ANSYS 讲义 PPT M02有限元分析与ANSYS.ppt

1、有限元分析与ANSYS,第 2 章,January 30, 2001 Inventory #001441 2-2,有限元分析与ANSYS概述,在这一节，我们将在介绍有限单元分析同时给出ANSYS功能的概述。 标题: A. 什么是有限元分析？ B. 关于ANSYS C. 关于ANSYS公司,January 30, 2001 Inventory #001441 2-3,有限元分析与ANSYS A.什么是有限元分析?,有限元分析是一种模拟设计荷载条件，并且确定在荷载条件下的设计响应的方法。 它是用被称之为“单元”的离散的块体来模拟设计。,每一个单元都有确定的方程来描述在一定荷载下的响应。 模型中所有

2、单元响应的“和”给出了设计的总体响应。 单元中未知量的个数是有限的，因此称为“有限单元”。,Historical Note The finite element method of structural analysis was created by academic and industrial researchers during the 1950s and 1960s. The underlying theory is over 100 years old, and was the basis for pen-and-paper calculations in the evaluatio

3、n of suspension bridges and steam boilers.,January 30, 2001 Inventory #001441 2-4,有限元分析与ANSYS . 什么是有限元分析?,这种包含有限个未知量的有限单元模型，只能近似具有无限未知量的实际系统的响应。 所以问题是：怎样才能达到最好的“近似”？,实际系统,有限元模型,然而，对该问题还没有一个容易的解决方案。这完全依赖于你所模拟的对象和模拟所采用的方式。但是，我们将尽力通过这次培训为你提供指南。,January 30, 2001 Inventory #001441 2-5,有限元分析与ANSYS . 什么是有限

4、元分析?,为什么需要有限元分析？ 减少模型试验的数量 计算机模拟容许对大量的假设情况进行快速有效的试验。 模拟不适合在原型上试验的设计。 例如：器官移植，比如人造膝盖。 概要: 节省费用 节省时间 缩短产品开发时间! 创造出更可靠、高品质的设计,January 30, 2001 Inventory #001441 2-6,有限元分析与ANSYS B. 关于 ANSYS,ANSYS是一个完整的FEA软件包，它适合世界范围各个工程领域的工程师们使用: 结构分析 热分析 流体分析，包括CFD（计算流体动力学） 电 / 静电场分析 电磁场分析 ANSYS在部分工业领域中的应用如下： 航空航天 汽车工业

5、 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,January 30, 2001 Inventory #001441 2-7,有限元分析与ANSYS 关于ANSYS,ANSYS/Multiphysics 是ANSYS产品的“旗舰”，它包括所有工程学科的所有性能 ANSYS/Multiphysics有三个主要的组成产品 ANSYS/Mechanical - ANSYS/机械-结构及热 ANSYS/Emag -ANSYS电磁学 ANSYS/FLOTRAN - ANSYS计算流体动力学 其它产品: ANSYS/LS-DYNA -高度非线性结构问题 DesignSpace CAD环境

6、下，适合快速分析容易使用的设计和分析工具 ANSYS/ProFEA Pro/ENGINEER的ANSYS 分析接口。,January 30, 2001 Inventory #001441 2-8,DesignSpace,有限元分析与ANSYS 关于ANSYS,January 30, 2001 Inventory #001441 2-9,超弹密封,有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS 结构分析,结构分析用于确定变形、应变、应力及反力。,静力分析 用于静态荷载. 可以考虑结构的线性及非线性行为，例如：大变形、大应变、应力刚化、接触、塑性、超弹及蠕变等.,January 30, 2001 In

7、ventory #001441 2-10,有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS 结构分析,动力分析 包括质量和阻尼效应。 模态分析，用于计算固有频率和振型。 谐响应分析，用于确定结构对正弦变化的已知幅值和频率载荷的响应。 瞬态动力学分析，用于确定结构对随时间任意变化载荷的响应，可以考虑与静力分析相同的结构非线性行为。 其它结构功能 谱分析 随机振动 特征值屈曲 子区模型,January 30, 2001 Inventory #001441 2-11,有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS 结构分析,用ANSYS/LS-DYNA进行显示动力分析 模拟以惯性力为主的大变形分析。 用于模拟

