1、2001年6月1日3-13.1 當前流行的大型通用有限元程序 在使用有限元解決工程實際問題的過程中，針對不同的問題，選取不同的單元，構造相應的形函數。其它解題過程基本上是相同的。這就為利用計算機進行有限元分析計算提供了可能。 事實上，在用有限元進行分析時，由于單元眾多，解算的聯立方程組往往十分龐大，僅靠手工計算是很難解決的。因此，有限元技術往往與計算機技術結合在一起。 有限元技術一提出，就出現了小型、專用的有限元分析程序。這類程序往往針對某個具體的問題如平面問題、桿系結構問題等進行分析。這些分析程序的出現，解決了有限元計算的復雜性問題，但由于其專用性，不能解決復雜的工程實際問題。 1970年，

2、大型通用有限元程序開始在美國出現。由于其功能強、用戶使用方便、計算結果可靠、效率高而逐漸形成新的技術產品，成為結構分析的強有力的工具。2001年6月1日3-2 經過近30年的發展和激烈的市場競爭，當前世界上最為流行的大型通用有限元程序有： ABAQUS、ANSYS、ADINA、MARK、MSC/NASTRAN、ALGOR、COSMOS、ASKA等。 SAP5是我國最早引進的大型通用有限元程序。雖然它的用戶界面很不友好，數據嚴格按FORTRAN的數據格式輸入，輸出結果也僅以數據文件的形式提供，用戶還需對其進行大量的整理工作。但SAP5的引入，對推動我國有限元技術的應用與發展起到了不可磨滅的貢獻，

3、培養了一大批有限元方面的專業人才。 SAP5最初是在大型機上運行的。進入20世紀80年代以后，隨著微型機的興起，SAP5也推出了它的微機版本，它就是現在的ALGOR。 隨著微型機性能的不斷提升，微機上的操作系統從DOS向WINDOWS特別是向WINDOWS NT轉移，原先在大中型計算機上運行的通用有限元軟件紛紛向微型機上移植。這些大型有限元程序也紛紛向我國推廣。如鄭州機械研究所引進了ADINA，MSC/NASTRAN在國內專門設立了辦事處以推廣NASTRAN等。進入90年代，美國ANSYS公司的ANSYS軟件以其功能全面，界面友好，在國內CAE市場上異軍突起，成為最受歡迎的有限元分析軟件。20

4、01年6月1日3-3 ANSYS公司三十年來的歷史，濃縮了美國高科技企業的發展歷程。從最初幾個從事高科技研究的專家，到私人公司，最終通過上市，發展成為一個在全球擁有400多名雇員，50,000多用戶的高科技跨國公司。今天，許多國際化大公司以ANSYS軟件作為其設計分析標準，在Fortune雜志評選出的前100名巨型企業中，有73是ANSYS的集團用戶。 作為有限元界的先導，ANSYS公司牢牢把握了CAE的發展方向。七十年代率先在有限元軟件中引入圖形技術及交互操作方式，使有限元的前后處理進入一個嶄新的歷史階段；1983年，ANSYS公司又充分預計了PC機的發展，開發出世界上第一個PC機上的分析程

5、序，并實現了PC機與其它硬件平臺上完全統一一致的用戶界面；九十年代初，ANSYS深刻領會到未來的設計技術將進入“虛擬樣機”的仿真階段，從而推出了與虛擬樣機技術相對應的“多物理場”仿真技術。 1995年，ANSYS公司被美國Industry Week(工業周刊)評為20個“技術先導”公司，1999年，又被美國Business Week (商務周刊)評為100個“增長最快”的公司;ANSYS軟件被美國機械工程師協會(ASME)、美國核安全局(NQA)、美國宇航局(NASA)、中國鐵路機車車輛工業總公司、中國壓力容器標準化技術委員會等近二十種專業技術協會采用為標準分析軟件，成為國際公認的工程仿真及校

6、驗工具。 1995年5月，ANSYS在設計分析類軟件中第一個通過了ISO9001的質量認證。 2001年6月1日3-4 ANSYS程序是一個功能強大的設計分析及優化軟件包。該軟件可浮動運行于從PC、NT工作站、UNIX工作站直到巨型機各類計算機及操作系統中，數據文件在其所有的產品系列和工作平臺上均兼容；多物理場耦合的功能，允許在同一模型上進行各式各樣的耦合計算，如熱結構耦合、磁結構耦合以及電磁流體熱耦合，在PC機上生成的模型同樣可運行于巨型機上，這樣就確保了所有的ANSYS用戶的多領域多變工程問題的求解。 ANSYS軟件是融結構、熱、流體、電磁、聲學于一體的大型通用有限元分析軟件，可廣泛用于核

