技術種類
CAE的技術種類有很多,其中包括有限元法(FEM,即FiniteElementMethod),邊界元法(BEM,即BoundaryElementMethod),有限差分法(FDM,即FiniteDifferenceElementMethod)等。每一種方法各有其套用的領域,而其中有限元法套用的領域越來越廣,現已套用於結構力學、結構動力學、熱力學、流體力學、電路學、電磁學等。ANSYS有限元軟體包是一個多用途的有限元法計算機設計程式,可以用來求解結構、流體、電力、電磁場及碰撞等問題。因此它可套用於以下工業領域:航空航天、汽車工業、生物醫學、橋樑、建築、電子產品、重型機械、微機電系統、運動器械等。
軟體主要包括三個部分:前處理模組,分析計算模組和後處理模組。
前處理模組提供了一個強大的實體建模及格線劃分工具,用戶可以方便地構造有限元模型;
分析計算模組包括結構分析(可進行線性分析、非線性分析和高度非線性分析)、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合分析,可模擬多種物理介質的相互作用,具有靈敏度分析及最佳化分析能力;
後處理模組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、曲線形式顯示或輸出。
軟體提供了100種以上的單元類型,用來模擬工程中的各種結構和材料。該軟體有多種不同版本,可以運行在從個人機到大型機的多種計算機設備上,如PC,SGI,HP,SUN,DEC,IBM,CRAY等。
開發套用
美國賓夕法尼亞州2006年6月2日訊息:作為最佳化產品研發流程的仿真技術及軟體的開發者和革新者,ANSYS公司(納斯達克股票代號:ANSS)今天發布ANSYS10.0新版本。新版本在性能、易用性、協同工作及耦合技術,如流固耦合,等方面有很大提高。10.0新版本是在9.0軟體的基礎上研發的,與其有很好的兼容性,將於7月正式投入市場。
延續了ANSYS一貫強大的耦合場技術,10.0版本為複雜的流固耦合(FSI)問題提供了更完善的解決方案。該版本整合了世界一流的應力分析和流體分析技術,形成了一套完整的FSI解決方案。通過適合於特定場要求的格線劃分,一個單一的幾何體可以套用於兩種場。該版本提供了有效地解決FSI動力學分析的信息交換功能。市場上沒有任何其他的FSI軟體可以提供如此強大的穩健性和高度的精確性分析。另外,該版本可以在多個機群進行並行處理解決超大模型。
“ANSYS10.0代表了最先進的CAE整合技術,較9.0有了顯著的提高”,ANSYS公司總裁兼執行長JimCashman說,“我們一直致力於拓展ANSYS仿真技術的廣度和深度,同時建立各種類型的仿真分析軟體的空前大連盟。得益於ANSYSWorkbench整合CAE技術的架構,我們創建了建模、仿真、分析、前後處理的一系列無縫連結。10.0新版本整合了世界上最優秀的結構、熱、流體等分析功能。”
ANSYS10.0加入了鏇轉機械和葉片設計工具,豐富了Workbench環境下的行業化功能。即ANSYSBladeModeler,一款針對鏇轉機械葉片構件的高效的三維設計工具;以及ANSYSTurboGrid,一款高質量的葉片設計六面體格線劃分工具。
“結合了ANSYSCFX和渦輪專用的前後處理CFD功能,10.0版本提供了渦輪機械設計和分析完整的解決方案,”ANSYS公司副總裁兼總經理ChrisReid說,“應力分析、計算流體動力學分析或流固耦合分析的模型可以直接建立,通過CAD系統連通性,可以把模型擴展到上下游部件,最終完成整個模型的分析。ANSYSWorkbench是提供此功能上獨一無二的環境,藉此空氣動力學工程師可以進行CFD設計,同時確認結構特徵。這將大幅度縮短設計流程。”
在機械套用領域,ANSYS10.0包括了ANSYSWorkbench下全部的熱瞬態分析功能。這不僅幫助用戶進行非常複雜的時域仿真,同時ANSYSWorkbench也可自動完成很多建模和求解工作。這樣可以輕鬆快速地求解設備在一定運行時間內的熱性能。
為了滿足日益增加的對大型複雜問題及時有效的分析需求,ANSYS10.0的並行求解器如今可增加了對CPU和通信技術的選擇餘地。除了支持Ethernet和GigabitEthernet,ANSYS10.0還支持Myrinet和InfiniBand。相對於以前的架構,ANSYS10.0能以最少的成本滿足高性能的機群計算。