8、冲击、碰撞、快速成形等。,January 30, 2001 Inventory #001441 2-12,有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS 热分析,热分析用于确定物体中的温度分布。热分析考虑的物理量是：热量的获取和损失、热梯度、热通量。 可模拟三种热传递方式：热传导、热对流、热辐射。,稳态分析 忽略时间效应 瞬态分析 确定以时间为函数的温度值等。 可模拟相变（熔化及凝固）,January 30, 2001 Inventory #001441 2-13,有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS 电磁分析,电磁分析用于计算电磁装置中的磁场 静态磁场及低频电磁场分析 模拟由直流电源，低频

9、交流电或低频瞬时信号引起的磁场。,例如：螺线管制动器、电动机、变压器 磁场分析中考虑的物理量是：磁通量密度、磁场密度、磁力和磁力矩、阻抗、电感、涡流、能耗及磁通量泄漏等。,January 30, 2001 Inventory #001441 2-14,有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS 电磁分析,高频电磁场分析 模拟电磁波的传播装置 例如：微波及RF无源组件、波导、同轴连接器。 电磁场分析中考虑的物理量是：S-参数、Q-因子、反射波损耗、电介质及传导损耗,同轴电缆中的电场 (EFSUM),January 30, 2001 Inventory #001441 2-15,有限元分析与ANS

10、YS - 关于ANSYS 电磁分析,静电学 计算由电压或电荷激发引起的电场。 例如：高压装置，微机电系统（MEMS），传输线。 典型的物理量是：电场强度和电容。 电流传导 计算在一定电压下的导体的电流 电路耦合 电磁装置与电路的耦合,January 30, 2001 Inventory #001441 2-16,有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS 电磁分析,电磁分析类型: 静态磁场分析用于计算由直流电(DC)或永磁体产生的磁场。 交变磁场分析用于计算由交流电(AC)产生的磁场 瞬态磁场分析用于计算随时间变化的磁场。,January 30, 2001 Inventory #001441

11、2-17,有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS 流体分析,计算流体动力学(CFD) 用于确定流体中的流动状态和温度。 ANSYS/FLOTRAN能模拟层流和湍流，可压缩和不可压缩流体，以及多组份流。 应用：航空航天，电子元件封装，汽车设计。 典型的物理量是：速度，压力，温度，对流换热系数。,January 30, 2001 Inventory #001441 2-18,有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS 流体分析,声学分析 用于模拟流体介质和周围固体的相互作用。 例如：扬声器，汽车内部，声纳 典型的物理量是：压力分布、位移和自振频率。 容器内流体分析 模拟容器内的非流动流体的影响

12、，确定由于晃动引起的静水压力。 例如：油罐，其它液体容器 热和质量的传输 在两点之间质量传输（如在一个管子中）产生的热量计算由一个一维单元完成,January 30, 2001 Inventory #001441 2-19,双金属片受热变形,有限元分析与ANSYS - 关于ANSYS 耦合场分析,耦合场分析考虑两个或多个物理场之间的相互作用。因为两个物理场之间相互影响，所以单独求解一个物理场是不可能的。因此你需要一个能够将两个物理场组合到一起求解的分析软件。,例如： 热-应力分析 压电分析（电场和结构） 声学分析（流体和结构） 热-电分析 感应加热（磁场和热） 静电-结构分析,January 30, 2001 Inventory #001441 2-20,有限元分析与ANSYS C. 关于ANSYS公司,ANSYS公司. ANSYS产品家族的开发者 总部位于Canonsburg, PA - USA （匹兹堡南部）,January 30, 2001 Inventory #001441 2-21,有限元分析与ANSYS 关于ANSYS公司,ANSYS支持销售商(ASDs) ANSYS销售及支持