ANSYS軟件概述及應(yīng)用的案例
ANSYS巖土工程專業(yè)功能概述 附ANSYS在土木工程中的應(yīng)用下載
作為ANSYS高級土木工程應(yīng)用插件，CivilFEM for ANSYS的主要專業(yè)功能可分為四個主要的應(yīng)用領(lǐng)域：
巖土工程
橋梁工程與土木工程非線性分析
高級預(yù)應(yīng)力混凝土分析與設(shè)計
NPP核電結(jié)構(gòu)分析與設(shè)計。
CivilFEM for ANSYS應(yīng)用于巖土工程領(lǐng)域的主要專業(yè)功能如下：
主要分析解決的專業(yè)問題，包括但不限于：
Earth Pressures 計算結(jié)構(gòu)受到的土壓力
Retaining wall 擋土墻設(shè)計
Seepage analysis 滲流分析
Slope Stability 邊坡穩(wěn)定性分析
Tunnel Design 隧道工程與地下工程
Hoek & Brown 失效準(zhǔn)則
Terrain initial stress 巖體初始地應(yīng)力計算
Foundation Pile樁/樁群基礎(chǔ)設(shè)計等
下載地址：ANSYS在土木工程中的應(yīng)用
展開 Ansys風(fēng)電行業(yè)應(yīng)用概述
風(fēng)機結(jié)構(gòu)
? 葉片：葉片質(zhì)量，剛度，失穩(wěn)、升力系數(shù)，阻力系數(shù)等
? 輪轂：強度、剛度、疲勞耐久、質(zhì)量、俯仰角等
? 齒輪箱：齒輪、軸承等部件優(yōu)化設(shè)計，整機靜態(tài)、NVH、動力學(xué)特性
? 發(fā)電機：電磁仿真、電磁載荷計算，定子、轉(zhuǎn)子、整機應(yīng)力、變形、模態(tài)、熱交換
? 電氣設(shè)備：散熱、EMI/EMC、結(jié)構(gòu)
? 塔筒：強度、剛度、疲勞耐久
? 塔基：海上載荷、地震分析
風(fēng)機類型（按傳動鏈分類）
風(fēng)機的工程挑戰(zhàn)
實現(xiàn)這些優(yōu)勢所需的仿真功能
轉(zhuǎn)子空氣動力學(xué)和聲學(xué)
葉片，機艙和塔架結(jié)構(gòu)設(shè)計
Power Generation and Transformation
風(fēng)場
控制系統(tǒng)及軟件
預(yù)測性維護和數(shù)字孿生
Proven Simulation Solutions For Wind Turbines
應(yīng)用案例
轉(zhuǎn)子空氣動力學(xué)和聲學(xué)
轉(zhuǎn)子空氣動力學(xué)
主要挑戰(zhàn)
? 提高轉(zhuǎn)子效率以最大限度地提高年發(fā)電量（AEP）
? 葉片形狀優(yōu)化，可根據(jù)安裝地點的風(fēng)量來定制設(shè)計
? 可靠的空氣動力學(xué)預(yù)測，用于主動控制策略
? 精確的氣動載荷計算可實現(xiàn)有效的結(jié)構(gòu)設(shè)計
這些挑戰(zhàn)涉及巨大的仿真復(fù)雜性
? 湍流模型的高精度和快速求解
? 高效且易于使用的嵌入式優(yōu)化工具
? 大型模型高性能計算支持
Ansys如何幫助應(yīng)對挑戰(zhàn)
? 靈活，快速的工作流程：Ansys Fluent中具有自動網(wǎng)格創(chuàng)建和最創(chuàng)新的MOSAICTM技術(shù)的端到端工作流程
? 內(nèi)置的優(yōu)化功能：輔助求解器可自動優(yōu)化葉片形狀