本著以低成本硬體設備提供高性能解決方案的目標,ANSYSWorkbench現可支持WindowsXP64位機的AMD和EMT64晶片集。此項改革解決了許多用戶在Windows作業系統下運行大型模型所面臨的2GB記憶體限制。另外,它也使得ANSYS用戶不再需要寫硬碟就能完成整個求解,從而節約求解時間。
對於用戶,這將幫助他們更加經濟有效地解決大型模型問題,如那些低頻穩態和全瞬態電磁分析問題。ANSYS10.0並行求解器可以解決高於一億自由度的大型電磁問題,在CAE行業獨樹一幟。
在高頻電磁領域,10.0版本提供了一個新的模式連線埠。此連線埠大大簡化了積體電路(IC)、射頻識別(RFID)和射頻微機電系統(MEMS)等多種設備分析傳輸線連線埠的建模。標準算例顯示,利用此連線埠建模,可以顯著縮小模型尺寸,在保證精確的頻域計算結果前提下,節約30%到50%的求解時間和記憶體需求。
新版本增加了鏇轉機械的陀螺效應,它提高了ANSYS對渦輪機械和其他鏇轉結構的轉子動力學分析的能力。在耦合場領域,結構-熱-電磁三場耦合分析中增加熱彈阻尼(TED),一個在金屬、制陶及MEMS領域非常重要的內耗裝置。
ANSYS繼續Workbench主鏇律,提供我們的用戶可供選擇的全自動或個人控制的強大分析軟體。我們在核心的格線處理技術上有十足的增強,在ANSYSWorkbench各個應用程式間共享格線。另外,雙向參數互動的CAD接口的穩健性也得到了提高。ANSYS®ICEMCFD™10.0通過混合格線剖分新功能和CAD模型細節處理功能,提供了完整的一系列格線劃分工具以模擬真實世界,如汽車引擎罩下的散熱分析和汽車碰撞分析。
“ANSYS10.0是ANSYS跨出的又一大步,在每種場都是這樣,也包括各種場在ANSYSWorkbench的耦合,”ANSYS公司副總裁兼總經理MikeWheeler說,“沒有其他任何一家CAE公司可以與我們相匹敵,在一個單一的CAE環境下提供如此廣泛的解決方案。”
ANSYSDesignSpace
通過DesignSpace,設計工程師可以在產品設計階段對3DCAD中生成的模型(包括零件和裝配件)進行應力變形分析、熱及熱應力耦合分析、振動分析和形狀最佳化,同時可對不同的工況進行對比分析。ANSYS/DesignSpace擁有智慧型化的非線性求解專家系統,可自動設定求解控制,得到收斂解;用戶不需具備非線性有限元知識即可完成過去只有專家才能完成的接觸分析。
軟體優勢
對於特定的物理學領域,ANSYS的軟體可讓用戶能更深入地鑽研,從而解決更多種類的問題,處理更為複雜的情況。除了ANSYS外,沒有哪家工程仿真軟體供應商能提供如此深入的技術能力。
ANSYS的技術涵蓋多個學科領域。不論是需要結構分析、流體、熱力、電磁學、顯式分析、系統仿真還是數據管理,ANSYS的產品均能為各個行業的企業取得成功助一臂之力。ANSYS在所提供的工程仿真工具的廣度和數量上堪稱絕無僅有。
以真正耦合的方式使用ANSYS技術,開發工程師即可獲得符合現實條件的解決方案。綜合多物理場場產品組合能使用戶利用集成環境中的多個耦合物理場進行仿真與分析。
ANSYS的成套產品極具靈活性。不論是為企業中新手還是能手使用;是單套部署還是企業級部署;是首次通過還是複雜分析;是桌面計算、並行計算還是多核計算,這一工程設計的高擴展性均能滿足當前與未來的需求。ANSYS是唯一一家能提供客戶所需能力水平的仿真軟體供應商,而且能隨此類需求的發展無限擴展。
工程設計與開發可使用多種CAD產品、內部開發代碼、物料庫、第三方求解器、產品數據管理流程等其他工具。與那些刻板、僵化的系統不同,ANSYS的軟體具有開放性和適應性特性,能實現高效的工作流程。此外,其產品數據管理可使知識和經驗在工作組間與企業內的實現共享。
分析類型
1.結構靜力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並不顯著的問題。ANSYS程式中的靜力分析不僅可以進行線性分析,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,動力分析要考慮隨時間變化的力載荷以及它對阻尼和慣性的影響。ANSYS可進行的結構動力學分析類型包括:瞬態動力學分析、模態分析、諧波回響分析及隨機振動回響分析。
3.結構非線性分析
結構非線性導致結構或部件的回響隨外載荷不成比例變化。ANSYS程式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程式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,可使用這些功能分析複雜結構在空間中的運動特性,並確定結構中由此產生的應力、應變和變形。
