ANSYS Mechanical

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ANSYS Mechanical

——集功能完整性、技术先进性与易学易用性于一体的

高端通用机械分析程序

机械分析

产品关键词

● 功能完整

以结构力学分析为主,涵盖线性、非线性、静力、动力、疲劳、断

裂、复合材料、优化设计、概率设计、热及热结构耦合、压电等机

械分析中几乎所有的功能。

● 技术先进

非线性:从单元技术、本构模型技术和求解技术等各个方面为高效

地解决各种复杂非线性问题提供了坚实保障;

动力学:独具特色、简便易用的刚柔混合多体动力学分析技术,基

于三维结构的全面的转子动力学分析技术等;

梁壳结构:非线性/实体/复合材料壳结构、非线性/复合材料/真实截面

梁结构、基于MPC的自动点焊处理技术等为薄壁结构提供了独特的模

拟分析能力;

高效并行:适应于各种计算机体系结构的高效分布式并行计算;

加速收敛:独特的“VT变分技术”大大减少非线性和瞬态动力学计

算的迭代时间。

● 易学易用

全面集成于ANSYS新一代协同仿真环境ANSYS Workbench

Environment,具有超强的易学易用性。

作为ANSYS的核心产品,ANSYS Mechanical是最顶级的通用机械

仿真分析系统,在全球拥有超过13000家的用户群体,是世界范围应用

最为广泛的MCAE软件,在中国亦占据了超过40%的市场份额。它除了

提供全面的结构、热、压电、声学、以及耦合场等分析功能外,还创

造性地实现了与ANSYS新一代计算流体动力学分析程序CFX的任意双

向流固耦合计算。完整的分析功能、先进的仿真技术、独特的易学易

用性等是它的最主要特色。ANSYS Mechanical

——

于一

集功能完整性、技术先进性与易学易用性于一体的高端通用机械分析程序ANSYS Mechanical

ANSYS Mechanical

3功能概览

ANSYS Mechanical拥有全面的非线性分析功能。

完整的模态求解技术:循环模

态求解;模态综合法求解大模型;

阻尼复模态计算。

全瞬态的分析法可以包含所有

类型的非线性分析特征。

循环对称结构的谐响应分析,

基于变分技术的模态循环求解方

法。

响应谱分析、随机振动可以

分析得到结构等受到不确定载荷时

(如随机载荷、地震等)产生的响

应。

转子动力学可以考虑轴的弯曲

影响、扭转振动、转轴的偏心、转

子的不平衡力等。

不仅可以进行刚体动力学,而

且可以直接进行刚柔混合分析。镍钛形状记忆合金材料模拟索膜找形分析橡胶护套分析线面接触弹簧模拟

白车身的模态分析

发动机叶盘循环对称模态分析

利用模态综合法进行飞机整机模态分析悬架刚柔混合动力分析

双体船波浪冲击分析

多转子临界转速计算Campbell图储油罐固液耦合地震响应分析(象腿现象)弹射座椅瞬态冲击响应■

非线性分析

几何非线性

材料非线性

接触非线性

单元非线性

动力学分析

模态分析

- 自然模态

- 预应力模态

- 阻尼复模态

- 循环模态

- 模态综合法

瞬态分析

- 非线性全瞬态

- 线性模态叠加法

谐响应分析

响应谱分析

- 单点谱

- 多点谱

随机振动

转子动力学

- 临界转速

- 不平衡响应

- 稳定性

- 2d或平面单元的陀螺效应;

