ANSYS作业一

一、简述什么是有限元分析方法？

有限元分析方法是随计算机发展起来，在计算数学、计算力学和计算工程科学领域的先进计算方法。其就是将复杂结构假设离散为有限数目的单元组合体，对复杂结构的物理性用离散法进行分析得出的近似结果来代替复杂计算，解决理论分析无法解决的问题。有限元分析计算法已广泛应用，并开发出通用和专用软件，如ansys、msc/nastran等。

有限元软件的前处理器，使用计算机视窗、图形技术和交互式操作方式等，建模效率高，特别是非线性问题的求解能力强。有限元软件的后处理器，用户容易获得和处理数值计算结果，并可利用图形功能进行深层次再加工。一般有限元分析软件支持工业数据/几何模型交换标准，与cad设计系统或cad/cae/cam互留单向或双向接口。

有限元软件有多种操作系统版本，例如unix、windows/nt操作系统等，同时支持多种硬件平台。其中ansys功能强、操作方便、硬件适应性较好，与常用的cad软件具有良好接口等优点。

二、ansys程序有限元分析工作分哪几个阶段？

ansys的功能包括：结构分析、结构非线性分析、热分析、电场分析、压电分析、电磁场分析、耦合场分析、流体流动分析、ansys的材料与单元库等。

ansys有限元分析软件将有限元分析、优化设计和计算机图形学相结合，能够同时分析高阶多物理场耦合量及各独立物理场量，包括各种结构的静、动力线性或非线性分；温度场的稳态或瞬态分析以及相变；计算流体动力学分析；声学分析和电磁分析。此外还提供目标设计优化、拓扑优化、概率有限元设计、二次开发技术等先进技术。

1）前处理阶段：ansys有较强的前处理功能，能建立机体这类复杂模型，利用smartsize功能，自动处理不规则形状，其材料、单元库丰富，能定义各种材料（各向同性材料、各向异性材料、超弹性材料等）的参数。

2）求解阶段：定义分析类型及选项、加载和求解。求解用波前法求解器，能求解各种工程问题。

波前法的消元次序是按单元编号进行的，组集和求解时消元交替进行。调入内存的单元所保留的波前节点，所消去节点的方程已经组集完全。

3）后置处理阶段：通过图形显示和列表输出评价分析结果。ansys有两个后处理器，通用后处理器post1来检查整个模型在待定载荷步和子载荷步的结果；时间～历程后处理器post26用于检查模型中任一指定点的特定结果项随时间、频率或其它结果项目的变化规律。

三、简述结构静力和动力分析的主要内容。

静力分析计算固定不变载荷作用下结构的响应，计算不包括惯性和阻尼效应的载荷作用于结构或部件上引起的位移、应力、应变和力对结构的影响。也可以近似地为等价静力随时间变化载荷的作用进行计算，固定不变的载荷和响应是假定，即假定载荷和结构响应随时间的变化非常缓慢。ansys程序中的静力分析除了线性的分析外，还包含非线性的分析，如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触面。

非线性静力分析通过逐步加载荷来完成。结构屈曲分析分为线性屈曲和非线性屈曲，ansys对动力分析主要从几个方面考虑：模态、瞬态动力、谐波响应、响应谱及随机振动。

1）模态分析：用于抽取结构的自然频率和模态形状。分析的结果确定瞬态动力分析的模态数和积分时间步长，瞬态求解过程需要模态分析的结果。

ansys程序还允许作预应力模态分析及在大变形分析后作模态分析。

（2）瞬态动力分析：分为全瞬态动力方法、凝聚法和模态叠加法三种方法。皆用于基于动力分析的通用运动方程。

3）谐波响应分析：用于求解线性结构承受正弦变化载荷的响应。

4）响应谱分析：用于求解冲击载荷条件下的结构响应，该分析类型使用模态分析的结果连同已知谱，计算每个固有频率点在结构中发生的真实位移和应力。

5）随机振动分析：是一种谱分析，用于研究结构对随机激励的响应。

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