5.熱分析
程式可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。
6.電磁場分析
主要用於電磁場問題的分析,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。還可用於螺線管、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的壓力和通過每個單元的流率。並且可以利用後處理功能產生壓力、流率和溫度分布的圖形顯示。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並包括對流換熱效應。
8.聲場分析
程式的聲學功能用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回響,研究音樂大廳的聲場強度分布,或預測水對振動船體的阻尼效應。
9.壓電分析
用於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回響。這種分析類型可用於換熱器、振盪器、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、諧波回響分析、瞬態回響分析
軟體主要包括三個部分:前處理模組,分析計算模組和後處理模組。
前處理
實體建模ANSYS程式提供了兩種實體建模方法:自頂向下與自底向上。自頂向下進行實體建模時,用戶定義一個模型的最高級圖元,如球、稜柱,稱為基元,程式則自動定義相關的面、線及關鍵點。用戶利用這些高級圖元直接構造幾何模型,如二維的圓和矩形以及三維的塊、球、錐和柱。無論使用自頂向下還是自底向上方法建模,用戶均能使用布爾運算來組合數據集,從而“雕塑出”一個實體模型。ANSYS程式提供了完整的布爾運算,諸如相加、相減、相交、分割、粘結和重疊。在創建複雜實體模型時,對線、面、體、基元的布爾操作能減少相當可觀的建模工作量。ANSYS程式還提供了拖拉、延伸、鏇轉、移動、延伸和拷貝實體模型圖元的功能。附加的功能還包括圓弧構造、切線構造、通過拖拉與鏇轉生成面和體、線與面的自動相交運算、自動倒角生成、用於格線劃分的硬點的建立、移動、拷貝和刪除。自底向上進行實體建模時,用戶從最低級的圖元向上構造模型,即:用戶首先定義關鍵點,然後依次是相關的線、面、體。
格線劃分
ANSYS程式提供了使用便捷、高質量的對CAD模型進行格線劃分的功能。包括四種格線劃分方法:延伸劃分、映像劃分、自由劃分和自適應劃分。延伸格線劃分可將一個二維格線延伸成一個三維格線。映像格線劃分允許用戶將幾何模型分解成簡單的幾部分,然後選擇合適的單元屬性和格線控制,生成映像格線。ANSYS程式的自由格線劃分器功能是十分強大的,可對複雜模型直接劃分,避免了用戶對各個部分分別劃分然後進行組裝時各部分格線不匹配帶來的麻煩。自適應格線劃分是在生成了具有邊界條件的實體模型以後,用戶指示程式自動地生成有限元格線,分析、估計格線的離散誤差,然後重新定義格線大小,再次分析計算、估計格線的離散誤差,直至誤差低於用戶定義的值或達到用戶定義的求解次數。
最新版本Ansys15.0
同級別的軟體還有ADINA、ABAQUS、MSC等,ADINA和ABAQUS在非線性計算功能方面比ANSYS強,ABAQUS沒有流體計算模組,ADINA不能做電磁分析但是ADINA是做流固耦合最好的軟體。
施載入荷
在ANSYS中,載荷包括邊界條件和外部或內部作應力函式,在不同的分析領域中有不同的表征,但基本上可以分為6大類:自由度約束、力(集中載荷)、面載荷、體載荷、慣性載荷以及耦合場載荷。
1、自由度約束(DOFConstraints):將給定的自由度用已知量表示。例如在結構分析中約束是指位移和對稱邊界條件,而在熱力學分析中則指的是溫度和熱通量平行的邊界條件。
2、力(集中載荷)(Force):是指施加於模型節點上的集中載荷或者施加於實體模型邊界上的載荷。例如結構分析中的力和力矩,熱力分析中的熱流速度,磁場分析中的電流段。
3、面載荷(SurfaceLoad):是指施加於某個面上的分布載荷。例如結構分析中的壓力,熱力學分析中的對流和熱通量。
4、體載荷(BodyLoad):是指體積或場載荷。例如需要考慮的重力,熱力分析中的熱生成速度。