多刚体、多柔体动力学

ANSYS Mechanical

4■

叠层复合材料

屈曲分析可以为复合材料结构

单元处理最大失效标准指定

层,根据层间剪应力判断复

合材料是否破坏。

与FiberSIM (纤维叠层

设计工具)有直接的接口。

有丰富的单元可以模拟

复合材料,包括梁、壳、实

体、实体-壳单元。实体-壳单

元(SolSh190)可以模拟从

壳单元到实体单元的复合材料。

航天蒙皮板承受极限压力载荷考虑时效特征的复合材料板屈曲分析

4层复合材料层间失效模拟 加筋板复合材料屈曲分析

线性屈曲得到结构承载

能力的上限值,可以作为参

考;非线性屈曲分析、后屈

曲分析可以得到结构极限承

载能力,从而更好的估计结

构的安全系数。

采用附加数值阻尼的非

线性稳定性技术可以克服局

部失稳、褶皱、模型变形后

的约束不足等引起的数值不

稳定造成的不收敛问题。

VLCC极限承载能力分析薄膜的褶皱分析

油桶的后屈曲分析●

非线性叠层壳单元

高阶叠层实体单元

单元特征

- 初应力

- 层间剪应力

- 温度相关的材料属性

- 应力梯度跟踪

- 中面偏置

Tsai-Wu失效准则

图形化

- 图形化定义材料截面

- 3D方式察看板壳结果

- 逐层查看纤维排布

- 逐层查看分析结果

线性屈曲分析

非线性屈曲分析

后屈曲分析

循环对称屈曲分析

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ANSYS Mechanical

5■

断裂力学分析

应力强度因子计算

J积分计算

能量释放率计算研究结构中裂纹的扩展,并

对有关的裂纹扩展和断裂失效用

实验的结果进行预测,同时支持

2D、3D的裂纹扩展。

单元表面压力载荷和热应变

自动包含在J积分计算中。

大题化小

P单元技术

子结构分析技术

子模型分析技术这三项技术在保证精度的同

时,把大问题转化成小问题。

船体模型大题化小

热分析

稳态、瞬态

传导、对流、辐射

相变(热焓)

流体单元

非线性

- 材料特性与温度相关

- 表面热交换系数与温度相关

- 面面接触传热

- 单元生死分析结构的温度场分布,

可以进行结构—热耦合得到热应

力。

热辐射分析时视角系数、辐

射矩阵是自动计算。

可以考虑各种非线性行为。

BGA

电子封装瞬态热分析裂纹扩展区域预测初始缺陷引起的裂纹扩展

坝体浇筑过程的热分 雷达发射机冷板热分析摩擦生热相互辐射热流量橡胶密炼室温度场分布

发动机热冲击

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6■

耦合分析

热-结构耦合分析

热-电分析

静流体-结构完全耦合

声场分析,声-结构耦合分析

- 近/远场模拟

- 模态、谐响应、瞬态分析

压电分析

- 电激励、机械激励

- 模态、谐响应、瞬态分析

设计优化

优化算法

- 子空间迭代法

- 一阶法

多种辅助工具

- 随机搜索法

- 等步长搜索法

- 乘子计算法

- 最优梯度法

- 设计灵敏度分析

拓扑优化

变分优化技术ANSYS Mechanical不仅

提供了间接耦合,而且提供

了直接耦合的方法。

直接耦合法一次求解就

可以得到各场的结果,从而

决定了在多场耦合分析方面

的独特优势。

可以跟CFX实现双向的瞬态流固耦合分析。发声器周围声压分布 电解铝设备温度场分析

采用直接耦合法一次计算到焊接过程中的温度、应力分布

压电材料MEMS谐振器通过施加电压改变

谐振频率ANSYS与CFX双向瞬态流-固-热直接耦合分析

参数优化:在满足给

定条件下优化结构,使之达

到:重量最轻、或应力最

小、或寿命最长、或温度分

布最均匀。

不仅可以是连续参数而

且可以是离散的参数。

参数化的建模方式使开

孔的位置、个数、大小都可

以作为优化的参数。

拓扑优化:提供概念设

计,在满足给定条件下获得最佳的拓扑外形。结构尺寸对应力影响的响应图 开孔的位置作为优化参数

响应参数蜘蛛网图拓扑优化

200个优化参数采用变分优化技术后,

计算时间由两周缩减到两个小时ANSYS Mechanical提供了初级优化工具,更高级的优化工具是:

ANSYS DesignXplorer,基于变分技术的多目标快速优化工具。