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1、专题综述大型有限元分析软件ANSYS的特点王友海颜慧军胡长胜ANSYS程序是美国ANSYS公司研制的大型有11211瞬态分析限元分析(FEA)软件,自1970年JohnSwanson博瞬态分析(也称时间—历程分析)用于确定结士洞察到计算机模拟工程应该商品化,创建了AN2构承受随时间变化载荷时的动力响应。ANSYS求SYS公司以来,ANSYS程序已发展成为全球范围一解瞬态动力问题有三种方法:全瞬态动力分析方个多用途的设计分析软件。法,凝聚法和模态叠加法。ANSYS程序是一个功能强大的设计分析及优11212模态分析化软件包。与其它有限元分析软件如SAP或NAS2TRAN等相比,它有以下特点:(1)
2、ANSYS是完全的WINDOWS程序,从而使应用更加方便;(2)产品系列由一整套可扩展的、灵活集成的各模块组成,因而能满足各行各业的工程需要;(3)它不仅可以进行线性分析,还可以进行各类非线性分析;(4)它是一个综合的多物理场耦合分析软件,用户不但可用其进行诸如结构、热、流体流动、电磁等图1皮带轮模态分析的单独研究,还可以进行这些分析的相互影响研(虚线表示未变形形态)究,例如:热—结构耦合,磁—结构耦合以及电—当需要结构的自然频率时,模态分析是很有用磁—流体—热耦合等。本文将以ANSYS/Structural的(图1)。模态分析用于抽取结构的自然频率和(结构)模块为例,详细研究该软件的功能及特
3、点。振型,结构的基本模态和频率信息能有助于归结动力响应特征,该分析结果也有助于确定用于后继瞬1结构静、动力分析态动力分析的模态数目和积分时间步长。ANSYS111结构静力分析程序允许作预应力模态分析及在大变形分析后作模ANSYS程序中结构静力分析,用来求解外载态分析。荷引起的位移、应力、和力。静力分析适合于求解11213谐波响应分析惯性及阻尼的时间相关作用对结构响应的影响不显谐波响应分析用于求解非线性结构承受正弦变著的问题。ANSYS程序中静力分析同样能包括非化载荷的响应。该分析用于研究随时间谐波变化的线性,如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接载荷的影响,如房屋、支座、旋转机构底座。触面等。
4、有关非线性内容后面将详细叙述。11214响应谱分析112结构动力分析响应谱分析可用于求解冲击载荷条件下的结构结构动力分析用来求解随时间变化的载荷对结响应,该分析类型使用模态分析的结果,再加上已构或部件的影响。ANSYS程序可以求解下列类型知的响应谱数据,计算每一个固有频率点在结构中的动力分析问题:瞬态动力、模态、谐波响应及随发生的真实位移和应力,典型的响应谱分析应用是机振动。地震分析,它用于研究地震对管道系统、塔和桥梁建筑机械2000(9)29专题综述等结构的影响。度相关、与应变率相关等性质。11215随机振动分析215单元库随机振动分析是一种谱分析,用于研究结构对ANSYS/LS2DYNA程
5、序的单元类型众多,有二随机激励的响应,如喷气发动机或火箭引擎产生的维、三维单元,薄壳、厚壳、体、梁单元,ALE、那些激励。Enlerian、Lngrangian单元等。各类单元又有多种理论算法可供选择,单元积分采用沙漏粘性阻尼以克2ANSYS/LS2DYNA显示求解服零模式,单元计算速度快,节省存储量并且精度211ANSYS/LS2DYNA发展情况都达到二阶,可以满足各种实体结构、薄壁结构和ANSYS/LS2DYNA是一个通用显示非线性动力流体—固体耦合结构有限元网格划分的需要。分析有限元程序,可以求解各种二维、三维非线性3结构屈曲分析结构的高速碰撞、爆炸和金属成型等接触非线性、冲击载荷非线性
6、和材料非线性问题。在ANSYS中,稳定分析分为两类:线性(特212应用领域征值)屈曲分析和非线性屈曲分析。ANSYS/LS2DYNA的应用可分为国防和民用两311线性屈曲分析大类,主要有:汽车、飞机、火车、轮船等运输工线性或特征值屈曲分析考虑了应力刚化效应,具的碰撞分析;金属成型、金属切割;汽车零部件这种效应会导致结构在承受应力后抵抗横向载荷能的机械制造;塑料成型、玻璃成型;生物力学;地力降低,当压应力增加时,结构抵抗横向能力减震工程;消费品、建筑物、乘员、高速结构等的安小。在某一载荷水平下,这种负的应力刚度超过线全性分析;点焊、铆焊、螺栓连接;液体—结构相性结构刚度,造成结构屈曲。屈曲发生的
7、点称为分互作用;运输容器设计;爆破工程的设计分析;战叉点(图2),由于力—变形曲线达到该点后可能斗部结构设计分析:内弹道发射对结构的动力响应沿两条不同途径前进,所以当超过分叉点时,结构分析;终点弹道的爆炸驱动和破坏效应分析;侵彻将屈曲或者在不稳定状态下承受载荷。过程与爆炸成坑模态分析;军用设备和结构设施受312非线性屈曲分析碰撞和爆炸冲击加载的结构动力分析;介质(包括要精确地确定屈曲载荷,应该使用
