Ansys Mechanical
功能
應用
案例
Ansys Mechanical—有限元分析軟件
Ansys 提供結構分析軟件解決方案,使不同級別以及背景的工程師都能夠快速高效地解決復雜的結構工程問題。借助我們綜合全面的結構分析工具,工程師可以仿真沖擊、墜落和振動、沖擊和侵徹、撞擊和碰撞、乘員安全、傳熱、焊接疲勞、重復性載荷等等。通過一系列應用和產(chǎn)品集成,Ansys結構分析可幫助您應對最棘手的產(chǎn)品挑戰(zhàn)。通過在設計周期的早期階段使用我們的軟件,企業(yè)可以節(jié)省成本、減少設計周期的數(shù)量并加速產(chǎn)品上市進程。
軟件介紹
Ansys?Mechanical 是一款功能全面的通用結構力學仿真分析軟件,其包了線性/非線性分析、靜力學、隱式動力學、顯式動力學、多剛體/剛柔混合動力學、多體水動力學、復合材料分析、疲勞分析、優(yōu)化分析等在內(nèi)的所有結構分析功能。它可為多種類型的機械設計問題提供一系列完整的單元行為、材料模型和方程式求解器。
此外,軟件還提供熱分析、聲學分析、壓電分析以及熱-結構、電-熱、磁-結構、電-熱-結構等多物理耦合功能;同時集成于ANSYS 協(xié)同仿真平臺 Ansys?Workbench,可以與ANSYS的流體產(chǎn)品(CFX、Fluent)、電磁產(chǎn)品(Maxwell)等實現(xiàn)無縫的電磁-流體-結構的多場耦合分析。
軟件支持的有限元分析如下:
? 結構:靜態(tài)和瞬態(tài),線性和非線性;
? 動態(tài)特性:模態(tài)、諧波、隨機振動、柔性和剛性動力學;
? 熱分析:穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài),溫度場和熱流等;
? 磁場:靜磁場分析;
功能特點
Ansys Mechanical 創(chuàng)建了一個集成平臺,該平臺使用有限元分析(FEA)進行結構分析。Mechanical是一個動態(tài)環(huán)境,它擁有一系列完整的分析工具,從為分析準備幾何圖形到物理模型以獲得更高的保真度。直觀、可定制的用戶界面使各級工程師能夠快速、自信地獲得答案。
1、線性動力學:軟件可滿足您對線性動力學分析的所有需求,包括模態(tài)、諧波、頻譜響應和帶預應力的隨機振動,以及用于快速解決方案的高級求解器選項。
2、非線性:除了線性、彈性材料,您可以仿真材料在經(jīng)歷塑性甚至超彈性變形時的行為(橡膠和氯丁橡膠等材料)。
3、接觸:軟件包括一系列全面的接觸功能,使您能夠考慮多個零件之間的相互作用。
4、結構優(yōu)化:Ansys Mechanical 包括參數(shù)、形狀(網(wǎng)格變形)和拓撲優(yōu)化。Ansys Mechanical 中的任何模型都可用于驅(qū)動參數(shù)優(yōu)化。
5、熱分析:仿真裝配體之間的熱傳導、對流和輻射使您能夠預測組件的溫度,然后可用于檢查產(chǎn)生的應力和變形。
6、材料:Mechanical 中可以精確建模各種材料模型,涵蓋從超彈性、形狀記憶合金、土壤、混凝土、塑料到金屬結構等所有方面。?
