Ansys Mechanical
功能
應(yīng)用
案例
Ansys Mechanical—有限元分析軟件
Ansys 提供結(jié)構(gòu)分析軟件解決方案,使不同級(jí)別以及背景的工程師都能夠快速高效地解決復(fù)雜的結(jié)構(gòu)工程問題。借助我們綜合全面的結(jié)構(gòu)分析工具,工程師可以仿真沖擊、墜落和振動(dòng)、沖擊和侵徹、撞擊和碰撞、乘員安全、傳熱、焊接疲勞、重復(fù)性載荷等等。通過一系列應(yīng)用和產(chǎn)品集成,Ansys結(jié)構(gòu)分析可幫助您應(yīng)對(duì)最棘手的產(chǎn)品挑戰(zhàn)。通過在設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)周期的數(shù)量并加速產(chǎn)品上市進(jìn)程。
軟件介紹
Ansys?Mechanical 是一款功能全面的通用結(jié)構(gòu)力學(xué)仿真分析軟件,其包了線性/非線性分析、靜力學(xué)、隱式動(dòng)力學(xué)、顯式動(dòng)力學(xué)、多剛體/剛?cè)峄旌蟿?dòng)力學(xué)、多體水動(dòng)力學(xué)、復(fù)合材料分析、疲勞分析、優(yōu)化分析等在內(nèi)的所有結(jié)構(gòu)分析功能。它可為多種類型的機(jī)械設(shè)計(jì)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(xué)分析、壓電分析以及熱-結(jié)構(gòu)、電-熱、磁-結(jié)構(gòu)、電-熱-結(jié)構(gòu)等多物理耦合功能;同時(shí)集成于ANSYS 協(xié)同仿真平臺(tái) Ansys?Workbench,可以與ANSYS的流體產(chǎn)品(CFX、Fluent)、電磁產(chǎn)品(Maxwell)等實(shí)現(xiàn)無縫的電磁-流體-結(jié)構(gòu)的多場(chǎng)耦合分析。
軟件支持的有限元分析如下:
? 結(jié)構(gòu):靜態(tài)和瞬態(tài),線性和非線性;
? 動(dòng)態(tài)特性:模態(tài)、諧波、隨機(jī)振動(dòng)、柔性和剛性動(dòng)力學(xué);
? 熱分析:穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài),溫度場(chǎng)和熱流等;
? 磁場(chǎng):靜磁場(chǎng)分析;
功能特點(diǎn)
Ansys Mechanical 創(chuàng)建了一個(gè)集成平臺(tái),該平臺(tái)使用有限元分析(FEA)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。Mechanical是一個(gè)動(dòng)態(tài)環(huán)境,它擁有一系列完整的分析工具,從為分析準(zhǔn)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(jí)工程師能夠快速、自信地獲得答案。
1、線性動(dòng)力學(xué):軟件可滿足您對(duì)線性動(dòng)力學(xué)分析的所有需求,包括模態(tài)、諧波、頻譜響應(yīng)和帶預(yù)應(yīng)力的隨機(jī)振動(dòng),以及用于快速解決方案的高級(jí)求解器選項(xiàng)。
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(shí)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(gè)零件之間的相互作用。
4、結(jié)構(gòu)優(yōu)化:Ansys Mechanical 包括參數(shù)、形狀(網(wǎng)格變形)和拓?fù)鋬?yōu)化。Ansys Mechanical 中的任何模型都可用于驅(qū)動(dòng)參數(shù)優(yōu)化。
5、熱分析:仿真裝配體之間的熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射使您能夠預(yù)測(cè)組件的溫度,然后可用于檢查產(chǎn)生的應(yīng)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(jié)構(gòu)等所有方面。?