5、慣性載荷(InertiaLoads):是指由物體的慣性而引起的載荷。例如重力加速度、角速度、角加速度引起的慣性力。
6、耦合場載荷(Coupled-fieldLoads):是一種特殊的載荷,是考慮到一種分析的結果,並將該結果作為另外一個分析的載荷。例如將磁場分析中計算得到的磁力作為結構分析中的力載荷。
後處理
ANSYS程式提供兩種後處理器:通用後處理器和時間歷程後處理器。1.通用後處理器也簡稱為POSTl,用於分析處理整個模型在某個載荷步的某個了步、或者某個結果序列、或者某特定時間或頻率下的結果,例如結構靜力求解中載荷步2的最後―個子步的壓力、或者瞬態動力學求解中時間等於6秒時的位移、速度與加速度等。
2.時間歷程後處理器也簡稱為PosT26,用於分析處理指定時間範圍內模型指定節點上的某結果項隨時間或頻率的變化情況,例如在瞬態動力學分析中結構某節點上的位移、速度和加速度從0秒到10秒之間的變化規律。
後處理器處理可以處理的數據類型有兩種:一是基本數據,是指每個節點求解所得自由度解,對於結構求解為位移張量,其他類型求解還有熱求解的溫度、磁場求解的磁勢等,這些結果項稱為節點解;二是派生數據,是指根據基本數據導出的結果數據,通常是計算每個單元的所有節點、所有積分點或質心上的派生數據,所以也稱為單元解。不同分析類型有不同的單元解,對於結構求解有應力和應變等,其他如熱求解的熱梯度和熱流量、磁場求解的磁通量等。
公司簡介
ANSYS,Inc.(NASDAQ:ANSS)成立於1970年,致力於工程仿真軟體和技術的研發,在全球眾多行業中,被工程師和設計師廣泛採用。ANSYS公司重點開發開放、靈活的,對設計直接進行仿真的解決方案,提供從概念設計到最終測試產品研發全過程的統一平台,同時追求快速、高效和和成本意識的產品開發。ANSYS公司和其全球網路的渠道合作夥伴為客戶提供銷售、培訓和技術支持一體化服務。ANSYS公司總部位於美國賓夕法尼亞州的匹茲堡,全球擁有60多個代理。ANSYS全球有1700多名員工,在40多個國家銷售產品。ANSYS公司於2006年收購了在流體仿真領域處於領導地位的美國Fluent公司,於2008年收購了在電路和電磁仿真領域處於領導地位的美國Ansoft公司。通過整合,ANSYS公司成為全球最大的仿真軟體公司。ANSYS整個產品線包括結構分析(ANSYSMechanical)系列,流體動力學(ANSYSCFD(FLUENT/CFX))系列,電子設計(ANSYSANSOFT)系列以及ANSYSWorkbench和EKM等。產品廣泛套用於航空、航天、電子、車輛、船舶、交通、通信、建築、電子、醫療、國防、石油、化工等眾多行業。
ANSYS中國是ANSYS,Inc.在中國的全資子公司,在上海,北京,成都和深圳設有分公司,負責ANSYS在整箇中國的業務發展和市場推廣。中國,ANSYS電子設計系列產品(原ANSOFT公司產品)由ANSYS中國直接負責市場、銷售與技術服務等。ANSYS機械和流體仿真設計產品以及ANSYSWorkbench和ANSYSEKM產品由渠道合作夥伴安世亞太科技有限公司(PeraGlobal)負責銷售與技術支持。
銷售排行
美通社匹茲堡訊—仿真驅動產品開發解決方案全球供應商ANSYS公司(納斯達克:ANSS)日前宣布,公司已經連續五年被《軟體》雜誌評選為世界最大的軟體和服務提供商。在軟體五百強評選中,ANSYS憑藉2010年5.802億美元的收入榮登第107名。軟體500強指數主要根據年收入來評選出世界最大的500家軟體和服務企業。評選依據是世界範圍內2010年或者2010年內最近的財務年度內實現的軟體和服務收入。軟體500強評選旨在幫助軟體買家、投資者和利益相關者進行更好的決策,評選指標包括來自軟體許可證、維護與支持、培訓和軟體相關服務與諮詢的收入。
ANSYS總裁兼執行長JimCashman表示:“對能夠連續第五年榮登《軟體》雜誌的500強榜單,我們倍感榮幸,尤其是在目前複雜多變的經濟環境下。在總體產品整合日漸成為企業高層戰略的當前形勢下,我們的穩步增長說明各行各業的機構正在戰略性地利用ANSYS工程仿真軟體實現更具競爭力的產品優勢。”
歷史版本
Ansys15.0發布於2013-12-08Ansys14.5發布於2012-11-30
Ansys14.0發布於2011-12-23
Ansys13.0發布於2010-03-08
Ansys12.0發布於2009-11-28
Ansys11.0發布於2008-12-20