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第1章 ANSYS基础 主要内容 1.1有限单元法简介 1.2 ANSYS简介 1.3 ANSY工作界面 1.1有限单元法简介 1.1 有限单元法简介 数值分析方法可以分为两大类：有限差分法 、有限单元法 。 有限单元法作为一个具有巩固理论基础和广发应用效力的数值分析工具，必将在国民经济建设和科学技术发展中发挥更大的作用，其自身也将得到进一步的发展和完善。 1.1有限单元法简介 有限单元法的基本解法 有限单元法作为数值分析方法的另一个重要特点是利用在每一个单元内假设的近似函数来分片地表示整个求解域上待求的未知场函数。单元内的近似函数通常由未知场函数或及其导数在单元的各个结点的数值和其插值函数来表达。 一个问题的有限元分析中，未知场函数或及其导数在各个结点上的数值就成为新的未知量（也即自由度），从而使一个连续的无限自由度问题变成离散的有限自由度问题。一经求解出这些未知量，就可以通过插值函数计算出各个单元内场函数的近似值，从而得到整个求解域上的近似解。 1.1有限单元法简介 有限单元法的基本步骤 离散化 单元分析 计入边界条件，求解有限元方程 后处理计算 1.2 ANSYS简介 1.2.1 ANSYS主要特点： ANSYS 是完全的WINDOWS 程序，界面友好，便于使用。 产品系列由一整套可扩展的、灵活集成的各模块组成，满足各行各业的工程需要。 强大的非线性分析功能。 多场及多场耦合分析。 实现前后处理和求解以及多场分析统一数据库的一体化。 具有多物理场优化功能，是目前唯一具有流场优化功能的CFD软件。 多种求解器分别适用于不同的问题及不同的电脑硬件配置。 强大的并行计算功能，支持分布式并行及共享内存式并行。 多种自动网格划分技术。 支持多种CAD软件进行模型传递。 1.2 ANSYS简介 1.2.2 组成模块 ANSYS软件根据应用领域不同，可以分为如下几个模块。 Structural：结构分析 Thermal：热分析； Emag：电磁学问题分析； Multiphysics：耦合场分析； Flotran：流体动力学分析； Mechanical：机械分析，包括结构和热分析； LS-Dyna：高度非线性分析，包括结构分析。 1.2 ANSYS简介 按照软件本身的流程结构，可分为 前处理、求解、通用后处理、时间历程后处理4个模块 1.2 ANSYS简介 1.2.3 主要功能介绍 结构分析 静力分析--用于求解静力载荷作用下结构的位移和应力等。包括线性和非线性分析。非线性分析涉及塑性、应力刚化、大变形、大应变、超弹性、接触和蠕变等。 模态分析--用于计算线性结构的固有频率和模态。 谱分析--是模态分析的扩展，用于计算由于随机载荷引起的结构应力和应变。 谐波分析--用于确定线性结构在随时间正弦曲线变化的载荷作用下的响应。 瞬态动力分析--用于计算结构在随时间任意变化的载荷作用下的响应，并且可考虑上述静力分析中提到的所有非线性特性。 屈曲分析--用于计算曲屈载荷和确定曲屈模态。ANSYS 可进行线性屈曲和非线性曲屈分析。 显式动力分析--ANSYS/LS-Dyna可用于计算高度非线性动力学问题和复杂的冲击、碰撞、快速成型问题。 1.2 ANSYS简介 热分析： 内热源：存在热源问题。 相变分析：材料在温度变化时的相变、熔化和凝固等。 热传递：传导、对流、辐射。 1.2 ANSYS简介 流体动力学分析 ANSYS程序的Flotran CFD分析功能能够进行二维及三维的流体瞬态和稳态动力学分析。可以完成以下分析：层流、紊流分析；自由对流与强迫对流分析；可压缩流/不可压缩流分析；亚音速、跨音速、超音速流动分析；多组分流动分析；移动壁面及自由界面分析；牛顿流与非牛顿流体分析；内流和外流分析；分布阻尼和FAN模型；热辐射边界条件，管流。 1.2 ANSYS简介 电磁分析 静磁场分析:计算直流电或永磁体的磁场； 瞬态磁场分析：计算随时间变化的电流或外界引起的磁场； 交变磁场分析：计算由交流电引起的磁场； 电场分析：计算电阻或电容系统的电场，典型的物理量有电流密度、电荷密度、电场及电阻； 高频电磁场分析：计算微波及波导、雷达系统。 1.2 ANSYS简介 声学分析 ANSYS程序能进行声波在含流体介质中的传播的研究，也能分析浸泡在流体中的固体结构的动态特性。其涉及范围包括：声波在容器内的流体介质中传播；声波在固体介质中的传播；水下结构的动力分析；无限表面吸收单元。 压电分析 用于二维或三维结构对AC、DC或任意随时间变化的电流或机械载荷的响应。主要内容如下：稳态分析、瞬态分析；谐响应分析；瞬态响应分析；交流、直流、时变电载荷或机械载荷分析。 1.2 ANSYS简介 多耦合场分析 多耦合场分析就是考虑两个或多个物理场之间的相互