《ANSYS Workbench 16.0超級學習手冊》——第1章 ANSYS Workbench 16.0概述1.1 ANSYS軟體簡介

本節書摘來自異步社群《ansys workbench 16.0超級學習手冊》一書中的第1章，第1.1節,作者： 黃志新 更多章節内容可以通路雲栖社群“異步社群”公衆号檢視。

本章從總體上對ansys workbench 16.0自帶軟體包括結構力學子產品、流體力學子產品等進行概述，同時對ansys workbench 16.0最新整合的其他子產品進行簡單介紹，其中包括低頻電磁場分析子產品ansoft maxwell、多領域機電系統設計與仿真分析子產品ansoft simplorer、疲勞分析子產品ncode及複合材料模組化與後處理子產品acp等。同時，本章還以solidworks軟體為例，介紹workbench 16.0與常見的cad軟體進行內建的步驟及方法。

學習目标：

（1）了解ansys workbench軟體各子產品的功能；

（2）掌握ansys workbench軟體與solidworks軟體的內建設定；

（3）掌握ansys workbench平台的正常設定，包括機關設定、外觀顔色設定等。

ansys提供廣泛的工程仿真解決方案，這些方案可以對設計過程要求的任何場進行工程虛拟仿真。全球的諸多組織都相信ansys為它們的工程仿真軟體投資帶來最好的價值。

ansys軟體是融結構、流體、電場、磁場、聲場分析于一體的大型通用有限元分析軟體。由世界上最大的有限元分析軟體公司之一、美國ansys公司開發，它能與多數cad軟體接口，實作資料的共享和交換。

軟體主要包括3個部分：前處理子產品，分析計算子產品和後處理子產品。

（1）前處理子產品提供了一個強大的實體模組化及網格劃分工具，使用者可以友善地構造有限元模型。

（2）分析計算子產品包括結構分析（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、壓電分析以及多實體場的耦合分析，可模拟多種實體媒體的互相作用，具有靈敏度分析及優化分析能力。

（3）後處理子產品可将計算結果以彩色等值線顯示、梯度顯示、矢量顯示、粒子流迹顯示、立體切片顯示、透明及半透明顯示（可看到結構内部）等圖形方式顯示出來，也可将計算結果以圖表、曲線形式顯示或輸出。

ansys的特色功能如下。

（1）前後處理。

① 雙向參數互動的cad接口；

② 智能網格生成器；

③ 各種結果的資料處理；

④ 各種結果的圖形及動畫顯示；

⑤ 全自動生成計算報告。

（2）結構靜力分析（線性/非線性）。

（3）疊層複合材料（非線性疊層殼單元、高階疊層實體單元、tsai—wu失效準則、圖形化）。

① 非線性分析能力；

② 幾何非線性（大變形、大應變、應力強化、旋轉軟化、壓力載荷強化）；

③ 材料非線性（近70種非線性材料本構模型，含彈塑性、蠕變、黏塑性、黏彈性、超彈性、非線性彈性、岩土和混凝土、膨脹材料、墊片材料、鑄鐵材料等）；

④ 單元（或稱邊界/狀态）非線性；

⑤ 進階接觸單元（點對點接觸、點對面接觸、剛對柔面面接觸、柔對柔面面接觸、線性接觸（mpc）等，支援大滑移和多種摩擦模型，支援多場耦合接觸）。

（4）其他非線性單元（旋轉鉸接單元、彈簧－阻尼器單元、膜殼單元等）。

（5）動力學分析能力。

① 模态分析（自然模态分析、預應力模态分析、循環對稱模态、阻尼複模态、模态綜合分析）；

② 諧響應分析；

③ 瞬态分析（線性/非線性、多種算法）；

④ 響應譜和随機振動分析（單點譜、多點譜、功率譜）；

⑤ 轉子動力學分析。

（6）屈曲分析（線性屈曲、非線性屈曲、循環對稱屈曲分析）。

（7）進階對稱分析（循環對稱模态分析、循環對稱結構靜力分析、軸對稱、平面對稱和反對稱）。

（8）斷裂力學分析（應力強度因子、j積分、裂紋尖端能量釋放率）。

（9）通用疲勞分析。

（10）結構熱分析部分（professional）。

① 穩态溫度場（熱傳導、熱對流、熱輻射）；

② 瞬态溫度場（熱傳導、熱對流、熱輻射、相變）；

③ 管流熱耦合；

④ 支援複雜熱載荷和邊界條件；

⑤ 非線性特性（接觸傳熱、非線性材料）。

（11）耦合場分析部分及其他功能。

① 靜流體分析（流固耦合靜動力分析）。

② 聲學分析（聲波在各種聲學媒體中的傳播、聲波的反射和吸收（遠場））。

③ 耦合場分析。

（12）設計優化：多種優化算法、多種輔助工具。

（13）拓撲優化：拓撲形狀優化、拓撲頻率優化。

（14）機率設計系統（pds）。

① 10種機率輸入參數；

② 參數的相關性；

③ 兩種機率計算方法——蒙特卡羅法、響應面法；

④ 支援分布式并行計算；

⑤ 可視化機率設計結果。

（15）其他實用技術。

① p單元、子結構、子模型分析技術；

② 單元生死分析技術；

③ 專用單元（螺栓單元、真實截面梁單元、表面效應單元、軸對稱諧波單元等）。

（16）二次開發特征。

① ansys參數化設計語言（apdl）；

② 使用者可程式設計特性（upf）；

③ 使用者界面設計語言（uidl）；

④ 專用界面開發工具（tcl/tk）；

⑤ 外部指令。

（17）求解器：直接求解器、多種疊代求解器、特征值求解器。

（18）并行求解器。

① 分布式ansys求解器：包括兩個稀疏矩陣求解器（sparse和distributed sparse（直接求解器））、一個pcg求解器和一個jcg求解器。

② 代數多重網格求解器amg：支援多達8個cpu的共享式并行機（cpu每增加一倍，求解速度提高80%，對病态矩陣的處理性能優越）。