机械仿真及应用.docx

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1、机械仿真软件仿真及应用目录机械仿真软件仿真及应用1一、概述21.CAE与FAE22.工程中在解析解与数值模拟问题22.各种CAE软件2二、ANSYS软件的应用31.ANSYS软件的组成及特点32.ANSYS与有限元53.ANSYS与实体建模5三、NASTRAN概述71.MSC/NASTRAN主要功能72.MSC/NASTRAN的前后处理8四、ADAMS91.ADAMS软件组成92.软件应用9一、概述1.CAE与FAEFEA—FiniteElementAnalysis，有限元分析。FEA不是CAE的全部，一个完整的机械设计不能单独使用FEA完成设计，特别是对于复杂的多学

2、科综合产品，如机电液集成产品等FEA作为一部分或大部分，结合其他CAE软件共同构成产品的整个设计流程。2.工程中在解析解与数值模拟问题解析方法：对许多力学及其他物理问题，应用遵循的基本方程（常微分方程或偏微分方程）和相应的求解条件，从而求解出问题的精确解。适用范围：少数方程性质简单且几何形状相对规则的问题；大多数问题不能得到解析解。解决途径。对问题进行简化假设。简化过度会导致误差很大甚至错误解。数值模拟方法（现代CAE技术）：在吸收现代数学、力学理论在基础上，借助现代科学技术在产物——计算机来获得满足工程要求在数值解。适用范围：方程性质复杂、几何形状复杂等情况下的问题

3、。数值分析的主要类型有限差分法：直接求解基本方程和相应定解条件下的近似解。积分提法：建立与原问题基本方程相应定解条件等效的积分提法，然后建立近似解法。有限元法：将连续的求解域离散为一组有限各且按一定方式相互联结在一起的单元的组合体。基本思想：将连续的求解域离散为一组有限各且按一定方式相互联结在一起的单元的组合体。主要近似解法类型。2.各种CAE软件CAE、Adams、Nastran一、ANSYS软件的应用1.ANSYS软件的组成及特点1>ANSYS软件的组成ANSYS软件主要包括3个部分：前处理模块、分析计算模块和后处理模块。前处理模块它为用户提供了一个强大的实体建模

4、及网格划分工具，用户可以方便地构造有限元模型，软件提供了100种以上的单元类型，用来模拟工程中的各种结构和材料。实体建模◇参数化建模；◇体素库及布尔运算；◇拖拉、旋转、拷贝、蒙皮、导角等。⊙多种自动网格划分工具◇自由/映射网格划分工具、智能网格划分、自适用网格划分；◇复杂几何体Sweep映射网格生成；◇拖拉、旋转、拷贝、蒙皮、导角等。◇边界层网格划分⊙在几何模型或FE模型上加载：◇点载荷◇分布载荷◇体载荷◇函数载荷⊙可扩展的标准梁截面形状库分析计算模块包括结构分析（可进行线性分析、非线性分析、高度非线性分析）、流体动力学分析、电磁场分析、声场分析、压电分析以及多物理场

5、耦合分析，可模拟多种物理介质的相互作用，具有灵敏度分析及优化分析的能力。后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、梯度显示、矢量显示、粒子流迹显示、立体切片显示、透明及半透明显示（可看到结构内部）等图形方式显示出来，也可将计算结果以图表、曲线形式显示或输出2>ANSYS软件的特点（1）建模能力强能自由灵活的建立实体模型、定义材料特性、各种载荷、边界条件、建立约束方程；能根据问题的特殊要求划分网格；具有子结构、子模型等高级功能。⊙几何建模◇自底向上：点－>线－>面－>体◇自顶向下：几何体素（二维：矩形、圆、圆环、扇形、扇环、正多边形…；三维：六面体、圆柱、环柱、扇柱、扇环

6、柱、正棱柱、实/空心球、尖锥、台锥…..）通过多种布尔运算（加、减、交、粘、叠、分、离…）、拷贝、映射、旋转、拖拉等数十种操作来形成所需的实体。⊙几何模型转换◇专用接口传递：UG、Pro/Engineer(PTC)、Parasolid、Solidwork、AutoCAD….◇几何图形标准传递：bSAT、STEP、IGES⊙网格划分◇自由网格划分◇映射网格划分：划分方式可以对任意多边形、任意多面体进行◇复杂几何体自由拖拉生成规整网格◇局部细化功能◇强大的线单元功能◇自适用网格划分◇P单元：用于结构和电磁分析◇层网格划分：用于流体边界层和电磁集肤效应边界(2)求解能力强具

7、有多种方程求解器，能求解各种大型矩阵，精度高。求解器包括：波前求解器（FRONTAL）、预条件共轭梯度（PCG）求解器、雅可比共轭梯度（JCG）求解器、不完全乔列斯基共轭梯度（ICCG）求解器，以及其它一些特殊的求解器。⊙后处理能力强可获得任何节点、单元的数据。具有列表输出、图形显示、动画模拟等多种结果处理方式，具有时间历程分析功能，可叠加不同载荷工况以及进行各种数学计算功能。(3)开放性好允许用户在ANSYS系统上进行二次开发和扩展新的用户功能。包括在用户程序中调用ANSYS系统、开发新的用户单元、在ANSYS系统中调用用户子程序、建立用户蠕变准则