? 求解效率：破紀(jì)錄的高性能計算可擴展性更快地解決復(fù)雜問題
展開 服務(wù)器行業(yè)Ansys應(yīng)用概述
十多年來，優(yōu)飛迪科技在數(shù)字孿生、工業(yè)軟件尤其仿真技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)開發(fā)等領(lǐng)域積累了豐富的經(jīng)驗，并在這些領(lǐng)域擁有數(shù)十項獨立自主的知識產(chǎn)權(quán)。同時，優(yōu)飛迪科技也與國際和國內(nèi)的主要頭部工業(yè)軟件廠商建立了戰(zhàn)略合作關(guān)系，能夠為客戶提供完整的產(chǎn)品開發(fā)平臺解決方案。
優(yōu)飛迪科技技術(shù)團隊實力雄厚，主要成員均來自于國內(nèi)外頂尖學(xué)府、并在相關(guān)領(lǐng)域有豐富的工作經(jīng)驗，能為客戶提供“全心U+端到端服務(wù)”。
ZEMAX軟件技術(shù)應(yīng)用教程專題:典型照明系統(tǒng)設(shè)計周期的概述
Ansys Zemax國內(nèi)可靠代理商
光研科技南京有限公司是國內(nèi)可靠的光學(xué)軟件和儀器光電供應(yīng)商，提供企業(yè)定制化上門培訓(xùn)服務(wù)，承接各類光學(xué)設(shè)計項目，并有一系列自主編寫出版的光學(xué)設(shè)計書籍。公司擁有一支高素質(zhì)、高水平、實戰(zhàn)經(jīng)驗豐富的管理，銷售以及研發(fā)團隊，從成立到現(xiàn)在已經(jīng)為廣大企業(yè)，研究所以及高校提供了很多優(yōu)秀的產(chǎn)品和服務(wù)，是光電圈內(nèi)值得信賴的企業(yè)。追光逐夢，研以致用！以用戶的需求為起點，為客戶提供有價值的光學(xué)產(chǎn)品和服務(wù)一直都是光研科技南京有限公司的宗旨。
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《風(fēng)電行業(yè)Ansys應(yīng)用概述》現(xiàn)已開放領(lǐng)取
控制系統(tǒng)及軟件
6.1 系統(tǒng)設(shè)計和功能安全符合IEC 61508
6.2 復(fù)雜控制軟件的設(shè)計與生成
6.3 代碼早期錯誤檢測
7. 預(yù)測性維護與數(shù)字孿生
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《醫(yī)療器械行業(yè)Ansys應(yīng)用概述》現(xiàn)已開放領(lǐng)取
一、 醫(yī)療器械行業(yè)概述
二、 醫(yī)療器械設(shè)計過程中的難點與解決方案
1 血管支架
1.1設(shè)計中的難點
1.2 Ansys技術(shù)方案
1.3 推薦Ansys模塊
2 血液泵
2.1 設(shè)計中的難點
2.2 Ansys技術(shù)方案
2.3 推薦Ansys模塊
3. 骨骼植入
3.1 設(shè)計中的難點
3.2 Ansys技術(shù)方案
3.3 推薦Ansys模塊
4. 智能材料庫
4.1 設(shè)計中的難點
4.2 Ansys技術(shù)方案
4.3 推薦Ansys模塊
5. 核磁共振設(shè)備安全
5.1設(shè)計中的難點
5.2Ansys技術(shù)方案
5.3 推薦Ansys模塊
6. 干粉吸入劑
6.1 設(shè)計中的難點
6.2 Ansys技術(shù)方案
6.3 推薦Ansys模塊
7.