7、復(fù)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(duì)短纖維復(fù)合材料進(jìn)行建模。
8、流體動(dòng)力學(xué):Ansys 可解決與各類近海和海上結(jié)構(gòu)的流體動(dòng)力學(xué)評(píng)估有關(guān)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(zhǔn)確預(yù)測(cè)流固耦合。隨著流固耦合的增加、以及更詳細(xì)的問題評(píng)估需求,Ansys 為單向和雙向耦合提供了易于使用的自動(dòng)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(jiǎn)單方法。Ansys Mechanical 內(nèi)部的定制化功能使重復(fù)性任務(wù)或特定工作流程能夠自動(dòng)化完成并在用戶之間共享。
聯(lián)系電話:027-87878386
郵箱:market@ueotek.com
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Ansys Mechanical 產(chǎn)品具有廣泛的應(yīng)用,以下是一些常見的領(lǐng)域:
航空航天領(lǐng)域
結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析: 用于評(píng)估飛機(jī)機(jī)翼、機(jī)身、起落架等關(guān)鍵部件在飛行過程中的受力情況,確保結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和安全性,比如對(duì)新型復(fù)合材料機(jī)翼的強(qiáng)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(dòng)機(jī)的熱分布和熱傳遞過程,以及飛行器在高速飛行時(shí)的氣動(dòng)加熱問題,像對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室壁面的熱分析,有助于優(yōu)化冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì),防止過熱 。
振動(dòng)與噪聲分析: 分析飛機(jī)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)特性和噪聲傳播,提高乘坐舒適性和降低噪音污染,例如對(duì)飛機(jī)客艙內(nèi)的噪聲源進(jìn)行分析,采取相應(yīng)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和安全氣囊等安全裝置的優(yōu)化提供依據(jù),比如對(duì)汽車前臉在正面碰撞時(shí)的變形分析,以保護(hù)車內(nèi)乘客安全 。
發(fā)動(dòng)機(jī)性能分析: 評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)缸體、活塞等部件的受力和熱負(fù)荷,提高發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性和性能,如對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度和疲勞分析 。
底盤系統(tǒng)設(shè)計(jì): 分析汽車底盤的懸掛系統(tǒng)、傳動(dòng)軸等部件的力學(xué)性能,優(yōu)化底盤的舒適性和操控穩(wěn)定性,例如對(duì)懸掛臂的受力分析,確保其在不同路況下的可靠性。
電子設(shè)備領(lǐng)域
芯片封裝分析: 研究芯片封裝過程中的熱應(yīng)力和變形問題,提高封裝的可靠性和性能,比如對(duì)高密度芯片封裝的熱分析,防止因過熱導(dǎo)致芯片損壞 。
電路板可靠性分析: 評(píng)估電路板在溫度變化、振動(dòng)等條件下的可靠性,優(yōu)化電路板的布局和結(jié)構(gòu),例如對(duì)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(shè)備散熱分析: 分析電子設(shè)備的散熱性能,設(shè)計(jì)合理的散熱方案,如對(duì)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(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片分析: 對(duì)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的葉片進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和疲勞分析,確保葉片在強(qiáng)風(fēng)等復(fù)雜工況下的可靠性和使用壽命,比如對(duì)大型海上風(fēng)力發(fā)電機(jī)葉片的氣動(dòng)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(xué)性能和熱性能,優(yōu)化電池板的結(jié)構(gòu)和安裝方式,例如對(duì)太陽能電池板在高溫、強(qiáng)風(fēng)等條件下的變形分析,防止其損壞。
核電站設(shè)備分析: 對(duì)核電站的反應(yīng)堆壓力容器、蒸汽發(fā)生器等關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析和熱分析,確保其在高溫、高壓等極端條件下的安全運(yùn)行,如對(duì)反應(yīng)堆壓力容器的應(yīng)力分析,防止出現(xiàn)裂紋等缺陷。
