第1章 ANSYS概述 ANSYS是一款有限元分析的工程软件 1.1有限元几个概念 有限元: Finite element 有限元法: Finite element method,篇称FEM 有限元分析: Finite Element Analysis,简称FEA
第1章 ANSYS概述 ANSYS是一款有限元分析的工程软件 有限元： Finite Element 有限元法： Finite Element Method，简称FEM 有限元分析： Finite Element Analysis，简称FEA 1.1有限元几个概念
第1章 ANSYS概述(续) 1.2为什么学习有限元 有限元法是利用电子计算机进行数值模拟分析的方法,目前 在工程技术领域中的应用十分广泛,有限元计算结果已成为 各类工业产品设计和性能分析的可靠依据及标准。 NODAL SOLUTIEN ANSYS DEEP DRAWING OF A SQUARE BOX m52004 07:28:50 系9 m￥8:98992 E=523.728 1232.768 465.536 290.96 523.728 taURUS
第1章 ANSYS概述（续） 1.2 为什么学习有限元 有限元法是利用电子计算机进行数值模拟分析的方法，目前 在工程技术领域中的应用十分广泛，有限元计算结果已成为 各类工业产品设计和性能分析的可靠依据及标准
第1章 ANSYS概述(续) 1.2为什么学习有限元 ●采用传统理论方法无法计算或计算量巨大 ●通过多次试验和仿真后,替代试验,缩短开发周期与成本 T工E1,25 45.333 11.333 SpRoC,u=2.g-D2,fa1=10,h=1,5.h1=0.3,rdm0.1
第1章 ANSYS概述（续） 1.2 为什么学习有限元 ⚫采用传统理论方法无法计算或计算量巨大 ⚫通过多次试验和仿真后，替代试验，缩短开发周期与成本
第1章 ANSYS概述(续) 1.2为什么学习有限元 ●危险场合用m ●预测分析
第1章 ANSYS概述（续） 1.2 为什么学习有限元 ⚫危险场合 ⚫预测分析
第1章 ANSYS概述(续) 1.3有限元发展过程 ■1943,数学家 Cour ant用三角域内分片连续函数 结合最小势能原理解St. Venant扭转问题 ■1960,力学家 Clough等首次提出 Finite e| ement 概念,并正确求解了平面弹性问题 ■1960以后,对经典的里兹(Ritz)法、伽辽金法 ( Galerkin)进行了推广,特别是后者,采用加权 余量的方式确定单元特性,使得在无物理守恒定 律或变分泛函的情况下仍然可以使用有限元法 ■无网格法 ALE( Arbitrary Lagrange- Euler方法 SPH( Smoothed Particle hydrodynamics)光滑粒子流体动力学方法
第1章 ANSYS概述（续） 1.3 有限元发展过程 ■ 1943，数学家 Courant 用三角域内分片连续函数 结合最小势能原理解St. Venant扭转问题 ■ 1960，力学家Clough等首次提出 Finite Element 概念，并正确求解了平面弹性问题 ■ 1960以后，对经典的里兹(Ritz)法、伽辽金法 (Galerkin)进行了推广，特别是后者，采用加权 余量的方式确定单元特性，使得在无物理守恒定 律或变分泛函的情况下仍然可以使用有限元法 ■无网格法 ALE (Arbitrary Lagrange-Euler)方法 SPH (Smoothed Particle Hydrodynamics)光滑粒子流体动力学方法
第1章 ANSYS概述(续) 1.4有限元研究对象及其方法 有限元方法研究对象:任意变形体。 方法:离散化
第1章 ANSYS概述（续） 1.4 有限元研究对象及其方法 有限元方法研究对象：任意变形体。 方法：离散化
第1章 ANSYS概述(续) 1.5常见的结构分析通用有限元软件 →>■1990前,SAP4、5(线性),ADNA(非线性分析); 目前,Msc/ NASTRAN系列( PATRAN、 DYTRAN等) 基于美国NASA计划; ABAQUS一据称具有最强大的非线性求解功能; AD| nA for windows版 υYNA—最著名的通用显式动力分析程序,能够模拟碰撞、 爆炸等各种复杂问题。 Hyper Works—优秀的前处理软件,支持ProE,UG等GAD软 件接口和支持 Ansys, Nastran, Ls-Dyna等cA软件 ANSYS
第1章 ANSYS概述（续） 1.5 常见的结构分析通用有限元软件 ➢ ■ 1990前，SAP4、5（线性），ADINA（非线性分析）； ➢ ■ 目前，MSC/NASTRAN 系列（PATRAN、DYTRAN等） — 基于美国 NASA 计划； ABAQUS — 据称具有最强大的非线性求解功能； ADINA — for Windows 版 DYNA —最著名的通用显式动力分析程序，能够模拟碰撞、 爆炸等各种复杂问题。 HyperWorks —优秀的前处理软件，支持ProE，UG等CAD软 件接口和支持Ansys，Nastran，Ls-Dyna等CAE软件 ANSYS