7、工業、鐵道、石油化工、航空航天、機械制造、汽車交通、國防軍工、電子、土木工程、造船、生物醫學、輕工、地礦、水利、日用家電等一般工業及科學研究。2001年6月1日3-52001年6月1日3-61. 結構靜力學分析 用來求解外載荷引起的位移、應力和力。靜力分析很適合求解慣性和阻尼對結構的影響并不顯著的問題。ANSYS程序中的靜力分析不公可以進行線性分析，而且也可以進行非線性分析，如塑性、蠕變、膨脹、大變形、大應變及接觸分析。2. 結構動力學分析 結構動力學分析用來求解隨時間變化的載荷對結構或部件的影響。與靜力分析不同，動力分要考慮隨時間變化的力載荷以及它對阻尼的影響。ANSYS可進行的結構支力學分

8、析類型包括：瞬態動力學分析、模態分析、諧波分析、諧波響應分析及隨機振動響應分析。2001年6月1日3-73. 結構非線性分析 結構非線性導致結構或部件的響應隨外載荷不成比例變化。ANSYS程序可求解靜態和瞬態非線性問題，包括材料非線性、幾何非線性和單元非線性三種。 4. 動力學分析 ANSYS程序可以分析大型三維柔體運動。當運動的積累影響起主要作用時，可使用這此功能分析復雜結構在空間中的運動特性，并確定結構中由此產生的應力、應變和變形。5. 熱分析 ANSYS程序處理熱傳遞的三種基本類型：傳導、對流和輻射。熱傳遞的三種類型均可進行穩態和瞬態、線性和非線性分析。熱分析還具有可以模擬材料固化和熔解

9、過程的相變分析能力以及模擬熱與結構應力之間的熱結構耦合分析能力。2001年6月1日3-86. 電磁場分析 主要用于電磁場問題的分析，如電感、電容、磁通量密度、渦流、電場分布、磁力線分布、力、運動效應、電路和能量損失等。還可用于螺線管、調節器、發電機、變換器、磁體、加速器、電解槽及無損檢測裝置等的設計和分析領域。7. 流體動力學分析 ANSYS流體單元能進行流體動力學分析，分析類型可以為瞬態或穩態。分析結果可以是每個節點和通過每個單元的流率。并且可以利用后處理功能產生壓力、流率和溫度分布圖形顯示。另外，還可以使用三維表面效應單元和熱流管單元模擬結構的流體繞流并包括對流換熱效應。2001年6月1日

10、3-98. 聲場分析 程序的聲學功能有來研究在含有流體的介質中聲波的傳播，或分析浸在流體中的固體結構的動態特性。這些功能可用來確定音響話筒的頻率響應，研究音樂大廳的聲場強度分布，或預測水對振動船廠體的阻尼效應。9. 壓電分析 用于分析二維或三維結構對AC（交流）、DC（直流）或任意隨時間變化的電流或機械載荷的響應。這種分析類型可用于換熱器、振蕩器、諧振器、麥克風等部件及其它電子設備的結構動態性能分析。可進行四種類型的分析：靜態分析、模態分析、諧波響應分析、瞬態響應分析。2001年6月1日3-10ANSYS支持的硬件平臺 Intel PC (Windows 98/NT) HP SGI IBM S

11、UN Alpha Unix Alpha NT CRAY 2001年6月1日3-11 ANSYS運行于PC平臺上時，其操作系統可為WINDOWS 9X/NT。 最好采用WINDOWS NT系統。 CPU：P II 300以上。 RAM：128MB HD： 1G以上。 顯示器：17” 以上。顯示分辨率達到1024X768以上。2001年6月1日3-12 3.5 ANSYS3.5 ANSYS軟件構成軟件構成前處理：前處理：求解器：求解器：后處理：后處理：用于求解分離的數據，選擇坐標系統用于求解分離的數據，選擇坐標系統和單元類型，定義實常數和材料類型，和單元類型，定義實常數和材料類型，建立實體模型，并進行網格劃分。建立實體模型，并進行網格劃分。定義分析類型，輸入載荷數據，用有定義分析類型，輸入載荷數據，用有限元求解。限元求解。將求解結果以等值線圖形的形式顯示，將求解結果以等值線圖形的形式顯示，并以動