ANSYS Mechanical

??概述

作為ANSYS的核心產(chǎn)品之一，ANSYS Mechanical是最頂級的通用結(jié)構(gòu)力學(xué)仿真分析系統(tǒng)。以結(jié)構(gòu)力學(xué)分析為主，涵蓋線性、非線性、靜力、動(dòng)力、疲勞、斷裂、復(fù)合材料、優(yōu)化設(shè)計(jì)、概率設(shè)計(jì)、熱及熱結(jié)構(gòu)耦合、壓電等分析中幾乎所有的功能。

ANSYS Mechanical在全球擁有超過13000家的用戶群體，是世界范圍應(yīng)用最為廣泛的結(jié)構(gòu)CAE軟件。除了提供全面的結(jié)構(gòu)、熱、壓電、聲學(xué)、以及耦合場等分析功能外，還創(chuàng)造性地實(shí)現(xiàn)了與ANSYS新一代計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)分析程序Fluent、CFX的雙向流固耦合計(jì)算。全面集成于ANSYS新一代協(xié)同仿真環(huán)境ANSYS Workbench，易學(xué)易用。

• 非線性：從單元技術(shù)、本構(gòu)模型技術(shù)和求解技術(shù)等各個(gè)方面為高效地解決各種復(fù)雜非線性問題提供了堅(jiān)實(shí)保障。

• 動(dòng)力學(xué)：獨(dú)具特色、簡便易用的剛?cè)峄旌隙囿w動(dòng)力學(xué)分析技術(shù)，基于三維結(jié)構(gòu)的全面的轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)分析技術(shù)等。

• 梁殼結(jié)構(gòu)：非線性/實(shí)體/復(fù)合材料殼結(jié)構(gòu)、非線性/復(fù)合材料/真實(shí)截面梁結(jié)構(gòu)、基于MPC的自動(dòng)點(diǎn)焊處理技術(shù)等為薄壁結(jié)構(gòu)提供了獨(dú)特的模擬分析能力。

• 高效并行：適應(yīng)于各種計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)的高效分布式并行計(jì)算。

• 加速收斂：獨(dú)特的“VT變分技術(shù)”大大減少非線性和瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)計(jì)算的迭代時(shí)間。

??功能特色

完備的分析功能

以結(jié)構(gòu)力學(xué)分析為主，涵蓋線性、非線性、靜力、動(dòng)力、疲勞、斷裂、復(fù)合材料、優(yōu)化設(shè)計(jì)、概率設(shè)計(jì)、熱及熱結(jié)構(gòu)耦合、壓電等分析中幾乎所有的功能。

氣動(dòng)載荷作用下飛機(jī)整機(jī)強(qiáng)度分析

使用鉸接、彈簧和接觸功能

快速求解大型模型能力

ANSYS結(jié)構(gòu)求解加入了并行算法來加快求解速度：整個(gè)求解過程采用并行處理，包括剛度矩陣生成，線性方程組求解和結(jié)果計(jì)算都采用并行處理。
并且提供基于GPU的獨(dú)特技術(shù)。該技術(shù)與并行計(jì)算結(jié)合可以進(jìn)一步提高計(jì)算速度。

具有出色的加速比，能在數(shù)百個(gè)處理器上實(shí)現(xiàn)萬億次浮點(diǎn)計(jì)算。另外，高級技術(shù)包括子結(jié)構(gòu)（CMS），子模型和專有加速技術(shù)可有效解決大型模型處理難題。

懸架動(dòng)力分析(2.5千萬DOF)

穩(wěn)健的非線性分析

利用單元和材料技術(shù)的堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，提供穩(wěn)定先進(jìn)的非線性求解計(jì)算方法，并提供先進(jìn)的功能，用戶可以模擬各種非線性物理現(xiàn)象。

• 材料模型庫

為準(zhǔn)確理解材料的力學(xué)行為，ANSYS在仿真材料庫中添加了大量的材料模型, 包括：彈性、粘彈性、塑性、粘塑性、蠕變、超彈性，墊片和各向異性等方面?？蛻艨梢圆捎弥T如金屬、橡膠、塑料、玻璃、泡沫、混凝土、生物材料和特殊合金等本構(gòu)模型。

