
DesignSpace 通过DesignSpace，设计工程师可以在产品设计阶段对3D
CAD中天生的模型（包括零件和装配件）进行应力变形分析、热及热应力耦合分析、振动分析和外形优化，同时可对不同的工况进行对比分析。ANSYS/DesignSpace拥有智能化的非线性求解专家系统，可自动设定求解控制，得到收敛解；用户不需具备非线性有限元知识即可完成过去只有专家才能完成的接触分析。
ANSYS软件提供的分析类型如下：
1.结构静力分析
用来求解外载荷引起的位移、应力和力。静力分析很适合求解惯性和阻尼对结构的影响并不明显的题目。ANSYS程序中的静力分析不仅可以进行线性分析，而且也可以进行非线性分析，如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。
2.结构动力学分析
结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。与静力分析不同，动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻尼和惯性的影响。ANSYS可进行的结构动力学分析类型包括：瞬态动力学分析、模态分析、谐波响应分析及随机振动响应分析。
3.结构非线性分析
结构非线性导致结构或部件的响应随外载荷不成比例变化。ANSYS程序可求解静态和瞬态非线性题目，包括材料非线性、几何非线性和单元非线性三种。
4.动力学分析
ANSYS程序可以分析大型三维柔体运动。当运动的积累影响起主要作用时，可使用这些功能分析复杂结构在空间中的运动特性，并确定结构中由此产生的应力、应变和变形。
5.热分析
程序可处理热传递的三种基本类型：传导、对流和辐射。热传递的三种类型均可进行稳态和瞬态、线性和非线性分析。热分析还具有可以模拟材料固化和熔解过程的相变分析能力以及模拟热与结构应力之间的热－结构耦合分析能力。
6.电磁场分析
主要用于电磁场题目的分析，如电感、电容、磁通量密度、涡流、电场分布、磁力线分布、力、运动效应、电路和能量损失等。还可用于螺线管、调节器、发电机、变换器、磁体、加速器、电解槽及无损检测装置等的设计和分析领域。
7.流体动力学分析
ANSYS流体单元能进行流体动力学分析，分析类型可认为瞬态或稳态。分析结果可以是每个节点的压力和通过每个单元的流率。并且可以利用后处理功能产生压力、流率和温度分布的图形显示。另外，还可以使用三维表面效应单元和热－流管单元模拟结构的流体绕流并包括对流换热效应。
8.声场分析
程序的声学功能用来研究在含有流体的介质中声波的传播，或分析浸在流体中的固体结构的动态特性。这些功能可用来确定音响发话器的频率响应，研究音乐大厅的声场强度分布，或猜测水对振动船体的阻尼效应。
9.压电分析
用于分析二维或三维结构对AC（交流）、DC（直流）或任意随时间变化的电流或机械载荷的响应。这种分析类型可用于换热器、振荡器、谐振器、麦克风等部件及其它电子设备的结构动态机能分析。可进行四种类型的分析：静态分析、模态分析、谐波响应分析、瞬态响应分析
软件主要包括三个部门：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盛的实体建模及网格划分工具，用户可以利便地构造有限元模型； ANSYS的前处理模块主要有两部门内容：实体建模和网格划分。 实体建模 ANSYS程序提供了两种实体建模方法：自顶向下与自底向上。自顶向下进行实体建模时，用户定义一个模型的最高级图元，如球、棱柱，称为基元，程序则自动定义相关的面、线及枢纽点。用户利用这些高级图元直接构造几何模型，如二维的圆和矩形以及三维的块
、球、锥和柱。不管使用自顶向下仍是自底向上方法建模，用户均能使用布尔运算来组合数据集，从而“雕塑出”一个实体模型。ANS
YS程序提供了完整的布尔运算，诸如相加、相减、相交、分割、粘结和重叠。在创建复杂实体模型时，对线、面、体、基元的布尔操纵能减少相称可观的建模工作量。ANSYS程序还提供了拖拉、延伸、旋转、移动、延伸和拷贝实体模型图元的功能。附加的功能还包括圆弧构造、切线构造、通过拖拉与旋转天生面和体、线与面的自动相交运算、自动倒角天生、用于网格划分的硬点的建立、移动、拷贝和
删除。自底向长进行实体建模时，用户从最初级的图元向上构造模型，即：用户首先定义枢纽点，然后依次是相关的线、面、体。网格划分
ANSYS程序提供了使用便捷、高质量的对CAD模型进行网格划分的功能。包括四种网格划分方法：延伸划分、映像划分、自由划分和自适应划分。延伸网格划分可将一个二维网格延伸成一个三维网格。映像网格划分答应用户将几何模型分解成简朴的几部门，然后
选择合适的单元属性和网格控制，天生映像网格。ANSYS程序的自由网格划分器功能是十分强盛的，可对复杂模型直接划分，避免了
