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第1章ANSYS基本介绍 有限元法是20世纪50年代在连续体力学领域——飞机结构的静力和动力特性分析中 应用的一种有效的数值分析方法。同时,有限元法的通用计算程序作为有限元研究的一个 重要组成部分,也随着电子计算机的飞速发展而迅速发展起来。在20世纪70年代初期, 大型通用的有限元分析软件出现了,这些大型、通用的有限元软件功能强大,计算可靠, 工作效率高,因而逐步成为结构分析中的强有力的工具。近20多年来,各国相继开发了很 多通用程序系统,应用领域也从结构分析领域扩展到各种物理场的分析,从线性分析扩展 到非线性分析,从单一场的分析扩展到若干个场耦合的分析。在目前应用广泛的通用有限 元分析程序中,美国ANSYS公司研制开发的大型通用有限元程序ANSYS是一个适用于微 机平台的大型有限元分析系统,功能强大,适用领域非常广泛。 ANSYS是在20世纪70年代由ANSYS公司开发的工程分析软件。开发初期是为了应 用于电力工业,现在已经广泛应用于航空、航天、电子、汽车、土木工程等各种领域,能 够满足各行业有限元分析的需要。 初期版本的ANSYS软件功能单一,使用不便,但随着几十年的发展到现在,ANSYS 的最新版本已经达到6.1(估计截稿时,最新版本有可能达到7.0),功能更加强大和完善, 操作和使用也更加的方便。图形用户界面(GUI)给用户学习和使用ANSYS提供了更加直 观的途径。而命令流方式给高级用户提供了更为灵活和高效的分析手段。同时,ANSYS提 供的强大和完整的联机说明和系统详尽的联机帮助系统,使用户能够不断深入学习并完成 一些深入的课题。 ANSYS软件主要包括三个模块:前处理模块,分析计算模块和后处理模块。前处理模 块提供了一个强大的实体建模及网格划分工具,用户可以方便地构造有限元模型;分析计 算模块包括结构分析(可进行线性分析、非线性分析和高度非线性分析)、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的耦合分析,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能力;后处理模块可将计算结果以彩色等值线显示、 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。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。 在结构分析方面,ANSYS6.1有以下的新特征: z周期对称结构模型的建立和分析更加灵活。 z增加了垫圈的模拟。 z增加了ANSYS-ADAMS的接口。 z增加了铸铁材料模型。 z改进了粘弹性分析功能。 z可以根据面积的大小决定网格划分的先后顺序。 z改进了接触分析的界面。 z引入了广义平面应变的单元和选项。 本章主要介绍关于ANSYS软件的一些基本概念以及ANSYS6.1的安装过程。 1.1ANSYS6.1的安装 ANSYS6.1的安装具有标准的Windows程序的安装过程,对于初学者,按照屏幕上的 提示一步一步安装即可。 ANSYS6.1可以安装于多种操作系统平台:WindowsMe、WindowsNT4.0(推荐Server Pack5)、Windows2000(推荐ServerPack3)、WindowsXP以及UNIX操作系统,建议 以Windos2000(Professional、Server均可)作为平台。本书以后的叙述默认的操作系统为 Windows2000。 1.1.1ANSYS6.1的硬件环境 ANSYS6.1对硬件的最小要求如下: z内存为128M。 z500M的可用硬盘空间。 z倍速的光盘驱动器。 z能够支持1024×768(色深为16位)分辨率的显示器和显卡。 z鼠标等定点设备。 z网络连接设备。 应该说明的是:这些要求是ANSYS6.1进行有限元计算的绝对最低要求。求解大型有 限元问题对于内存的需求和处理器速度的需求是没有止境的。因此,尽量选用配置更高、 速度更快的机器是很有必要的。为了获得较好的视觉效果,建议使用17英寸以上的显示器。 1.1.2ANSYS6.1的安装 ANSYS的协议服务器(LicenseServer)需要已经配置好的TCP/IP网络协议,本书不 打算介绍TCP/IP的配置,关于TCP/IP的配置请参考相关书籍,下文的叙述假定TCP/IP已 经正确配置。 下面介绍Windows2000系统下ANSYS6.1的安装。在启动安装程序前,最好先关闭 其他的Windows应用程序。此外用户还必须有管理员权限。 (1)在【我的电脑】或【资源管理器】中双击ANSYS6.1安装程序(Setup.exe), 即可开始标准安装过程。 (2)安装程序启动后,显示欢迎界面(如图1.1)和向导安装进程(如图1.2)。 图1.1ANSYS欢迎画面图