• 零件間相互作用關(guān)系

強(qiáng)健、完整的接觸類型包括面-面，線-面和線-線接觸適用于剛體、柔性體接觸中可考慮零件間相互滑動(dòng)引起的各向同性及各向異性的摩擦計(jì)算。

• 復(fù)雜問題的強(qiáng)健求解算法

ANSYS結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器提供了多種方程求解方案。包括直接稀疏矩陣求解、共軛梯度迭代求解(PCG)，雅可比共軛梯度求解 (JCG)等。

• 創(chuàng)建自定義單元和材料

較高級應(yīng)用和研究需要自定義材料和自定義的單元形式，采用ANSYS工具，通過使用自定義單元可以擴(kuò)充原有功能，自定義材料或自定義子程序可創(chuàng)建自定義模型，如摩擦等。

鎳鈦形狀記憶合金材料模擬

接觸磨損分析

PCG求解器速度隨CPU數(shù)量增加求解速度基本線性加快

獨(dú)特的CAD-CAE協(xié)同及網(wǎng)格技術(shù)

• 雙向參數(shù)互動(dòng)的CAD接口

CAD設(shè)計(jì)與CAE仿真，實(shí)現(xiàn)模型共享，設(shè)計(jì)參數(shù)雙向關(guān)聯(lián)。

• 智能網(wǎng)格生成器

全自動(dòng)六面體網(wǎng)格劃分技術(shù)將復(fù)雜的模型自動(dòng)生成六面體為主的網(wǎng)格。
可以根據(jù)分析類型直接把網(wǎng)格劃分成結(jié)構(gòu)網(wǎng)格、電磁網(wǎng)格、CFX流體網(wǎng)格、LS-DYNA或AutoDyn顯式網(wǎng)格。

可以在多個(gè)CPU上對各個(gè)零部件逐一劃分網(wǎng)格，分網(wǎng)效率大幅提升，串行分網(wǎng)提升高達(dá)4倍，并行分網(wǎng)速度提升高達(dá)27倍。

高級求解方案

• 剛?cè)狍w分析

ANSYS Mechanical可分析復(fù)雜的承受大范圍運(yùn)動(dòng)的零件裝配體，例如：車輛懸架系統(tǒng)，加工過程中的機(jī)器人操作手，飛機(jī)起落架系統(tǒng)。為更快更有效地解決此類問題，ANSYS提供了多剛體動(dòng)力分析模型。

• 轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)

轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)主要運(yùn)用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的分析和診斷，該功能通常用于發(fā)動(dòng)機(jī)、汽輪機(jī)、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)、計(jì)算機(jī)磁盤等分析。轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)可有效計(jì)算結(jié)構(gòu)臨界速度和不平衡荷載。
ANSYS具有模態(tài)和瞬態(tài)分析功能，對應(yīng)梁、殼、實(shí)體單元，通過生成Campbell圖來確定單盤或多盤系統(tǒng)的臨界速度。通過界面輸入外部軸承特征數(shù)據(jù)來建立軸承模型。對具有旋轉(zhuǎn)對稱性的幾何模型模態(tài)和諧響應(yīng)分析，通過建立周期對稱模型可有效減少計(jì)算時(shí)間。

• 復(fù)雜接觸條件下的振動(dòng)分析（剎車制動(dòng)嘯叫分析）

制動(dòng)盤產(chǎn)生大量持續(xù)的摩擦引起的振動(dòng)，最直接的結(jié)果就是制動(dòng)嘯叫，這對工程師及研究人員而言，都是個(gè)挑戰(zhàn)。

使用ANSYS技術(shù)，用戶可通過復(fù)特征值求解確定不穩(wěn)定模態(tài)。三種不同的模態(tài)計(jì)算方法提供不同準(zhǔn)確性及計(jì)算速度之間的多種選擇，包括考慮不同水平的預(yù)應(yīng)力狀態(tài)。

彈射座椅瞬態(tài)沖擊響應(yīng)

