關鍵詞:ANSYS;建模;結構分析;應用 

　　在計算機技術飛速發(fā)展的今天,一批大型工程有限元分析軟件得到了迅速發(fā)展,其中,ANSYS以它獨具的極大分析功能在世界范圍內已經(jīng)成為土木建筑行業(yè)分析軟件的主流。通過ANSYS可以進行結構靜力分析、結構動力分析等,可以繪制受力分析圖,如:彎矩圖、剪力圖等,可以顯示結構受荷載作用下的位移和變形圖等。現(xiàn)就此簡要介紹如下: 　 

　　1ANSYS簡介  

　　ANSYS是融結構、熱傳導、流體力學、電磁學、聲學、生物力學、爆破分析于一體的大型通用有限元工程分析軟件。是由美國著名力學專家John Swanson博士于1970年創(chuàng)建發(fā)展起來的,總部設在美國賓西法尼亞洲的匹茲堡,目前是世界CAE行業(yè)最大的公司。 

　　ANSYS軟件功能主要包括三個部分:前處理模塊,分析計算模塊和后處理模塊。前處理模塊提供了一個強大的實體建模及網(wǎng)格劃分工具,用戶可以方便地構造有限元模型;分析計算模塊包括結構分析(可進行線形分析、非線形分析和高度非線形分析)、流體動力學分析、電磁場分析、聲場分析、壓電分析以及多物理場的耦和分析,可模擬多種物理介質的相互作用,具有靈敏度分析及優(yōu)化分析能力;后處理模塊可將計算結果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示粒子流跡顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示(可看到結構內部)等圖形方式顯示出來,也可將計算結果以圖表形式顯示或輸出。 　 

　　2基于ANSYS進行靜力分析的要點及步驟  

　　2.1 建模 

　�、俣�義單元屬性等:在建立ANSYS實體模型和劃分網(wǎng)格之前,需要一些準備工作,包括指定工程名稱和分析標題、定義單位、選擇分析的學科、定義單元類型、定義實常數(shù)、材料屬性等。ANSYS單元庫中有超過150種不同的單元類型,用來模擬工程中的各種結構和材料。每個單元都有特定的編號和一個標識單元類型的前綴。對于結構靜力分析,常見的單元有LINK1(平面連桿單元)、LINK8(空間連桿單元)、BEAM3(平面梁單元)、BEAM4(空間梁單元)等。如:本例選用平面梁單元BEAM3。②構建結構模型及劃分網(wǎng)格:有限元分析中,各單元之間是通過節(jié)點相互連接起來的,計算過程和得出的結果也是以節(jié)點的相關量予以表示,而單元內的相關量則由選定的數(shù)學插值公式計算得出。為此節(jié)點定義是有限元分析中重要的環(huán)節(jié)。ANSYS應用程序的用戶可通過交互式和非交互式(用戶界面菜單和命令形式),并利用該程序的許多技巧,很快建立起計算模型各節(jié)點的位置。對于桿系結構、組合梁結構,也就是運用材料力學、結構力學知識求解的問題,多采用直接法(通過連接節(jié)點形成單元)構建有限元模型;對于實體結構,如板、殼等,多采用間接法(采用與一般CAD軟件類似的方法構建結構實體模型,然后調用ANSYS的內置程序自動劃分網(wǎng)格形成有限元模型)。 

　　當節(jié)點建立完后,必須選用適當?shù)膯卧獙⒏鞴?jié)點有機地連接起來,形成有限元的分析單元,并確立單元相關的性質。如單元形狀、材料性質、幾何尺寸等。 

　　2.2 施加荷載并求解 

　　ANSYS中有不同的方法施加負荷以達到分析的目的。負荷可分為邊界條件和實際“外力”兩大類。相應不同的元素定義,相對于種類繁多的負荷情況,ANSYS靈活多樣,都運用自如。 

　　2.3 提取評價和分析結果 

　　豐富的ANSYS對結果處理建立了有效的方法。不但把單元的相關結果用數(shù)值表示出來,還可以將各量之間的關系及前后結構形狀,以表格、圖形的形式顯示出來。在ANSYS后置處理中,用戶可以檢查結果的收斂性,了解所分析結果的一些基本行為,進行誤差分析等等。  

　　3在力學中的應用舉例  

　　已知剛架結構形式如圖示,AC=5m,CB=8m。分布力q=6KN/m。橫截面面積=0.25m2,面積矩=0.0052m4,梁高=0.5m。材料彈性模量=80E9 KN/m2,泊松比=0.33。確定剛架的內力并繪制內力圖。 

　　軟件計算分析結果圖表附后(在此僅例舉了分析結果的部分內容):　　 

　　4結語 　 

　　總之,ANSYS的學習和應用,不但可解決許多工程計算問題,進行有效的輔助設計,特別在新產(chǎn)品開發(fā)中,靈活快捷,而且精度高,速度快,可節(jié)約大量的產(chǎn)品試制,試驗經(jīng)費。在學校引進該應用程序,對于提高學生智力,開拓學生視野,適應市場經(jīng)濟的競爭都有著十分重要的意義。以上實例,僅表明ANSYS在結構分析中的一點應用。其實其復蓋范圍之廣,應用領域之多,幾乎可涵蓋理工科學校的所有專業(yè)。今后的實踐將表明,ANSYS在教育領域的應用將會使某一領域的教育狀況發(fā)生質的變化。  

　　參考文獻: 

　　[1]任重.ANSYS實用分析教程[M].北京:北京大學出版社,2003. 

　　[2]李皓月,周田朋,劉相新.ANSYS工程計算應用教程[M].北京:中國鐵道出版社,2003. 

　　[3]羅高作,王平.ANSYS及結構分析應用[J].黃石高等�？茖W校學報,2002(3).