ANSYS Structural

ANSYS Structural

Ansys Mechanical

結構模擬

ANSYS Professional

ANSYS DesignSpace

ANSYS Structural力學與熱傳領域的全方位CAE軟體
 
ANSYS Structural是專業的結構力學軟體,屬於ANSYS Mechanical產品的次模組。ANSYS Structural的分析領域包含線性與非線性,尤其強大且全功能的非線性分析,使得ANSYS Structural成為學界與業界不可或缺的分析工具。
 
ANSYS Structural的主要分析功能
 
ANSYS Structural的結構分析型式包含了靜態(static)分析、振動模態(modal)分析、簡諧響應(harmonic response)分析、頻譜(spectrum)分析、隨機振動(random vibration)分析、暫態動力學(transient dynamic)分析、挫屈(buckling)分析、破壞力學(fracture mechanics)分析、最佳化(optimization)分析等。
 
ANSYS Structural能處理的結構非線性分析包括了幾何非線性(geometric nonlinearity)、材料非線性(material nonlinearity)、元素非線性(element nonlinearity)、接觸分析(contact analysis)等。幾何非線性主要應用於大位移(large displacement)或大變形(large deformation)問題,材料非線性則用於處理彈塑性(elasto-plastic)、超彈性(hyperelastic)、黏彈性(viscoelastic)、黏塑性(viscoplastic)、潛變(creep)、形狀記憶合金(shape memory alloy)等材料性質。
 
下表是ANSYS Structural所支援的所有材料性質:
 

材料

行為

變形

型式

與應變率(或時間)之關係

(Rate dependency)

材料性質分類

材料模型

(Material laws)

線性

彈性

無關 (Rate-independent)

線彈性 (Linear elastic)

Hooke’s law

非線性

彈性

無關 (Rate-independent)

超彈性 (Hyperelastic)

Mooney-Rivlin

Arruda-Boyce

Blatz-Ko

Ogden hyperelasticity

Neo-Hookean hyperelasticity

Polynomial form hyperelasticity

Gent hyperelasticity

Yeoh hyperelasticity

Ogden compressible foam hyperelasticity

Anisotropic hyperelasticity

多線性彈性 (Multilinear elastic)

Multilinear elastic

相關 (Rate-dependent)

黏彈性 (Viscoelasticity)

Viscoelasticity

非彈性

無關 (Rate-independent)

等向性硬化

(Isotropic hardening plasticity)

Bilinear isotropic

Multilinear isotropic

Voce’s nonlinear isotropic

Anisotropic

Hill anisotropic

隨動性硬化

(Kinematic hardening plasticity)

Bilinear kinematic

Multilinear kinematic

Nonlinear kinematic (Chaboche)

等向性與隨動性混合硬化

(Combined kinematic and isotropic hardening plasticity)

Chaboche and bilinear isotropic

Chaboche and multilinear isotropic

Chaboche and Voce’s

壓力相關之塑性
(Pressure-dependent plasticity)

Druger-Prager

鑄鐵塑性 (Cast iron plasticity)

Cast iron plasticity

相關 (Rate-dependent)

黏塑性 (Viscoplasticity)

Creep

Anand

混合潛變與等向性硬化

(Combined creep and

isotropic hardening plasticity)

Creep and bilinear isotropic

Creep and multilinear isotropic

Creep and Voce’s

形狀記憶合金(Shape memory alloy)

Shape memory alloy

ANSYS Structural的接觸分析功能,包括了變形體對變形體(deformable-to-deformable)接觸,和剛體對變形體(rigid-to-deformable)接觸,而接觸元素(contact elements)的類型有點對點(node-to-node)、點對面(node-to-surface)、面對面(surface-to-surface)元素。ANSYS Structural除了可處理一般實體元素的接觸分析之外,亦可處理殼元素對實體元素(shell-to-solid)、殼元素對殼元素(shell-to-shell)、樑元素對殼元素(beam-to-shell)和樑元素對樑元素(beam-to-beam)的接觸問題。
 
針對外形變化太大的分析,例如鍛造、擠製和橡膠產品變形等,ANSYS Structural可採用網格重劃(rezoning)技術,防止元素過度扭曲所產生的發散問題。
 

許多工程問題並無法單純簡化為線性問題,例如連接器端子變形、IC封裝之錫球變形、塑性加工、橡膠產品等,這時採用ANSYS Structural的結構非線性分析,是最佳的選擇。

 
ANSYS Structural與CAD的整合
 
ANSYS Structural可搭配ANSYS Geometry Interfaces與ANSYS Workbench,進行CAE/CAD整合。ANSYS Workbench為新一代的ANSYS操作界面,有別於傳統界面,下圖為兩者的比較:

37 , Mechanical 02左.jpg1 , image048.jpg

                                   《ANSYS傳統界面》                                                             《ANSYS Workbench界面 (ANSYS, Inc.)》

ANSYS Geometry Interfaces是ANSYS與CAD系統之間的介面,可將CAD軟體的實體模型直接讀入ANSYS,再進行分析,ANSYS Geometry Interfaces可支援的CAD軟體與檔案格式如下:
 
1. CAD System Integration:Autodesk Inventor / MDT, CATIA v4 and v5, Pro/ENGINEER, Solid Edge, SolidWorks, Unigraphics, VX Cad, Other CAD.
2. Neutral Formats : IGES, Parasolid, SAT.
 
