ANSYS

一、ANSYS 简介

ANSYS 是美国 ANSYS 公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，在全球计算机辅助工程（CAE）软件领域中发展迅猛。它能与多数计算机辅助设计（CAD）软件，如 Creo、AutoCAD 等实现数据共享和交换，为工程设计与分析提供便利。从 1970 年成立发展至今，功能不断拓展，起初仅提供结构线性分析和热分析，如今已可求解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等多方面问题。

二、功能特点

（一）多物理场分析

结构分析：具备处理线性、非线性以及高度非线性分析的能力。能够精准模拟各种结构在不同荷载（如压力、拉力、振动等）作用下的应力、应变和位移情况，助力工程师评估结构的强度和稳定性。

流体动力学分析：用于深入研究流体的流动、传热以及传质现象。例如在汽车发动机的冷却系统设计中，可模拟冷却液的流动路径和散热效果，优化冷却系统性能。

电磁场分析：可对电场、磁场以及电磁感应等问题进行求解。在电子产品设计中，如手机天线、变压器等，分析其电磁性能，确保产品符合电磁兼容性标准。

声场分析：能够模拟声音的传播、反射和吸收。在建筑声学设计中，预测室内的声学效果，减少回声和噪音干扰。

多场耦合分析：支持结构与流体、流体与电磁、结构与热传导等多种多物理场的耦合仿真。例如在航空发动机设计中，考虑高温燃气（流体）与涡轮叶片（结构）之间的热 - 结构耦合作用，更真实地模拟发动机的工作状态。

（二）几何建模与处理

创建几何体：提供丰富多样的创建方法，包括直接绘制简单几何形状（如长方体、圆柱体等），导入 CAD 软件创建的复杂模型，以及通过参数化建模实现模型的快速修改和优化。

几何编辑：拥有众多实用的几何编辑工具，可对几何体进行裁剪、平移、旋转、缩放等操作，满足不同设计阶段对模型的调整需求。

（三）材料定义

材料库：内置海量的材料库，涵盖常见的金属（如钢铁、铝合金）、塑料（如聚乙烯、聚碳酸酯）、橡胶等各类材料的属性，方便用户快速选择和使用。

自定义材料：允许用户根据特殊需求自定义材料的属性，如复合材料的特性，以适应特殊工程场景的分析。

（四）网格划分

拥有多种先进的网格划分算法和工具，可根据模型的复杂程度、分析精度要求以及计算资源限制，灵活选择合适的划分方法，如四面体网格、六面体网格等，确保计算精度和效率的平衡。

（五）优化与参数分析

优化功能：通过自动化搜索和优化算法，对设计进行多参数优化，帮助工程师快速找到最佳设计方案，提升产品性能和质量。

参数分析：能够快速评估不同参数对设计性能的影响，生成直观的分析图表（如参数 - 性能曲线），便于工程师了解各参数的敏感度，有针对性地进行参数调整。

三、软件特点

一体化集成：是唯一实现前后处理、求解及多场分析统一数据库的一体化大型 FEA 软件，用户无需在不同软件或模块之间频繁切换和数据转换，提高工作效率和数据准确性。

多平台支持：支持在异种、异构平台上实现网络浮动，不同平台上用户界面统一，数据文件完全兼容，方便团队成员在不同设备和操作系统上协同工作。

并行计算能力：具备强大的并行计算功能，支持分布式并行及共享内存式并行，可显著缩短大规模计算任务的求解时间，提高工作效率。

用户开发环境良好：提供 ANSYS 参数设计语言（APDL）等丰富的二次开发工具，用户可根据自身需求进行自动化分析流程开发、定制化功能扩展等。

四、应用领域

航空航天：用于飞机机翼、机身结构的强度分析，发动机的热 - 结构耦合分析，以及飞行器的气动性能优化等，确保飞行器的安全性和高性能。

汽车：在汽车碰撞安全性分析、空气动力学优化、发动机冷却系统设计以及噪音振动控制等方面发挥重要作用，帮助汽车制造商提升产品竞争力。

能源：在石油开采设备的结构分析、核电站的热 - 结构分析、风力发电机的气动和结构分析等方面广泛应用，保障能源设施的安全稳定运行。

电子：用于电子产品的散热分析、电磁兼容性设计等，如手机芯片的热分析，确保电子产品在紧凑空间内的性能稳定。

机械制造：对机械零件的强度、刚度进行分析，优化机械结构设计，提高产品可靠性和使用寿命。