ANSYS 常用功能总结

ANSYS 是一个大型通用的商业有限元软件，具有功能完备的前后处理器，强大的图形处理能力，奇特的多平台解决方案，平台支持 NT、Linux、UNIX 和异种异构网络浮动，各种硬件平台数据库兼容，功能一致，界面统一。

1.1 前处理功能

ANSYS 具有强大的实体建模技术。与现在流行的大多数 CAD 软件类似。通过自顶向下或自底向上两种方式，以及布尔运算、坐标变换、曲线构造、蒙皮技术、拖拉、旋转、拷贝、镜射、倒角等多种手段，可以建立真实地反映工程结构的复杂几何模型。

ANSYS 提供两种基本网格划分技术：智能网格和映射网格，分别适合于 ANSYS 初学者和高级使用者。智能网格、自适应、局部细分、层网格、网格随移、金字塔单元（六面体与四面体单元的过渡单元）等多种网格划分工具，帮助用户完成精确的有限元模型。

另外，ANSYS 还提供了与 CAD 软件专用的数据接口，能实现与 CAD 软件的无缝几何模型传递。这些 CAD 软件有 Pro/E、UG、CATIA、lDEAS，Solidwork、Solid edge、lnventor、MDT 等。ANSYS 还可以读取 SAT、STEP、ParaSolid、lGES 格式的图形标准文件。

此外，ANSYS 还具有近 200 种单元类型，这些丰富的单元特性能使用户方便而准确地构建出反映实际结构的仿真计算模型。

1.2 强大的求解器

ANSYS 提供了对各种物理场的分析，是目前唯一能融结构、热、电磁、流场、声学等为一体的有限元软件。除了常规的线性、非线性结构静力、动力分析之外，还可以解决高度非线性结构的动力分析、结构非线性及非线性屈曲分析。提供的多种求解器分别适用于不同的问题及不同的硬件配置。

1.3 后处理功能

ANSYS 的后处理用来观察 ANSYS 的分析结果。ANSYS 的后处理分为通用后处理模块和时间后处理模块两部分。后处理结果可能包括位移温度应力应变速度以及热流等，输出形式可以是图形显示和数据列表两种。ANSYS 还提供自动或手动时程计算结果处理的工具。

2. ANSYS 软件的主要功能

ANSYS 软件提供了对各种物理场量的分析，是一种能够融结构、热流体、电磁、声学于一体的大型通用有限元分析软件，其主要功能包括：

2.1 结构分析

结构分析是有限元分析方法最常用的一个应用领域。ANSYS 能够完成的结构

分析有：结构静力分析；结构非线性分析；结构动力学分析；隐式、显示及显示 - 隐式 - 显示耦合求解。

2.2 热分析

热分析用于计算一个系统的温度等热物理量的分布及变化情况。ANSYS 能够完成的热分析有：稳态温度场分析；瞬态温度场分析；相变分析；辐射分析。

2.3. 流体动力学分析

ANSYS 程序的 FLOTRAN CFD 分析功能能够进行二维及三维的流体瞬态和稳态动力学分析，其可以完成以下分析：层流、紊流分析；自由对流与强迫对流分析；可压缩流 / 不可压缩流分析；亚音速、跨音速、超音速流动分析；多组分流动分析；移动壁面及自由界面分析；牛顿流与非牛顿流体分析；内流和外流分析；分布阻尼和 FAN 模型；热辐射边界条件，管流。

2.4 电磁场分析

ANSYS 程序能分析电感、电容、涡流、电场分布、磁力线及能量损失等电磁场问题，也可用于螺线管、发电机、变换器、电解槽等装置的设计与分析。其内容主要包括：2D、3D 及轴对称静磁场分析；2D、3D 及轴对称时变磁场；交流磁场分析；静电场、AC 电场分析；

2.5 声学分析

ANSYS 程序能进行声波在含流体介质中的传播的研究，也能分析浸泡在流体中的固体结构的动态特性。其涉及范围包括：声波在容器内的流体介质中传播；声波在固体介质中的传播；水下结构的动力分析；无限表面吸收单元。

2.6 压电分析

用于二维或三维结构对 AC、DC 或任意随时间变化的电流或机械载荷的响应。主要研究内容如下：稳态分析、瞬态分析；谐响应分析；瞬态响应分析；交流、直流、时变电载荷或机械载荷分析。

2.7 多耦合场分析

多耦合场分析就是考虑两个或多个物理之间的相互作用。ANSYS 统一数据库及多物理场分析并存的特点保证了可方便的进行耦合场分析，允许的耦合类型有以下几种：热 - 应力；磁 - 热、磁 - 结构；流体流动 - 热；流体 - 结构；热 - 电；电 - 磁 - 热 - 流体 - 应力。

2.8 优化设计

优化设计是一种寻找最优设计方案的技术。ANSYS 程序提供多种优化方法，包括零阶方法和一阶方法等。对此，ANSYS 提供了一系列的分析 - 评估 - 修正的过程。此外，ANSYS 程序还提供一系列的优化工具以提高优化过程的效率。

2.9 用户编程扩展功能

用户可编辑特性（UPFs）是指，ANSYS 程序的开放结构允许用户连接自己编写的 Fortran 程序和子过程。UPFs 允许用户根据需要定制 ANSYS 程序，如用户自定义的材料性质、单元类型、失效准则等。通过连接自己的 Fortran 程序，用户可以生成一个针对自己特定计算机的 ANSYS 程序版本。

2.10 其它功能

ANSYS 程序支持的其它一些高级功能包括拓扑优化设计、自适应网格划分、子模型、子结构、单元的生和死。

3. ANSYS 在土木工程中的应用

涵盖房屋建筑工程、桥梁工程、边坡工程、隧道及地下工程工程、基础工程、坝体工程等多方面应用。

3.1 结构静力学分析的基本步骤

• 定义单元类型：

  Main menu | preprocessor | Element Type | Add/Edit/Delete 命令 出现 Element Types 对话框，单击 Add 按钮，出现 Library of Element Types 对话框。在列表框中，选择单元类型，然后单击 OK

• 定义材料性能参数：

  选择 Main menu | preprocessor | Material props | Material Models 命令，出现 Define Material Model Behavior 对话框。在 Material Models Available 一栏中依次双击 Structural、Linear、Elastic、isotropic 选项。在 EX 输入栏中输入（弹性模量）2.2E11，(2.2E11=220Gpa)

在 PRXY 中输入（泊松比）0.3 单击 OK 关闭对话框。

• 创建几何模型，划分网格：

选择 Utility Menu | file | import 导入有限元模型。

通过 Main menu | preprocessor | Modeling | create | point/line…… 给有限元模型添加相关的重要的点和线。

选择 Main menu | preprocessor | Meshing | Mesh tool | 勾选 Smart Size，然后在下拉菜单 Mesh 中选择 Volumes，然后单击凸起按钮 Mesh | 弹出选择对话框，用鼠标选取有限元模型，使得整个模型变色后单击 OK 开始网格划分，划分结束后关掉弹出的多余对话框。