生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域
人體骨骼力學(xué)分析: 模擬人體骨骼在不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和載荷條件下的力學(xué)行為,為骨科疾病的診斷和治療提供依據(jù),比如對(duì)骨折部位的力學(xué)分析,輔助醫(yī)生制定手術(shù)方案。
醫(yī)療器械設(shè)計(jì): 評(píng)估醫(yī)療器械的力學(xué)性能和安全性,如對(duì)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(huì)對(duì)血管造成損傷 。
生物組織力學(xué)分析: 研究生物組織的力學(xué)特性,為組織工程和再生醫(yī)學(xué)提供理論支持,例如對(duì)軟骨組織的力學(xué)分析,有助于開發(fā)治療軟骨損傷的新方法。
機(jī)械制造領(lǐng)域
機(jī)械零件設(shè)計(jì)與優(yōu)化: 對(duì)各種機(jī)械零件進(jìn)行強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性分析,優(yōu)化零件的結(jié)構(gòu)和尺寸,提高零件的性能和可靠性,比如對(duì)齒輪的齒形優(yōu)化分析,提高其承載能力和傳動(dòng)效率。
模具設(shè)計(jì)與分析: 評(píng)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(jié)構(gòu)和冷卻系統(tǒng),提高模具的使用壽命和成型質(zhì)量,例如對(duì)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(jié)構(gòu)分析: 分析焊接接頭的力學(xué)性能和殘余應(yīng)力,提高焊接結(jié)構(gòu)的質(zhì)量和可靠性,如對(duì)大型鋼結(jié)構(gòu)焊接接頭的應(yīng)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(gè)好的網(wǎng)格劃分可以捕獲到所有重要幾何細(xì)節(jié)。
2. 差的網(wǎng)格質(zhì)量會(huì)導(dǎo)致收斂困難或者對(duì)物理場(chǎng)的描述不佳。
注:收斂困難有助于突出網(wǎng)格相關(guān)的誤差。但是,如果結(jié)果不正確地收斂,則會(huì)在應(yīng)用中導(dǎo)致各種各樣問題。
3. 計(jì)算結(jié)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(diǎn)、網(wǎng)格獨(dú)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(zhǎng)寬比的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)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(duì)于所研究的物理場(chǎng)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(jì)算結(jié)果與網(wǎng)格無關(guān)。
4.5 重要的幾何細(xì)節(jié)要被很好捕獲到。
二. 使用Ansys Mechanical提高網(wǎng)格質(zhì)量和獨(dú)立性
以下視頻演示你如何提高網(wǎng)格質(zhì)量和獨(dú)立性。
結(jié)果顯示選項(xiàng):
1. 非平均值
2. 平均值
3. 節(jié)點(diǎn)差值
4. 節(jié)點(diǎn)分?jǐn)?shù)
5. 單元差值
6. 單元分?jǐn)?shù)
7. 單元平均值
其中用到最多選項(xiàng)是:
1.平均值:默認(rèn)情況下,應(yīng)力顯示為平均值,也就是說,如果一個(gè)單元有4個(gè)節(jié)點(diǎn)包圍,則顯示這4個(gè)值的平均值。
2.非平均值:這意味著單元將會(huì)顯示4個(gè)不同值,而不是一個(gè)平均值。
其他值如下計(jì)算:
1.節(jié)點(diǎn)差值=節(jié)點(diǎn)最大值-節(jié)點(diǎn)最小值
2.節(jié)點(diǎn)分?jǐn)?shù)=節(jié)點(diǎn)差值/節(jié)點(diǎn)平均值
3.單元差值=單元最大值-單元最小值
4.單元分?jǐn)?shù)=單元差值/單元平均值
三.總結(jié)
1. 在求解過程中網(wǎng)格質(zhì)量有很大影響。一個(gè)差的網(wǎng)格質(zhì)量會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的計(jì)算結(jié)果。
2. 網(wǎng)格獨(dú)立性十分重要,其使得結(jié)果在兩種不同網(wǎng)格劃分下不會(huì)發(fā)生改變。
3. 你必須將應(yīng)力結(jié)果的平均值和非平均值進(jìn)行對(duì)比。一般準(zhǔn)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(yīng)用重要的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如下:
4.1 長(zhǎng)寬比
4.2 單元質(zhì)量:?jiǎn)卧|(zhì)量必須超過0.2。
5. 通過使用全局細(xì)化網(wǎng)格方法和使用劃分網(wǎng)格選項(xiàng)去進(jìn)一步細(xì)化感興趣的區(qū)域。
四.單元質(zhì)量查看