葉片盤的周期對稱振動(dòng)分析

耦合場分析功能

Mechanical支持直接和間接耦合，包括流體-結(jié)構(gòu)-傳熱-電磁的多場耦合。

ANSYS工具可幫助你計(jì)算熱-結(jié)構(gòu)，熱-電，壓電和聲學(xué)影響，使用耦合單元可進(jìn)行全部自由度的強(qiáng)耦合分析。

強(qiáng)大的腳本自動(dòng)化任務(wù)

獨(dú)特的參數(shù)化設(shè)計(jì)語言APDL使用靈活，擴(kuò)展了ANSYS Mechanical的應(yīng)用能力。工程師可采用APDL自動(dòng)執(zhí)行任務(wù)，建立自己的參數(shù)化模型、執(zhí)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，以及構(gòu)造適應(yīng)的網(wǎng)格。

??相關(guān)模塊

ANSYS HPC 高性能計(jì)算
提供高性能并行計(jì)算功能，大幅提高計(jì)算效率，目的就是要以更低的成本(最短的時(shí)間、最少的人力、最少的資金)，更真實(shí)地模擬物理世界。
ANSYS DesignModeler 全參數(shù)化實(shí)體建模
ANSYS DesignModeler是ANSYS Workbench平臺(tái)中的全參數(shù)建模工具，其主要功能有：幾何模型創(chuàng)建、幾何模型修改和概念建模。

ANSYS SCDM 參數(shù)化直接建模

基于直接建模思想的參數(shù)化幾何模型建立與修改工具，是一種動(dòng)態(tài)建模技術(shù)，對于無論何種來源的模型都可以直接編輯，不需要考慮模型的歷史，不受參數(shù)化設(shè)計(jì)中復(fù)雜關(guān)聯(lián)的約束。提供各種CAD軟件接口。

ANSYS Geometry interface CAD幾何接口

給大多數(shù)CAD系統(tǒng)提供了直接的、關(guān)聯(lián)的、雙向的幾何接口。采用ANSYS的幾何CAD模型解決方案，可以直接使用現(xiàn)有的CAD幾何模型，無需轉(zhuǎn)換成IGES或其他中間幾何格式。 ANSYS Geometry interface軟件向最流行的CAD系統(tǒng)提供雙向的整合方案已逾十年。

ANSYS Composite PrepPost 復(fù)合材料專用前后處理

是集成ANSYS Workbench環(huán)境的全新的復(fù)合材料前/后處理模塊，可以與ANSYS其它模塊實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的無縫連接。該模塊在處理層壓復(fù)合材料結(jié)構(gòu)方面具有強(qiáng)大的功能，可非常直觀地定義復(fù)合材料鋪層，并提供豐富的復(fù)合材料失效分析方法和準(zhǔn)則。

ANSYS CivilFEM 土木工程行業(yè)專用

ANSYS Mechanical與CivilFEM結(jié)合進(jìn)行土木工程專用分析，CivilFEM是為土木工程專門定制的CAE工具，包含有美國、歐洲、西班牙及中國的混凝土及鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范，提供了龐大的型材庫、土木材料庫以及多種配筋混凝土構(gòu)件、配筋混凝土板殼、配筋混凝土實(shí)體。

ANSYS DesignXplorer 多目標(biāo)快速優(yōu)化設(shè)計(jì)

多目標(biāo)快速優(yōu)化工具。將各種設(shè)計(jì)參數(shù)集成到分析過程中，基于實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)技術(shù)（DOE）和變分技術(shù)（VT ），使設(shè)計(jì)人員能快速地建立設(shè)計(jì)空間，繼而對產(chǎn)品性能進(jìn)行六西格碼設(shè)計(jì)（DFSS）、多目標(biāo)優(yōu)化（MOO）、魯棒設(shè)計(jì)（RD）等深入的研究工作，并提供了直觀的工具迅速選擇到優(yōu)化的設(shè)計(jì)方案。該模塊采用變分技術(shù)，一次網(wǎng)格劃分、一次求解，就可形成整個(gè)設(shè)計(jì)空間，減少設(shè)計(jì)循環(huán)。