展開 基于Tribo-X inside ANSYS的滑動軸承混合潤滑應(yīng)用概述
Tribo-X inside ANSYS具有考慮滑動軸承處于混合潤滑階段性能分析計算能力，開啟混合潤滑高級項 “Mixed Lubrication”功能即可以將其作為高級邊界條件添加到滑動軸承性能的計算分析中，如圖1所示。
圖1
混合潤滑的考慮可以建立在軸承體彈性變形的軸承分析基礎(chǔ)上（EHD），一個3油楔滑動軸承分析目錄樹如圖2所示：軸承分析的剛度信息由靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析確定，考慮軸承設(shè)計、材料、支撐和網(wǎng)格等；
軸承表面和軸之間的幾何尺寸和間隙在CAD模型中進行定義，Tribo-X自動檢測幾何尺寸和這個間隙；壓力邊界條件用來定義潤滑油的供應(yīng)區(qū)域，幾何形狀可以是任意的，因此任何類型的潤滑供應(yīng)都是可以定義的，潤滑油供應(yīng)區(qū)域的單元尺寸應(yīng)定義得足夠小，幾何形狀選擇尺寸范圍內(nèi)包含至少3個單元；
此外，潤滑屬性用來定義潤滑劑的材料性質(zhì)，操作條件用來定義滑動軸承負荷、速度或軸是否對準(zhǔn)的條件，湍流工具允許考慮潤滑間隙內(nèi)的湍流行為，通常紊流會導(dǎo)致更高的承載能力，并伴隨著摩擦的增加。
圖2
限于本文著重點，以下不再針對Tribo-X基本分析流程進行介紹，僅對混合潤滑的設(shè)置和技術(shù)進行簡要說明。
圖3
一般情況下軸與滑動軸承啟動到工作平衡的過程的摩擦可以分為三個階段，邊界摩擦階段、混合摩擦階段、流體摩擦階段。如圖3所示，邊界摩擦階段在低轉(zhuǎn)速、低粘度、高負荷或低潤滑條件下發(fā)生，承載能力來自于套管和軸的粗糙表面的接觸，高摩擦系數(shù)；
當(dāng)軸與軸承表面的間隙高度低于一定極限值時，軸與軸承處于混合摩擦階段，摩擦表面沒有完全分離，固相摩擦和流體摩擦同時存在；處于流體摩擦階段摩擦表面完全分離，有足夠的周向速度，承載能力完全由流體動力壓力實現(xiàn)。
展開 ANSYS Topology Optimization拓撲優(yōu)化技術(shù)在輕量化設(shè)計應(yīng)用概述
圖1
ANSYS Topology Optimization拓撲優(yōu)化模塊能夠結(jié)合ANSYS Mechanical進行強度和頻率兩種分析下的拓撲優(yōu)化分析計算，強大的SpaceClaim Direct Modeler能夠繼拓撲優(yōu)化之后對于較為粗陋的刻面片體結(jié)構(gòu)完成光順化處理，STL文件生成直接送入3D增材打印機進行打印滿足輕量化設(shè)計需求。
同時SpaceClaim Direct Modeler先進強大的建模技術(shù)、修復(fù)技術(shù)能使工程師根據(jù)光順后的外觀進行建模重構(gòu)獲得三維造型設(shè)計，高級蒙皮功能技術(shù)能夠最大化保留拓撲優(yōu)化結(jié)構(gòu)形貌，這些都極大滿足了復(fù)雜裝配體結(jié)構(gòu)安裝、定位、配合、功能等需求。如圖1所示，為某機械手臂結(jié)構(gòu)拓撲優(yōu)化與光順化示例。
輕量化設(shè)計之后，可以考慮重構(gòu)建模和刻面片直接光順化兩種技術(shù)，直接用于實際產(chǎn)品仿真設(shè)計驗證和制造使用，限于筆者個人運用軟件能力和認知偏見，重構(gòu)幾何模型同直接刻面光順化模型相比：前者更易對新方案設(shè)計跟隨修改，有限元驗證計算過程的網(wǎng)格劃分和加載設(shè)置等控制也相對簡單，一般整體外觀不違和，能夠采用增材、CNC以及傳統(tǒng)其他加工方法；后者會擁有更流暢的幾何過渡轉(zhuǎn)角，造型更為新穎，能一定程度降低應(yīng)力集中，但其他配合結(jié)構(gòu)設(shè)計變更后，更新拓撲光順化幾何設(shè)計相對較為困難，一般由增材制造完成產(chǎn)品制造。
本文以筆者業(yè)余時間所做的一些拓撲優(yōu)化及后拓撲處理后的簡單實例為素材，簡述ANSYS Topology Optimization一般使用過程，限于本文篇幅不對有限元分析過程、SpaceClaim Direct Modeler拓撲后處理過程進行說明，僅對拓撲優(yōu)化的一些約束、目標(biāo)等進行簡要介紹。