7、復合材料:Ansys Mechanical 有限元仿真分析軟件能夠從上游制造仿真工具獲取數(shù)據(jù)并對短纖維復合材料進行建模。
8、流體動力學:Ansys 可解決與各類近海和海上結構的流體動力學評估有關的大多數(shù)分析要求。
9、流固耦合:根據(jù)壓力和/或熱載荷準確預測流固耦合。隨著流固耦合的增加、以及更詳細的問題評估需求,Ansys 為單向和雙向耦合提供了易于使用的自動化解決方案。
10、定制化和腳本化:定制仿真工作流程的最快速簡單方法。Ansys Mechanical 內(nèi)部的定制化功能使重復性任務或特定工作流程能夠自動化完成并在用戶之間共享。
聯(lián)系電話:027-87878386
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Ansys Mechanical 產(chǎn)品具有廣泛的應用,以下是一些常見的領域:
航空航天領域
結構強度分析: 用于評估飛機機翼、機身、起落架等關鍵部件在飛行過程中的受力情況,確保結構強度和安全性,比如對新型復合材料機翼的強度分析,以確定其在不同飛行姿態(tài)和載荷條件下的性能 。
熱分析: 研究航空發(fā)動機的熱分布和熱傳遞過程,以及飛行器在高速飛行時的氣動加熱問題,像對發(fā)動機燃燒室壁面的熱分析,有助于優(yōu)化冷卻系統(tǒng)設計,防止過熱 。
振動與噪聲分析: 分析飛機結構的振動特性和噪聲傳播,提高乘坐舒適性和降低噪音污染,例如對飛機客艙內(nèi)的噪聲源進行分析,采取相應的降噪措施。
汽車工業(yè)
碰撞安全分析: 模擬汽車在碰撞事故中的變形和能量吸收過程,為車身結構設計和安全氣囊等安全裝置的優(yōu)化提供依據(jù),比如對汽車前臉在正面碰撞時的變形分析,以保護車內(nèi)乘客安全 。
發(fā)動機性能分析: 評估發(fā)動機缸體、活塞等部件的受力和熱負荷,提高發(fā)動機的可靠性和性能,如對發(fā)動機曲軸在高速運轉(zhuǎn)時的強度和疲勞分析 。
底盤系統(tǒng)設計: 分析汽車底盤的懸掛系統(tǒng)、傳動軸等部件的力學性能,優(yōu)化底盤的舒適性和操控穩(wěn)定性,例如對懸掛臂的受力分析,確保其在不同路況下的可靠性。
電子設備領域
芯片封裝分析: 研究芯片封裝過程中的熱應力和變形問題,提高封裝的可靠性和性能,比如對高密度芯片封裝的熱分析,防止因過熱導致芯片損壞 。
電路板可靠性分析: 評估電路板在溫度變化、振動等條件下的可靠性,優(yōu)化電路板的布局和結構,例如對多層電路板在不同環(huán)境條件下的變形分析,確保其電氣性能穩(wěn)定。
電子設備散熱分析: 分析電子設備的散熱性能,設計合理的散熱方案,如對筆記本電腦散熱系統(tǒng)的分析,提高其散熱效率,防止過熱降頻。
能源行業(yè)
風力發(fā)電機葉片分析: 對風力發(fā)電機的葉片進行強度、剛度和疲勞分析,確保葉片在強風等復雜工況下的可靠性和使用壽命,比如對大型海上風力發(fā)電機葉片的氣動彈性分析,提高發(fā)電效率和穩(wěn)定性。
太陽能電池板分析: 研究太陽能電池板在不同環(huán)境條件下的力學性能和熱性能,優(yōu)化電池板的結構和安裝方式,例如對太陽能電池板在高溫、強風等條件下的變形分析,防止其損壞。
核電站設備分析: 對核電站的反應堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器等關鍵設備進行結構分析和熱分析,確保其在高溫、高壓等極端條件下的安全運行,如對反應堆壓力容器的應力分析,防止出現(xiàn)裂紋等缺陷。
生物醫(yī)學領域