第1章 ANSYS概述(续) 1.6 ANSYS发展 √ ANSYS软件是融结构、流体、电磁、声学于一体(多物理场 ),以有限元分析为基础的大型通用CAE软件, √它是由总部位于美国宾夕法尼亚州匹兹堡的 ANSYS公司开发的 ,该公司于1970年由 John Swanson博士创建。 √ ANSYS软件可广泛应用于机械制造、石油化工、轻工、造船 航空航天、汽车交通、电子、土木工程、水利、铁道、日用家 电、生物医疗等一般工业及科学研究。 √该软件也是世界上第一个通过IS09000认可的有限元分析软 件。 在30多年的发展过程中, ANSYS不断改进提高,功能不断增强, 目前己发展到11.0版本。利用 ANSYS强大功能中的APDL语言,可 以来做很多事情
第1章 ANSYS概述（续） 1.6 ANSYS发展 ✓ ANSYS软件是融结构、流体、电磁、声学于一体（多物理场 ），以有限元分析为基础的大型通用CAE软件， ✓它是由总部位于美国宾夕法尼亚州匹兹堡的ANSYS公司开发的 ，该公司于1970年由John Swanson博士创建。 ✓ANSYS软件可广泛应用于机械制造、石油化工、轻工、造船、 航空航天、汽车交通、电子、土木工程、水利、铁道、日用家 电、生物医疗等一般工业及科学研究。 ✓该软件也是世界上第一个通过ISO 9000认可的有限元分析软 件。 在30多年的发展过程中，ANSYS不断改进提高，功能不断增强， 目前己发展到11.0版本。利用ANSYS强大功能中的APDL语言，可 以来做很多事情
第1章 ANSYS概述(续) 1.7 ANSYS特点 ◆数据统一。 ANSYS使用统一的数据库来存储模型数据及求解结果 ,实现前后处理、分析求解及多场分析的数据统一。 ◆强大的建模能力。 ANSYS具备三维建模能力,仅靠 ANSYS的GUI(图 形界面)就可建立各种复杂的几何模型。 ◇提供与其他程序接口。 ANSYS提供了与多数CAD软件及有限元分析软 件的接口程序,可实现数据共享和交换,如Pro/Bng1id 、 Algor-FEM、 I-DEAS、 Autocad、 Solidworks、 Parasolid ◆可实现多场耦合功能。 ANSYS可以实现多物理场耦合分析,研究各物 理场间的相互影响。 ◇良好的用户开发环境。 ANSYS开放式的结构使用户可以利用APL、 UIDL、和UPFs对其进行二次开发
第1章 ANSYS概述（续） 1.7 ANSYS特点 ❖ 数据统一。ANSYS使用统一的数据库来存储模型数据及求解结果 ，实现前后处理、分析求解及多场分析的数据统一。 ❖ 强大的建模能力。ANSYS具备三维建模能力，仅靠ANSYS的GUI(图 形界面)就可建立各种复杂的几何模型。 ❖ 提供与其他程序接口。ANSYS提供了与多数CAD软件及有限元分析软 件的接口程序，可实现数据共享和交换，如Pro/Engineer、NASTRAN 、Algor-FEM、I-DEAS、AutoCAD、SolidWorks、Parasolid等。 ❖ 可实现多场耦合功能。ANSYS可以实现多物理场耦合分析，研究各物 理场间的相互影响。 ❖ 良好的用户开发环境。ANSYS开放式的结构使用户可以利用APDL、 UIDL、和UPFs对其进行二次开发
第1章 ANSYS概述(续) 1.8 ANSYS主要功能(续) (1)结构分析 结构分析用于确定结构在荷载作用下的静、动力行为,研究结构 的强度、刚度和稳定。 ANSYS中的结构分析可分为以下几类: 令静力分析用于分析结构的静态行为,可以考虑结构的线性及非线性特 性。例如,大变形、大应变、应力刚化、接触、塑性、超弹及蠕变等。 」☆模态分析:计算线性结构的自振频率及振形。 ◇谱分析:是模态分析的扩展,用于计算由于随机振动引起的结构应 力和应变(也叫作响应谱或PSD)。 谐响应分析:确定线性结构对随时间按正弦曲线变化的载荷的响应。 ◆瞬态动力学分析:确定结构对随时间仼意变化的载荷的响应,可以考三 虑与静力分析相同的结构非线性特性。 ◇特征屈曲分析:用于计算线性屈曲荷载,并确定屈曲模态形状(结合瞬态 动力学分析可以实现非线性屈曲分析)
第1章 ANSYS概述（续） 1.8 ANSYS主要功能（续） （1）结构分析 结构分析用于确定结构在荷载作用下的静、动力行为，研究结构 的强度、刚度和稳定。ANSYS中的结构分析可分为以下几类： ❖ 静力分析：用于分析结构的静态行为，可以考虑结构的线性及非线性特 性。例如，大变形、大应变、应力刚化、接触、塑性、超弹及蠕变等。 ❖ 模态分析：计算线性结构的自振频率及振形。 ❖ 谱分析：是模态分析的扩展，用于计算由于随机振动引起的结构应 力和应变(也叫作响应谱或PSD)。 ❖ 谐响应分析：确定线性结构对随时间按正弦曲线变化的载荷的响应。 ❖ 瞬态动力学分析：确定结构对随时间任意变化的载荷的响应，可以考 虑与静力分析相同的结构非线性特性。 ❖ 特征屈曲分析：用于计算线性屈曲荷载，并确定屈曲模态形状(结合瞬态 动力学分析可以实现非线性屈曲分析)