限于水平有限，錯誤必然很多，嚴禁直接套用于企業(yè)產(chǎn)品分析使用，以免造成重大事故和不必要的財產(chǎn)損失。僅作為自學(xué)、初學(xué)者交流學(xué)習(xí)作用。
展開 ANSYS Mechanical在多體運動學(xué)分析中Jiont工具的應(yīng)用概述
關(guān)于接觸對關(guān)系詳細內(nèi)容，請參閱前期稿件《ANSYS Mechanical非線性接觸功能基礎(chǔ)概述》一文，不再累述。對于剛?cè)狁詈嫌嬎悖佑|算法的計算量還是非常龐大的，同時需要考慮非線性收斂的問題。
C. 約束方程
可以通過圖12所示的約束方程建立零件之間的相對關(guān)系，例如齒輪機構(gòu)的嚙合的接觸運動約束方程建立傳動比進行控制。
圖12
04 剛體與剛?cè)狁詈戏治鲚d荷控制
ANSYS Mechanical采用【Rigid Dynamic Analysis】模塊進行剛體動力學(xué)分析，通過輸出和輸入Motion Load至靜力學(xué)分析模塊【Static Analysis】，能夠計算單個零件的靜力學(xué)響應(yīng)。
剛?cè)狁詈戏治隹梢圆捎谩維tatic Structural】或【Transient Structural】直接進行分析，對不需要計算強度或剛度的幾何結(jié)構(gòu)考慮剛性行為設(shè)置，計算過程模擬各時間載荷下柔性結(jié)構(gòu)的力學(xué)行為。
以上兩者都可以采用Joint Load載荷施加，配合對應(yīng)分析求解載荷設(shè)置完成運動施加過程。
A. Joint Load載荷施加
以上求解模塊均可以通過插入Joint Load來進行運動載荷的施加。支持常值、表格數(shù)據(jù)以及函數(shù)的方法進行載荷添加，如圖13所示。
圖13
B.
展開 CAE軟件概述和主要的有限元分析軟件
CAE軟件通常可分為分析軟件和行業(yè)專用軟件。它從功能上可分為求解器軟件和前后處理軟件。從應(yīng)用方向和領(lǐng)域上有可以分為主要面向結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的有限元分析（FEA）軟件和針對流體力學(xué)領(lǐng)域的計算流體力學(xué)分析（CFD）軟件，以及解決多物理場耦合問題的多場耦合分析軟件。通用軟件是可以對多種類型的產(chǎn)品和工程問題的物理力學(xué)性能進行分析，模擬，預(yù)測，評價和優(yōu)化，以實現(xiàn)產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新的軟件，它以覆蓋的應(yīng)用范圍廣而著稱。通用軟件可以說是琳瑯滿目，目前在國際上被市場認可的通用FEA軟件主要包括：美國MSC公司的MSC.NASTRAN, MSC.MARC, MSC.DYTRAN, MSC.ADAMS. MSC.FATIGUE. 美國ANSYS公司的ANSYS， AUTODYN, 法國DASSAULT SYSTEMS公司的ABAQUS， 美國LSTC公司的LS-DYNA， 美國NEI公司的NEiNASTRAN， 比利時SAMTECH公司的SAMCEF，美國ADINA公司的ADINA， 法國ESI公司的PAMCRASH， 美國Altair公司的OPTISTRUC， RADIOSS和美國EDS公司的I-DEAS等。這些軟件都有著各自的特點，在行業(yè)內(nèi)，一般將其分為線性分析軟件， 一般非線性分析軟件和顯式高度非線性分析軟件。例如，NASTRAN, ANSYS, SAMCEF/LINEAR都在線性分析方面具有自己的優(yōu)勢； 而MARC， ABAQUS, SAMCEF/MECANO和ADINA則在非線性分析方面各具特點。其中，MARC和ABAQUS被認為是最優(yōu)秀的非線性求解軟件；SAMCEF/MECANO在彈性體和剛體耦合非線性分析方面見長；LS-DYNA. MSC.DYTRAN. ABAQUS/EXPLICIT.