用户对各个部门分别划分然后进行组装时各部门网格不匹配带来的麻烦。自适应网格划分是在天生了具有边界前提的实体模型以后，用户指示程序自动地天生有限元网格，分析、估计网格的离散误差，然后重新定义网格大小，再次分析计算、估计网格的离散误差，直至误差
低于用户定义的值或达到用户定义的求解次数。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，具有敏捷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、透明及半透显著示（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。软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。该软件有多种不同版本，可以运行在从个人机到大型机的多种计算机设备上，如PC，SGI，HP，SUN，DEC，IBM，CRAY等。
目前最新版本 ANSYS 12.0
同级别的软件还有ADINA、ABAQUS、MSC等，ADINA和ABAQUS在非线性计算功能方面比ANSYS强，ABAQUS没有流体计算模块，ADINA不能做电磁分析但是ADINA是目前做流固耦合最好的软件。 载荷 在ANSYS中，载荷包括边界前提和外部或内部作用力函数，在不同的分析领域中有不同的表征，但基本上可以分为6大类：自由度约束、力（集中载荷）、面载荷、体载荷、惯性载荷以及耦合场载荷。
1、自由度约束（DOF
Cinstraints）:将给定的自由度用已知量表示。例如在结构分析中约束是指位移和对称边界前提，而在热力学分析中则指的是温度和热通量平行的边界前提。
2、力（集中载荷）（Force）：是指施加于模型节点上的集中载荷或者施加于实体模型边界上的载荷。例如结构分析中的力和力矩，热力分析中的热流速度，磁场分析中的电流段。
3、面载荷（Surface
Load）:是指施加于某个面上的分布载荷。例如结构分析中的压力，热力学分析中的对流和热通量。
4、体载荷（Body
Load）:是指体积或场载荷。例如需要考虑的重力，热力分析中的热天生速度。 5、惯性载荷（Inertia
Loads）:是指由物体的惯性而引起的载荷。例如重力加速度、角速度、角加速度引起的惯性力。 6、耦合场载荷（Coupled-field
Loads）:是一种特殊的载荷，是考虑到一种分析的结果，并将该结果作为另外一个分析的载荷。例如将磁场分析中计算得到的磁力作为结构分析中的力载荷。信息条形码:253227179493354
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凯信国际信息工业有限公司前身为陕西凯信电子工程有限责任公司。成立于一九九六年蒲月三旬日，坐落于西安高新技术工业开发区，是一家以虚拟现实技术产品的开发出产、技术防范产品开发与研制；电视监控、防盗报警系统设计安装；智能化工程施工为主，以计算机软件开发研制及销售为辅的高新技术企业。注册资本1500万元，公司自成立以来，依托高素质的人才资源和高水平的技术资源，依赖客户的信赖和支持，在全体员工的一致努力下，已发展成为一家海内领先的虚拟现实和三维可视化技术整体解决方案供给商。近年来，公司专门致力于基于PC平台的虚拟现实（
R）和视景仿真（Simulation）技术研究、视景仿真和虚拟现实系统集成，并针对市场需求，为特定计算机三维图形用户开发研制品种多样、机能优胜、技术尖真个应用产品。
千斤鼎工程咨询公司是专业从事工程仿真分析、结构设计与研发、结构优化、工程强度计算、设备及零部件受力变形分析、有限元技术培训等。服务领域涉及机械工业、汽车工业、建筑工程、道路桥梁、地下空间、电子电器、医疗等行业。
千斤鼎和国内外多家企事业、科研机构、设计院、高等院校建立战略合作伙伴的关系，拥有ABAQUS、ANSYS、MATLAB、Hyperworks、AUTO
CAD、PKPM等软件正版使用权。我们已经为多家设计院提供过力学分析、技术支持以及培训；为广州及周边十几家机械制造行业厂商做过设计优化、新产品力学性能分析；为桥梁做检测、刚接点校核及结构设计的绘图工作；为隧道建筑行业做过刀盘刀具改良的有限元分析、特殊环境施工的力学分析地质沉降预测加固方案、交叉隧道施工的有限元模拟分析以及处理方案；为汽车行业提供过整车有限元分析、车架振动模拟、碰撞仿真模拟、特殊零部件的力学可行性。公司目前正着力搭建一流的视景仿真实验室，从而不断研发市场需求的产品，为客户提供可视化的演示平台。在提供高端优质产品的同时，我们将提供客户更优秀的技术支持和更科学的技术解决方案，与客户联袂共同开拓更加广泛的市场和夸姣的明天。
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作者：千斤鼎工程咨询公司网络部
