Mechanical

产品概述


作为ANSYS的核心产品之一,ANSYS Mechanical是通用结构力学仿真分析系统。以结构力学分析为主,涵盖线性、非线性、静力、动力、疲劳、断裂、复合材料、优化设计、概率设计、热及热结构耦合、压电等分析中几乎所有的功能。

 

ANSYS Mechanical在全球拥有超过13000家的用户群体,是世界范围应用广泛的结构CAE软件。除了提供全面的结构、热、压电、声学、以及耦合场等分析功能外,还创造性地实现了与ANSYS新一代计算流体动力学分析程序Fluent、CFX的双向流固耦合计算。全面集成于ANSYS新一代协同仿真环境ANSYS Workbench,易学易用。


  • 非线性:从单元技术、本构模型技术和求解技术等各个方面为高效地解决各种复杂非线性问题提供了坚实保障。

  • 动力学:独具特色、简便易用的刚柔混合多体动力学分析技术,基于三维结构的全面的转子动力学分析技术等。

  • 梁壳结构:非线性/实体/复合材料壳结构、非线性/复合材料/真实截面梁结构、基于MPC的自动点焊处理技术等为薄壁结构提供了独特的模拟分析能力。

  • 高效并行:适应于各种计算机体系结构的高效分布式并行计算。

  • 加速收敛:独特的“VT变分技术”大大减少非线性和瞬态动力学计算的迭代时间。

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功能特色


  • 完备的分析功能


以结构力学分析为主,涵盖线性、非线性、静力、动力、疲劳、断裂、复合材料、优化设计、概率设计、热及热结构耦合、压电等分析中几乎所有的功能。

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  • 大型求解能力


ANSYS结构求解加入了并行算法来加快求解速度:整个求解过程采用并行处理,包括刚度矩阵生成,线性方程组求解和结果计算都采用并行处理。并且提供基于GPU的独特技术。该技术与并行计算结合可以进一步提高计算速度。

 

具有出色的加速比,能在数百个处理器上实现万亿次浮点计算。另外,高级技术包括子结构(CMS),子模型和专有加速技术可有效解决大型模型处理难题。

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  • 稳健的非线性分析

 

利用单元和材料技术的坚实基础,提供稳定先进的非线性求解计算方法,并提供先进功能,用户可以模拟各种非线性物理现象。

 

  • 材料模型库

 

为准确理解材料的力学行为,ANSYS在仿真材料库中添加了大量的材料模型, 包括:弹性、粘弹性、塑性、粘塑性、蠕变、超弹性,垫片和各向异性等方面。客户可以采用诸如金属、橡胶、塑料、玻璃、泡沫、混凝土、生物材料和特殊合金等本构模型。

  • 零件间相互作用关系

 

强健、完整的接触类型包括面-面,线-面和线-线接触适用于刚体、柔性体接触中可考虑零件间相互滑动引起的各向同性及各向异性的摩擦计算。

 

  • 复杂问题的强健求解算法

 

结构力学求解器提供了多种方程求解方案。包括直接稀疏矩阵求解、共轭梯度迭代求解(PCG),雅可比共轭梯度求解 (JCG)等。

 

  • 创建自定义单元和材料

 

较高级应用和研究需要自定义材料和自定义的单元形式,采用ANSYS工具,通过使用自定义单元可以扩充原有功能,自定义材料或自定义子程序可创建自定义模型,如摩擦等。

 

  •  独特的CAD-CAE协同及网格技术

 

  • 双向参数互动的CAD接口

 CAD设计与CAE仿真,实现模型共享,设计参数双向关联。

 

  • 智能网格生成器

全自动六面体网格划分技术将复杂的模型自动生成六面体为主的网格。可以根据分析类型直接把网格划分成结构网格、电磁网格、CFX流体网格、LS-DYNA或AutoDyn显式网格。可以在多个CPU上对各个零部件逐一划分网格,分网效率大幅提升,串行分网提升高达4倍,并行分网速度提升高达27倍。

 

  • 高级求解方案

 

  • 刚柔体分析

 

ANSYS Mechanical可分析复杂的承受大范围运动的零件装配体,例如:车辆悬架系统,加工过程中的机器人操作手,飞机起落架系统。为更快更有效地解决此类问题,ANSYS提供了多刚体动力分析模型。

 

  • 转子动力学

 

转子动力学主要运用于旋转机械的分析和诊断,该功能通常用于发动机、汽轮机、汽车发动机、计算机磁盘等分析。转子动力学可有效计算结构临界速度和不平衡荷载。

 

ANSYS具有模态和瞬态分析功能,对应梁、壳、实体单元,通过生成Campbell图来确定单盘或多盘系统的临界速度。通过界面输入外部轴承特征数据来建立轴承模型。对具有旋转对称性的几何模型模态和谐响应分析,通过建立周期对称模型可有效减少计算时间。使用ANSYS技术,用户可通过复特征值求解确定不稳定模态。三种不同的模态计算方法提供不同准确性及计算速度之间的多种选择,包括考虑不同水平的预应力状态。

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叶片盘的周期对称振动分析

 

  • 耦合场分析功能

 

Mechanical支持直接和间接耦合,包括流体-结构-传热-电磁的多场耦合。ANSYS工具可帮助你计算热-结构,热-电,压电和声学影响,使用耦合单元可进行全部自由度的强耦合分析。

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  • 强大的脚本自动化任务

 

独特的参数化设计语言APDL使用灵活,扩展了ANSYS Mechanical的应用能力。工程师可采用APDL自动执行任务,建立自己的参数化模型、执行优化设计,以及构造适应的网格。