王新敏《ANSYS工程结构数值分析》-讲义

### ANSYS工程结构数值分析知识点概述 #### 一、前言 随着现代工程技术的发展，对人才的要求越来越高，不仅需要具备扎实的理论基础和实践经验，还需要掌握先进的计算工具和技术。其中，利用大型商业软件来提高计算能力是一种有效的方式。在众多商用软件中，ANSYS因其强大的功能、易用性以及广泛的应用领域而成为首选。 #### 二、ANSYS概述 - **功能与软件结构** - **强大的建模能力**：支持各种复杂的结构和几何形状。 - **强大的求解能力**：能够处理各类线性和非线性问题。 - **强大的非线性分析能力**：能够考虑多种非线性效应，如大变形、接触、塑性等。 - **强大的网格划分能力**：提供自动和手动网格划分功能。 - **良好的优化能力**：支持结构优化设计。 - **多场及多场耦合分析能力**：支持结构、流体、电磁场、声场和热场等多物理场的耦合分析。 - **多种接口能力**：可以与其他软件进行数据交换。 - **强大的后处理能力**：能够直观展示分析结果。 - **强大的二次开发能力**：用户可以通过编程扩展软件的功能。 - **数据统一性强**：不同模块间的数据一致性高。 - **支持多种硬件平台和操作系统平台**：跨平台兼容性好。 - **软件分析功能** - **结构分析**：包括静力分析、特征屈曲分析、模态分析、谐响应分析、瞬态动力分析、谱分析、显式动力分析等。 - **热分析**：研究温度分布及其对结构性能的影响。 - **流体分析**：模拟流体流动及其与结构的相互作用。 - **电磁场分析**：分析电磁场分布及效应。 - **耦合场分析**：考虑多个物理场之间的相互作用。 - **处理器** - **PREP7**：用于建立几何模型、赋予材料属性、划分网格和施加边界条件等。 - **SOLUTION**：加载和执行求解过程。 - **POST1**：查看某一时刻的计算结果。 - **POST26**：查看时间历程上的计算结果。 - **OPT**：进行优化设计。 - **PDS**：进行概率设计。 - **AUX2**：转换二进制文件为可读格式。 - **AUX12**：在热分析中计算辐射因子和矩阵。 - **AUX15**：导入其他CAD或FEM程序中的文件。 - **RUNSTAT**：监控计算时间和运行状态等。 - **文件格式** - **日志文件**：记录操作过程和参数设置。 - **错误文件**：记录错误信息。 - **输出文件**：显示计算结果。 - **数据库文件**：保存模型和计算数据。 - **结果文件**：存储结构分析和耦合场分析的结果。 - **图形文件**：保存图形数据。 - **三角化刚度矩阵文件**：存储三角化后的刚度矩阵。 - **单元刚度矩阵**：存储单元级别的刚度矩阵。 - **组集的整体刚度矩阵和质量矩阵**：存储整体结构的刚度和质量矩阵。 - **荷载步文件**：记录荷载步的信息。 - **输入方式** - **GUI方式**：通过菜单和对话框进行操作，适合初学者使用。 - **命令流方式**：通过编写脚本文件控制软件执行，适用于复杂模型的自动化分析。 #### 三、ANSYS在工程中的应用 - **结构工程**：桥梁、建筑结构的安全评估与优化设计。 - **航空航天**：飞机部件的强度分析、热管理等。 - **汽车工业**：车辆碰撞模拟、噪音控制等。 - **电子设备**：电子产品散热设计、电磁兼容性分析等。 #### 四、结论 ANSYS作为一款综合性的工程仿真软件，凭借其强大的功能和广泛的适用性，在各个行业中都发挥着重要作用。通过对ANSYS的学习和掌握，不仅可以提高工程师的计算能力和工作效率，还能够促进工程项目的创新和发展。