ANSYS有限元分析：动力学建模与非线性问题

"ANSYS是世界知名的有限元分析软件，具备热、电、磁、流体和结构等领域的分析功能，特别强调了其在动力学建模中的原则和应用。在进行动力学建模时，需要定义物体的密度和弹性模量，并确保单位制的一致。网格划分需根据关注的结果进行精细化，对于应力敏感区域应采用详细网格，而仅关心位移结果的区域则可以使用较粗网格。非线性问题在完全瞬态动力学分析中被允许，但在其他类型的动力学分析中会被忽略。ANSYS提供丰富的结构分析功能，包括静力、模态、谐响应、瞬态动力学、谱分析、随机振动、特征屈曲和专项分析等。此外，ANSYS/LS-DYNA模块支持高度非线性的瞬态动力学分析，如全自动接触分析、多物质欧拉分析、材料非线性模式、多物理场耦合、爆炸模拟以及裂纹扩展分析等。" 在动力学建模中，ANSYS用户需要遵循一系列原则以确保分析的准确性和可靠性。首先，密度和弹性模量是定义物体动态特性的重要参数，必须正确设定。其次，为了保证计算的准确性，单位制的统一至关重要，特别是当使用英制单位时，质量密度而非重力密度应当被定义。此外，无论是静力学还是动力学分析，对模型形状和网格的处理都应保持一致。在进行网格划分时，工程师应关注那些可能产生应力集中或重要响应的区域，对这些区域进行细致的网格划分，而在其他不影响关键结果的区域，可以使用较粗糙的网格以节省计算资源。 在结构分析方面，ANSYS提供了全面的解决方案。线性静力分析用于处理静态载荷，而非线性静力分析则考虑了几何、材料和接触非线性等因素。模态分析则用于确定结构的自然频率和振型。谐响应分析研究结构对周期性载荷的响应，瞬态动力学分析则适用于处理任意随时间变化的载荷。谱分析和随机振动分析则分别用于评估随机振动导致的应力和应变。特征屈曲分析用于线性屈曲载荷计算，结合瞬态动力学分析可进行非线性屈曲分析。 在高度非线性瞬态动力学分析方面，ANSYS/LS-DYNA模块特别强大，支持多种接触类型、任意拉格朗日-欧拉分析和多物质欧拉分析。它还允许进行网格适应、重划分和重启动，处理复杂交互场景。此外，它涵盖了多种非线性材料模型，能进行多物理场耦合分析，如结构、热、流体和声学。其应用范围广泛，包括爆炸模拟、侵彻穿甲分析、刚体运动分析、声场实时分析以及断裂和裂纹扩展分析等。 ANSYS作为一个综合性的工程仿真工具，不仅提供了全面的分析功能，还支持用户进行二次开发，为解决实际工程问题提供了强大的支持。