展開 ANSYS和ANSYS_FE-SAFE軟件的工程應(yīng)用及實例
ANSYS和ANSYS_FE-SAFE軟件的工程應(yīng)用及實例
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沖壓工業(yè)機器人應(yīng)用技術(shù)概述
工業(yè)機器人的應(yīng)用，不僅大幅提升生產(chǎn)安全等級、提高了生產(chǎn)效率，同時也降低了生產(chǎn)成本。
以往機器人示教編程為人工純手動添加，每一條指令，每一個IO都必須考慮周全，逐條編寫，稍有不慎，就可能遺漏或是錯編，極易出現(xiàn)意外，操作人員壓力大。那么，有沒有便捷而又安全的編程方法？
1.模板式編程
點擊生成即可創(chuàng)建模板程序，用戶只需修改程序中對應(yīng)的點坐標(biāo)，使之與實際生產(chǎn)所需位置匹配即可完成編程。極大的節(jié)約編程時間，將因編程錯誤而導(dǎo)致意外的幾率降到最低。
不同生產(chǎn)線上存在多種機器類型，如齒輪沖床、氣動沖床、油壓機等。
【JY】Abaqus殼單元概述與應(yīng)用（一）
而TRANSFORM 定義節(jié)點的局部坐標(biāo)系，集中載荷和邊界條件被應(yīng)用在局部坐標(biāo)系中。所用節(jié)點的輸出，如位移，也默認為基于局部的坐標(biāo)系。
2 殼單元選擇策略與應(yīng)用場景
2.1 殼單元與實體單元的選擇比較
在決定使用殼單元還是實體單元時，應(yīng)考慮以下因素：
結(jié)構(gòu)幾何特征：殼單元適用于模擬有一維尺寸（厚度）遠小于另外兩維尺寸，且垂直于厚度方向的應(yīng)力可以忽略的結(jié)構(gòu)。如果結(jié)構(gòu)的厚度與其他尺寸相比并不顯著較小，或者需要考慮厚度方向的應(yīng)力分布，則應(yīng)考慮使用實體單元。
分析目標(biāo)：如果分析目標(biāo)是結(jié)構(gòu)的整體變形、應(yīng)力分布及屈曲特性，殼單元通常足夠。如果需要精確模擬厚度方向的應(yīng)力分布或?qū)娱g應(yīng)力，則應(yīng)使用實體單元或連續(xù)殼單元。
計算效率：殼單元由于將三維問題簡化為二維分析，計算效率通常高于實體單元，特別是對于大型復(fù)雜模型。然而，對于某些復(fù)雜問題，如高度非線性或接觸問題，殼單元可能需要更精細的網(wǎng)格才能達到與實體單元相當(dāng)?shù)木取?材料特性：對于復(fù)合材料層合板，Abaqus 提供了常規(guī)殼、連續(xù)殼和連續(xù)實體三種建模方法。常規(guī)殼方法適用于薄殼結(jié)構(gòu)，連續(xù)殼方法適用于中等厚度結(jié)構(gòu)并能更好地模擬層間剪切變形，而連續(xù)實體方法則適用于無法忽略法向應(yīng)力或需要求解精確層間應(yīng)力的情況。
2.2 不同殼單元類型的選擇策略
針對不同的工程應(yīng)用，殼單元的選擇策略如下：
一般殼單元：線性、有限薄膜應(yīng)變、四邊形殼單元（S4R）是較完備的而且適合于普通范圍的應(yīng)用；線性、有限薄膜應(yīng)變、三角形殼單元（S3R）可作為通用的殼單元來應(yīng)用。由于在單元內(nèi)部近似為應(yīng)變場，精細的網(wǎng)格劃分可用于求解彎曲變形和高應(yīng)變梯度。
薄殼單元：對于一般的小變形薄殼，四邊形或三角形的二次殼單元是很有效的。它們對剪力自鎖和薄膜鎖死不敏感。
展開 通用機械行業(yè)仿真應(yīng)用概述
根據(jù)應(yīng)用主要分為民用鍋爐和工業(yè)鍋爐，其中工業(yè)鍋爐由于其設(shè)計用途及安全水平要求，其技術(shù)要求遠高于民用鍋爐，廣泛的用于電站、船舶、機車和石化、工礦企業(yè)。