人體骨骼力學分析: 模擬人體骨骼在不同運動狀態(tài)和載荷條件下的力學行為,為骨科疾病的診斷和治療提供依據(jù),比如對骨折部位的力學分析,輔助醫(yī)生制定手術方案。
醫(yī)療器械設計: 評估醫(yī)療器械的力學性能和安全性,如對心臟支架在血管內(nèi)的受力分析,確保其能有效支撐血管,又不會對血管造成損傷 。
生物組織力學分析: 研究生物組織的力學特性,為組織工程和再生醫(yī)學提供理論支持,例如對軟骨組織的力學分析,有助于開發(fā)治療軟骨損傷的新方法。
機械制造領域
機械零件設計與優(yōu)化: 對各種機械零件進行強度、剛度和穩(wěn)定性分析,優(yōu)化零件的結構和尺寸,提高零件的性能和可靠性,比如對齒輪的齒形優(yōu)化分析,提高其承載能力和傳動效率。
模具設計與分析: 評估模具在注塑、沖壓等過程中的受力和變形情況,優(yōu)化模具的結構和冷卻系統(tǒng),提高模具的使用壽命和成型質(zhì)量,例如對注塑模具的熱分析,確保塑料在模具內(nèi)的均勻冷卻。
焊接結構分析: 分析焊接接頭的力學性能和殘余應力,提高焊接結構的質(zhì)量和可靠性,如對大型鋼結構焊接接頭的應力分析,防止出現(xiàn)焊接裂紋等缺陷。
一.高質(zhì)量網(wǎng)格劃分的要求
1. 一個好的網(wǎng)格劃分可以捕獲到所有重要幾何細節(jié)。
2. 差的網(wǎng)格質(zhì)量會導致收斂困難或者對物理場的描述不佳。
注:收斂困難有助于突出網(wǎng)格相關的誤差。但是,如果結果不正確地收斂,則會在應用中導致各種各樣問題。
3. 計算結果的精度在很大程度上依賴于網(wǎng)格質(zhì)量以及幾何奇異點、網(wǎng)格獨立性等因素。
4. 滿足以下條件,我們可以獲得更好的網(wǎng)格:
4.1 單元質(zhì)量或者長寬比的質(zhì)量標準在一定正確范圍內(nèi)。
4.2 單元質(zhì)量的最小值大于0.2。
4.3 網(wǎng)格對于所研究的物理場有效,這意味著我們需要使用網(wǎng)格獲得所有重要的變化過程。
4.4 計算結果與網(wǎng)格無關。
4.5 重要的幾何細節(jié)要被很好捕獲到。
二. 使用Ansys Mechanical提高網(wǎng)格質(zhì)量和獨立性
以下視頻演示你如何提高網(wǎng)格質(zhì)量和獨立性。
結果顯示選項:
1. 非平均值
2. 平均值
3. 節(jié)點差值
4. 節(jié)點分數(shù)
5. 單元差值
6. 單元分數(shù)
7. 單元平均值
其中用到最多選項是:
1.平均值:默認情況下,應力顯示為平均值,也就是說,如果一個單元有4個節(jié)點包圍,則顯示這4個值的平均值。
2.非平均值:這意味著單元將會顯示4個不同值,而不是一個平均值。
其他值如下計算:
1.節(jié)點差值=節(jié)點最大值-節(jié)點最小值
2.節(jié)點分數(shù)=節(jié)點差值/節(jié)點平均值
3.單元差值=單元最大值-單元最小值
4.單元分數(shù)=單元差值/單元平均值
三.總結
1. 在求解過程中網(wǎng)格質(zhì)量有很大影響。一個差的網(wǎng)格質(zhì)量會導致錯誤的計算結果。
2. 網(wǎng)格獨立性十分重要,其使得結果在兩種不同網(wǎng)格劃分下不會發(fā)生改變。
3. 你必須將應力結果的平均值和非平均值進行對比。一般準則是在沒有幾何奇異條件下,兩者要保持5%左右誤差。
4. 有限元應用重要的質(zhì)量標準如下:
4.1 長寬比
4.2 單元質(zhì)量:單元質(zhì)量必須超過0.2。
5. 通過使用全局細化網(wǎng)格方法和使用劃分網(wǎng)格選項去進一步細化感興趣的區(qū)域。
四.單元質(zhì)量查看