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ANSYS Mechanical


1 概述
ANSYS Mechanical是功能强大的结构和热、应力仿真软件,提供了完善的结构线性/非线性和动力学分析功能,支持金属和橡胶等各类材料,能够解决广泛的工程问题,包括非线性接触这样复杂的问题,适用于各类零件及组件的仿真,具有应力、温度、形变、接触压力分布仿真能力,能够进行热、噪声、热/结构、热/电等耦合物理场求解。
2 适用领域
● 结构线性分析                 ● 声学分析       
● 结构非线性分析               ● 压电分析
● 动力学分析                   ● 热/结构耦合分析
● 热分析                       ● 热/电耦合分析
● 耦合场分析
3 功能特点
Ø 解决非线性问题
有了单元和材料技术的坚实基础,ANSYS结构力学为各种应用提供了不同的先进的建模方法,有模态、谐响应、频谱、转子动力学、柔性多体动力学、模态综合、循环对称、分层分析、复合材料失效、断裂力学、网格自适应、二维重划、子模型、子结构、单元生死以及拓扑优化等及其他。
另外,ANSYS结构力学提供先进的功能,用户可以模拟各种物理现象,如热应力、机电、结构声学、质量扩散以及简单的热流体分析。
 ● 非线性工具包
非线性收敛控制(Nonlinear convergence controls)
接触诊断(Contact diagnostics)
非线性诊断(Nonlinear diagnostics)
二维重分区(2-D rezoning)
半求解(Partial solve)
隐式显式(Implicit explicit transfer)
单元生死(Element birth and death)
初始应力应变(Initial stress–strain)
线性扰动(Linear perturbation)
Ø 强大的求解器功能
ANSYS结构力学解决方案提供了一个大型的先进求解器库,包括稀疏矩阵直接求解器、预条件共轭梯度迭代求解器(PCG)、雅可比共轭梯度求解器(JCG)等。另外,在大规模并行处理计算中,代数多重网格求解器和分布式PCG、JCG和稀疏矩阵求解器同样适用。
ANSYS的VT技术可以加快循环对称结构模态的计算速度,尤其是要求有大量的谐波指数时。像在谐响应分析中的扫频方法也得益于VT技术。一般获得到的加速比在3到10之间。采用相同的原理,瞬态热分析和非线性结构瞬态问题的某些类别在较短的时间也可以计算出分析结果。
● 求解器类型
直接求解器(Direct):Sparse
迭代求解器(Iterative):PCG、AMG
分布式内存求解器(Distributed Memory):Dsparse、DPCG、DDS
Ø 先进的后处理工具
ANSYS提供一套完整的后处理工具,来显示模型的云图或矢量图,以便来描述最后的结果(最大值、最小值及位置)。强大直观的切片技术使用户获得几何的给定部分之外的更多详细结果信息。所有的数据可以导出为文本数据或电子表格以便进一步的计算。静态和非线性或瞬态情况下,可以采用动画显示结果。任何结果或边界条件都可用于创建用户自定义图表。
Ø 广泛的材料模型库
ANSYS提供了一个广泛的数学材料模型库,以帮助用户模拟各种材料的力学行为,如弹性、粘弹性、塑性、粘塑性、铸铁塑性、蠕变、超弹性、垫片和各向异性。这些本构模型可以用来模拟各种材料,如金属、橡胶、塑料、玻璃、泡沫、混凝土,生物组织和特殊合金材料。另外,ANSYS提供了一套曲线拟合工具,从而有助于获取这些材料模型的参数。
● 虚拟裂纹闭合技术可以计算二维连续单元和三位连续单元的能量释放率。二维单元也支持裂纹扩展模拟。
● 材料模型:各向同性、正交各向异性弹性,多线性弹性,超弹性,各向异性超弹性,Bergstrom–Boyce超弹性,Mullins效应超弹性和弹塑性。
● 其他材料模型:铸铁塑性材料,Drucker–Prager本构,记忆合金材料,膨胀材料模型,垫圈材料和混凝土。
Ø 综合的单元技术
目前这一代的ANSYS单元技术功能强大,拥有一致的理论基础和最先进的算法。ANSYS结构力学软件提供了一个丰富的单元库,包括梁单元、管单元、板壳单元、实体单元、二维平面/轴对称单元和三维轴对称单元,这些单元有很广泛的适用性,可适用于复合材料、屈曲和坍塌分析、动力学分析和非线性分析。此单元库也包括特殊用途单元,如垫片单元、运动副单元、界面单元和复合材料的层单元。
这些单元具有优越的性能和全面的功能。它们也支持高级材料模型和网格重划方法,断裂力学和耦合场技术,也能适应分布式求解器处理需求。
Ø 自动探测装配图接触面
一旦几何模型被导入,ANSYS机械解决方案就会自动探测到装配体零部件之间的接触面并建立接触关系或者运动副。可以手动更改接触关系或者运动副的设置和选项,也可手动生成接触。对于柔性/刚体动力学的运动副也可以自动探测出。在仿真环境中,每种接触或者运动副关系都可以用软件中的图形工具轻松显示出来。
Ø 自动生成报告
ANSYS软件可以让工程师们用许多方法来查看自己的设计。所有的结果必须要有效地形成报告文件。ANSYS可以即时生成涵盖所有技术数据和模型图片的报告,文件格式为HTML、Word、PPT。
4 最新版本变更
ANSYS Mechanical 17.0版本发生了很大的改变,功能变得更强大了。在原先版本的基础上再加入了8种模块,组建了最新的Mechanical版本。
同时Mechanical又在功能上划分为3个产品,即Mechanical Enterprise(企业版)、Mechanical Premium(高级版)和Mechanical Pro(中低版)。
Ø ANSYS Mechanical Enterprise
不仅提供稳健可靠的通用应力、热、模态和疲劳仿真,而且利用先进的非线性仿真和综合线性动力学能够更深入地了解工程行为,同时还能在高生产力的综合仿真环境内深度分析结构和耦合场行为。
Ø ANSYS Mechanical Premium
不仅提供稳健可靠的通用应力、热、模态和疲劳仿真,还能让用户更深入地从工程角度了解塑性和超弹性等非线性行为造成的影响。此外,还能让用户研究地震、随机和谐波振动。
Ø ANSYS Mechanical Pro
提供稳健可靠的通用应力、热、模态和疲劳仿真,快速获得准确的解决方案。
可见,Mechanical Enterprise功能最齐全,就相当于ANSYS Mechanical,涵盖Mechanical Premium所有的功能;Mechanical Premium属于高端产品,涵盖Mechanical Pro的所有功能。