工業(yè)鍋爐一般設(shè)計大型化、燃燒充分、蒸汽溫度高、壓力大，一旦發(fā)生事故則會造成較大的經(jīng)濟財產(chǎn)和生命損失。因此其安全性、效率及可靠性要求方面均比較高。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，計算機仿真在鍋爐設(shè)計生產(chǎn)中發(fā)揮出愈來愈重要的作用，在燃燒效率（燃燒充分性）分析，鍋爐結(jié)構(gòu)及熱分析（強度、穩(wěn)定性、抗震、傳熱），鍋爐疲勞等方面應(yīng)用都很廣泛。
鍋爐領(lǐng)域相關(guān)應(yīng)用
鍋爐及部件的應(yīng)力和疲勞分析
鍋爐爐內(nèi)燃燒仿真分析
低NOX燃燒器設(shè)計與運行問題的仿真分析
流化床鍋爐內(nèi)部流化特性研究
流化床鍋爐關(guān)鍵零部件設(shè)計問題
鍋爐制造工藝成形仿真
鍋爐相關(guān)仿真軟件模塊
幾何與網(wǎng)格處理工具：ANSYS DesignModeler、ICEM CFD
結(jié)構(gòu)仿真分析：Ansys Mechanical
疲勞壽命分析：ANSYS nCode DesignLife
鑄造工藝仿真分析：NovaCast
鍛造及熱處理仿真分析：DeForm
流體仿真分析：Ansys Fluent/CFX
燃燒和化學(xué)反應(yīng)：CHEMKIN
設(shè)計優(yōu)化分析：Ansys DesignXplorer
優(yōu)化、可靠性和魯棒性分析：OptiSLang
多學(xué)科優(yōu)化和拓撲優(yōu)化：VR&D Gensis
作業(yè)調(diào)度與高性能計算：PERA.Grid、ANSYS HPC
協(xié)同仿真環(huán)境及仿真流程與數(shù)據(jù)管理：ANSYS Workbench、EKM
展開 【JY】Abaqus“殼”單元概述與應(yīng)用（二）——固體殼單元
Abaqus 作為主流的有限元分析軟件，提供了多種固體殼單元類型以滿足不同工程需求。連續(xù)實體殼單元 (CSS8)、非協(xié)調(diào)元 (C3D8I) 和連續(xù)殼單元 (SC8R) 是 Abaqus 中常用于復(fù)合材料和薄壁結(jié)構(gòu)分析的三種單元類型，各自具有獨特的理論基礎(chǔ)和適用場景。
相關(guān)閱讀：
【JY】Abaqus殼單元概述與應(yīng)用（一）
除了上述采用類實體單元的“殼”單元外，還有完全的殼單元，如S4R 單元，是 Abaqus 中最常用的常規(guī)殼單元之一，為 4 節(jié)點減縮積分殼單元，基于經(jīng)典殼理論，適用于各類薄壁結(jié)構(gòu)的線性與非線性分析，尤其在大變形和接觸問題中表現(xiàn)穩(wěn)定，將該單元作為對比基準(zhǔn)，對上述實體類“殼”單元進行對比分析。
本文旨在對這三種單元類型進行深入比較研究，從理論基礎(chǔ)、自由度、材料本構(gòu)、積分方案、閉鎖敏感性、計算成本等多個維度展開分析，為工程實踐中的單元選擇提供參考。特別是針對復(fù)合材料分析、金屬薄壁結(jié)構(gòu)模擬以及混合建模等應(yīng)用場景，探討這三種單元的適用性差異，并分析它們在幾何非線性情況下的計算成本和精度表現(xiàn)。
單元類型基本原理與特點
2.1 連續(xù)實體殼單元 (CSS8)
連續(xù)實體殼單元 (CSS8) 是一種介于 C3D8I (非協(xié)調(diào)元) 和 SC8R (連續(xù)殼單元) 之間的特殊一階單元，由 Vu-Quoc 和 Tan 于 2003 年提出，后集成于 SIMULIA 2017 及以后的版本。它是一種三維單元，具有以下基本特點：
幾何與自由度：CSS8 為 8 節(jié)點六面體單元，僅有位移自由度 (無轉(zhuǎn)動自由度，與實體單元一致)，與實體單元混合建模時易于處理連接過渡。這種單元設(shè)計使其能夠在保持實體單元三維應(yīng)力求解能力的同時，具有類似殼單元的高效性。
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