ANSYS Structural通用结构力学分析

‍‍‍‍概述

‍‍ANSYS Structural是ANSYS产品家族中的结构分析模块，她秉承了ANSYS家族产品的整体优势，更专注于结构分析技术的深入开发。除了提供常规结构分析功能外，强劲稳健的非线性、独具特色的梁单元、高效可靠的并行求解、充满现代气息的前后处理是她的四大特色。

ANSYS Structure分析模块提供结构分析的完整工具，具有一般静力学、动力学和非线性分析能力以及复合材料、断裂、疲劳、优化等分析功能。

‍‍功能特色

高级CAD接口& 强大的网格划分工具

采用ANSYS的几何CAD模型解决方案，可以直接使用现有的CAD几何模型，无需转换成IGES或其他中间几何格式。 ANSYS软件向最流行的CAD系统提供双向的整合方案已逾10年。 ANSYS软件还直接整合到CAD中的菜单栏，这样就能从CAD系统中轻松地调用先进的ANSYS模拟技术。

由于ANSYS几何导入机制针对所有CAD系统都一样，用户可以灵活地在同时使用多个CAD软件的情况下在一个相同的计算模拟环境下工作。

复杂汽车刹车盘的全六面体网格

复杂发动机冷却套的高质量自动四面体网格

ANSYS协同仿真环境同样支持如IGES, Parasolid, ACIS(SAT)和STEP这样的中间文件格式，在使用各种CAD系统时可以方便输出成以上格式。

ANSYS提供了强大的自动网格划分工具---从四面体网格到全六面体网格，膨胀层网格和高质量壳网格。用户可以手动设定面尺寸或边尺寸大小，影响球和特征退化误差。

解决非线性问题的先进数值方法

有了单元和材料技术的坚实基础，ANSYS结构力学为各种应用提供了不同的先进的建模方法，有模态、谐响应、频谱、转子动力学、柔性多体动力学、模态综合、循环对称、分层分析、复合材料失效、断裂力学、网格自适应、二维重划、子模型、子结构、单元生死以及拓扑优化等及其他。

另外，ANSYS结构力学提供先进的功能，用户可以模拟各种物理现象，如热应力、机电、结构声学、质量扩散以及简单的热流体分析。

自动探测装配体的接触面

一旦几何模型被导入，ANSYS机械解决方案就会自动探测到装配体零部件之间的接触面并建立接触关系或者运动副。可以手动更改接触关系或者运动副的设置和选项，也可手动生成接触。对于柔性/刚体动力学的运动副也可以自动探测出。在仿真环境中，每种接触或者运动副关系都可以用软件中的图形工具轻松显示出来。

综合的单元技术

ANSYS单元技术功能强大，拥有一致的理论基础和最先进的算法。ANSYS结构力学软件提供了一个丰富的单元库，包括梁单元、管单元、板壳单元、实体单元、二维平面/轴对称单元和三维轴对称单元，这些单元有很广泛的适用性，可适用于复合材料、屈曲和坍塌分析、动力学分析和非线性分析。此单元库也包括特殊用途单元，如垫片单元、运动副单元、界面单元和复合材料的层单元。

这些单元具有优越的性能和全面的功能。它们也支持高级材料模型和网格重划方法，断裂力学和耦合场技术，也能适应分布式求解器处理需求。

求解器定制与脚本

通过用户自定义单元、用户自定义材料以及ANSYS参数化设计语言脚本等方法为用户提供了方便、灵活的定制功能，从而拓宽了机械解决方案的应用能力。

参数化设计语言是求解极其复杂结构力学问题的基础。另外，由于APDL可以提供许多便捷的特征，如参数、宏、分支。循环、重复和数组参数，工程师们可以运用APDL进行日常的任务自动分析，建立自己的参数模型，进行优化设计，自适应网格划分等。

强大的求解器功能

ANSYS结构力学解决方案提供了一个大型的先进求解器库，包括稀疏矩阵直接求解器、预条件共轭梯度迭代求解器(PCG)、雅可比共轭梯度求解器(JCG)等。另外，在大规模并行处理计算中，代数多重网格求解器和分布式PCG, JCG和稀疏矩阵求解器同样适用。

ANSYS的VT技术可以加快循环对称结构模态的计算速度，尤其是要求有大量的谐波指数时。像在谐响应分析中的扫频方法也得益于VT技术。一般获得到的加速比在3到10之间。采用相同的原理，瞬态热分析和非线性结构瞬态问题的某些类别在较短的时间也可以计算出分析结果。

广泛的材料模型库

在工程设计或工程分析时，了解并准确地描述材料性能是非常重要的。ANSYS提供了一个广泛的数学材料模型库，以帮助用户模拟各种材料的力学行为，如弹性、粘弹性、塑性、粘塑性、铸铁塑性、蠕变、超弹性、垫片和各向异性。这些本构模型可以用来模拟各种材料，如金属、橡胶、塑料、玻璃、泡沫、混凝土，生物组织和特殊合金材料。另外，ANSYS提供了一套曲线拟合工具，从而有助于获取这些材料模型的参数。

虚拟裂纹闭合技术可以计算二维连续单元和三位连续单元的能量释放率。二维单元也支持裂纹扩展模拟。

先进的后处理工具

ANSYS提供一套完整的后处理工具，来显示模型的云图或矢量图，以便来描述最后的结果（最大值、最小值及位置）。强大直观的切片技术使用户获得几何的给定部分之外的更多详细结果信息。所有的数据可以导出为文本数据或电子表格以便进一步的计算。静态和非线性或瞬态情况下，可以采用动画显示结果。任何结果或边界条件都可用于创建用户自定义图表。

体上的等值线

结果可以在几何的任何部分显示