ansys非线性及动力学分析:Mechanical介绍
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ANSYS产品分为三大通用体系,即结构,流体,电磁。
另外还有专业的行业专用工具及前处理工具等。
一,结构1,非线性及动力学分析:MechanicalANSYS Mechanical是ANSYS产品家族中的结构及热分析模块,除提供常规结构分析功能外,强劲稳健的非线性、独具特色的梁单元、高效可靠的并行求解、充满现代气息的前后处理是她的四大特色。
2,高级疲劳耐久性分析和信号处理软件:FE-SafeANSYS FE-SAFE是真正实现CAE分析、疲劳试验与疲劳设计于一体的高级结构疲劳耐久性分析和信号分析处理专用软件,界面友好,易学易用。
3,多体动力学仿真软件:RecurDYN TRecurDyn是多体动力学分析软件中新技术的最佳代表。
采用相对坐标系运动方程理论和完全递归求解技术,非常适合于求解大规模的多体动力学问题。
4,通用显式非线性有限元程序:LS-DYNALS-DYNA是功能齐全的几何非线性(大位移、大转动和大应变)、材料非线性(160多种材料模型)和接触非线性(50多种接触类型)程序,是世界上最著名的通用显式非线性有限元程序分析软件。
5,新一代刚体动力学分析模块:Rigid DynamicsRigid Dynamics是ANSYS Structural(或更高级的Mechanical或Multiphysics)产品的一个附加模块,它集成于Workbench环境下,在Structural所具有的柔性体动力学(瞬态动力学)分析功能的基础上,基于全新的模型处理方法和求解算法,专用于模拟由运动副和弹簧连接起来的刚性组件的动力学响应。
二,流体1,高级流体动力学分析软件:CFXANSYS CFX是一款拥有世界最先进算法的成熟商业流体计算软件。
功能强大的前处理器,求解器和后处理模块使ANSYS CFX能满足几乎所有工业流体的计算分析需要。
2,专业的流体力学分析软件:FLUENT在过去的二十多年间,FLUENT已成为了全球领先的商用流体分析软件,它采用流体动力学(CFD)的数值模拟技术,为全球范围内的各个行业的工程师提供流体问题的解决方案,是当今全球应用范围广泛,功能强大的商业CFD软件。
ANSYS/Mechanical的强大非线性分析能力(摘录并改编自《ANSYS Mechanical ─A Powerful Nonlinear Simulation Tool》,Grama R.Bhashyam,2002年9月)1 前言随着有限元算法理论、计算机硬件和软件技术、实际工业需求等的进步,现代CAE技术的应用已逐步由以线性模拟为主向以非线性模拟为主快速发展。
一个好的非线性CAE程序必须在这样一些技术领域有完美的解决方案:(1)有限元单元技术;(2)材料本构模型;(3)接触算法和装配分析;(4)针对大型复杂非线性问题的有效解算算法;(5)良好的应用程序组织结构(易用性和可靠性);等等。
本文概要讲述ANSYS/Mechanical程序的部分主要的和独特的非线性技术,以让大家有一个概略性的了解。
2 ANSYS单元技术:实现有效的分析仿真的基础早在1994年的5.3版本中,ANSYS就已经具备了一个功能强大、适应面宽的单元库。
为了适应复杂多变的材料本构和宽范围应用的需求,ANSYS公司随后集中技术力量开发了一组全新的单元(180系列单元),这些单元具有如下显著特点:✓功能丰富✓融合了最新的基础理论和最先进的算法✓柔性的单元构架传统的全积分等参实体单元应用范围很有限,在线性或非线性分析中,可能会发生严重的“锁定”等问题。
作为一个通用的分析工具,ANSYS的有限元单元面对的是一个范围非常宽广的应用范畴。
因而,180系列实体单元(182、183、185、186和187)综合采用了如下的一些全新的单元技术来保证其宽范围的应用需求:✓选择性降阶积分:避免低阶单元在分析近似不可压材料时发生体积锁定;✓增强应变列式:避免低阶单元的过刚(弯曲状态)、剪切和体积锁定(近似不可压材料);✓一致性降阶积分:更有效地避免在分析近似不可压材料时发生体积锁定,避免低阶单元在弯曲状态的体积锁定,采用沙漏控制避免降阶积分的零能模式;✓混合u-P列式:除位移外,将静水压力作为附加自由度,有基于罚函数和基于拉格郎日乘子等两种u-P列式,适用于近似不可压超弹材料、近似不可压弹塑性材料和完全不可压超弹材料等。
ANSYS Mechanical作者:来源:《CAD/CAM与制造业信息化》2013年第02期ANSYS Mechanical是ANSYS公司的核心产品,通用的结构力学仿真分析系统。
ANSYS Mechanical以结构力学分析为主,除了提供全面的结构、热、压电、声学以及耦合场等分析功能外,还可实现与A N S Y S新一代计算流体动力学分析程序Fluent、CFX的双向流固耦合计算。
ANSYS Mechanical系列软件可快速有效解决复杂的结构问题。
1.可确保预测并优化产品性能ANSYS的结构力学方案建立了工程的行业标准,拥有广泛的动力学求解功能,包括用于计算固有频率和振型的模态分析、荷载正弦变化的谐响应分析,线性、非线性的瞬态动力学分析等。
复合材料在内的任何材料的力学行为可在ANSYS丰富的本构模型库中直接选取。
2.最短的时间更深入理解产品设计ANSYS与所有主流CAD软件的双向参数互动可自动更新设计模型,而不必再进行几何修改。
其对任意几何类型的自动化网格功能和自动接触探测功能可帮助用户节省大量的建模时间。
ANSYS还提供广泛的加载方式和边界约束条件,以准确模拟更为真实的产品行为特性。
此外,ANSYS完善的后处理工具可帮助工程师更深层次地进行设计分析,通过建模向导和模板提升工程师分析能力。
3.快速求解大型模型能力ANSYS Mechanical加入了并行算法来加快求解速度,ANSYS还提供基于GPU的独特技术,该技术与并行计算结合可以进一步提高计算速度。
另外,高级技术包含的子结构(CMS)、子模型和专有加速技术可有效解决大型模型处理难题。
4.稳健的非线性分析为准确理解材料的力学行为,ANSYS在仿真材料库中添加了大量的材料模型。
ANSYS拥有结构、热以及多物理场的接触分析能力,依靠自动接触探测的强大能力可快速准确地进行接触分析。
5.复杂问题的强健求解算法ANSYS结构力学求解器提供了多种方程求解方案,包括直接稀疏矩阵求解、共轭梯度迭代求解(PCG)和雅可比共轭梯度求解(JCG)等。