ANSYS有限元分析指南：结构、模态与非线性解析

"这篇教程介绍了ANSYS这一大型通用有限元计算软件的主要功能和分析类型，包括结构分析的各种子类型如静力分析、模态分析、谐响应分析、瞬态动力学分析、谱分析、随机振动分析、特征屈曲分析以及高度非线性瞬态动力分析。教程特别提到了模态分析在考虑有/无阻尼系统振动中的应用，并强调在有预应力情况下进行静力分析和模态分析时需开启预应力开关。此外，ANSYS的建模能力、图形接口和数据接口使得模型转换更为便捷，支持不同分析软件之间的交互。在高度非线性瞬态动力分析方面，ANSYS/LS-DYNA提供了丰富的接触类型、材料模型和多物理场耦合分析功能，适用于复杂的工程问题，如爆炸模拟、侵彻穿甲仿真等。" 在ANSYS的基础教程中，首先概述了ANSYS作为一个综合性的有限元分析软件，涵盖了热、电、磁、流体和结构等多个领域的分析模块，其强大的前处理、求解器和后处理功能为解决复杂工程问题提供了便利。结构分析是其中的核心部分，包含了多种分析类型： 1. 静力分析：用于研究静态载荷下的结构行为，可以处理线性和非线性问题，如几何非线性、材料非线性和接触非线性等。 2. 模态分析：计算结构的自然频率和振型，对于预测自由振动和随机振动响应非常重要。模态分析可以帮助确定哪些方向的刚度最小，从而预测先发生的振动模式。 3. 谐响应分析：分析结构对周期性载荷的响应，通常应用于振动设备的设计和优化。 4. 瞬态动力学分析：研究结构对随时间变化的任意载荷的动态响应，考虑各种结构非线性因素。 5. 谱分析和随机振动分析：用于评估随机振动环境下的结构应力和应变。 6. 特征屈曲分析：计算线性屈曲载荷和屈曲模式，结合瞬态动力学分析可进行非线性屈曲分析。 7. 专项分析：包括断裂分析、复合材料分析、疲劳分析等，进一步细化了结构问题的解决。 此外，ANSYS/LS-DYNA模块专注于高度非线性瞬态动力分析，尤其适用于复杂的碰撞、爆炸等场景，支持多种接触类型、自动接触分析、材料模型和多物理场耦合。其功能涵盖爆炸模拟、侵彻分析、刚体运动分析等，提供了一套全面的解决方案来处理高度动态和非线性问题。 通过本教程，用户可以了解到ANSYS软件在工程分析中的广泛适用性，以及如何根据具体需求选择合适的分析类型，为进一步学习和应用ANSYS奠定了基础。