不論是ANSYS Workbench界面或是ANSYS傳統界面,均可採用ANSYS Geometry Interfaces完成設計階段與分析階段之整合。
 
ANSYS Structural功能列表
 
模擬分析 (Performance Simulation)
 
結構 (Structural)
 
‧線性 (Linear)
‧非線性 (Nonlinear)
‧材料性質:等向性(isotropic)材料、異向性(anisotropic)材料、層狀複合材料(laminated composites)
‧靜態 (Static)
‧動態 (Dynamic):暫態 (Transient)、自然頻率 (Natural frequency)、簡諧響應 (Harmonic response)、響應頻譜 (Response spectrum)、隨機振動 (Random vibration)
‧挫屈 (Buckling):線性 (Linear)、非線性 (Nonlinear)
‧拓樸最佳化 (Topological optimization)
 
結構非線性分析 (Structural Nonlinear Capabilities)
 
‧大應變 (Large strain)
‧大撓曲 (Large deflection)
‧應力加勁 (Stress stiffening)
‧旋轉軟化 (Spin softening)
 
材料非線性 (Material Nonlinearity)
 
‧塑性 (Plasticity)
‧超彈性 (Hyperelasticity)
‧黏塑性 (Viscoplasticity)
‧黏彈性 (Viscoelasticity)
‧潛變 (Creep)
‧增脹 (Swelling)
‧與溫度相關之材料性質 (Temperature-dependent properties)
‧形狀記憶合金 (Shape memory alloy)
‧鑄鐵塑性 (Cast iron)
 
元素非線性 (Element Nonlinearity)
 
‧繩索與純受壓桿件 (Cables and compression-only spars)
‧含摩擦力之接觸元素 (Contact elements with friction):面對面元素 (Surface-to-surface)、點對面元素 (Node-to-surface)、點對點元素 (Node-to-node)
‧預拉力元素 (Pretension element (at right))
‧控制元素 (Control (switching) elements)
‧破裂體 (Cracking solids)
‧崩潰體 (Crushing solids)
‧元素生死 (Element birth and death)
‧線性區域之次結構 (Substructuring for linear regions)
‧非線性樑 (Nonlinear beams)
 
接觸分析 (Contact Analysis)
 
‧含摩擦力之接觸元素 (Contact elements with friction)
‧接觸類型:變形體對變形體(deformable-to-deformable)、剛體對變形體(rigid-to-deformable)、實體對實體(solid-to-solid)、殼對實體(shell-to-solid)、殼對殼(shell-to-shell)、樑對殼(beam-to-shell)、樑對樑(beam-to-beam)
‧接觸判斷方法:Penalty、Augmented Lagrange、Assembly contact (MPC)、Lagrange multiplier
 
元素 (Element Technology)
 
‧2-D和3-D結構元素
‧桁架(truss)元素、樑或構架(beam or frame)元素、管(pipe)元素、殼(shell)元素、平面(plane)元素、軸對稱(axisymmetric)元素、實體(solid)元素等
‧複合(combination)元素
‧表面效應(surface effect)元素
‧MPC (multi-point constraint)元素
 
設計研究 (Design Studies)
 
設計敏感度 (Design sensitivity)
 
最佳化 (Optimization)
 
ANSYS參數化設計程式語言 (ANSYS Parametric Design Language (APDL)):
 
‧以變數定義幾何 (Define geometry in terms of variables)
‧三角函數 (Trigonometric functions)
‧Do迴圈 (Do-loop feature)
‧If-then-else邏輯 (If-then-else constructs)
‧陣列參數 (Array parameters)
‧陣列參數運算 (Array parameter operations)
‧巨集 (Macros)
 
求解方法 (Solution Methods (Solvers))
 
疊代法 (Iterative)
 
‧PCG法 (Pre-Conditioned Conjugate Gradient (PCG))
‧JCG法 (Jacobi Conjugate Gradient (JCG))
‧ICCG法 (Incomplete Cholesky Conjugate Gradient (ICCG))
 
直接法 (Direct)
 
‧稀疏矩陣法 (Sparse matrix)
‧波前法 (Frontal (wavefront))
 
平行運算 (Parallel Performance for ANSYS (add-on product))
 
‧代數多網點法 (Algebraic Multigrid (AMG) (shared memory))
‧分散區域法 (Distributed Domain Solver (DDS) (distributed as well as shared memory))
‧分散PCG法 (Distributed Pre-conditioned Conjugate Gradient (DPCG) (distributed as well as shared memory))
‧分散JCG法 (Distributed Jacobi Conjugate Gradient (DJCG) (distributed as well as shared memory))
 
特徵值求解 (Eigensolvers)
 
‧Block Lanczos法 (Block Lanczos)
‧次空間法 (Subspace)
‧降階法 (Reduced)
‧QR-阻尼法 (QR-Damped (damped eigenvalues))
 
其他功能 (Additional Features)
 
‧循環對稱 (Cyclic symmetry)
‧次模型 (Submodeling)
‧適應性網格 (Adaptive meshing)
‧2-D網格重劃 (2-D rezoning (hyperelasticity, plasticity))
‧次結構 (Substructuring)
‧元件模態合成 (Component mode synthesis)
‧與ADAMS之剛體動力學轉換介面
 
ANSYS可支援的電腦平台 (ANSYS Supported Platforms)
 
‧HP Alphaserver
‧HP PA 8000 64-bit
‧HP Itanium2 IA-64
‧IBM 64-bit
‧SGI 64-bit
‧Sun UltraSPARC 64-bit
‧Sun ULTRA III 64-bit
‧Intel IA-32 Windows
‧Intel IA-64 Windows
‧Intel IA-32 LINUX
‧Intel IA-64 LINUX
 
ANSYS Workbench可支援的電腦平台 (ANSYS Workbench Environment Supported Platforms)
 
‧Intel IA-32 Windows
‧HP PA 8000 64-bit
‧Sun UltraSPARC 64-bit
‧Sun ULTRA III 64-bit

 

Facebook
Youtube
LinkedIn
Facebook
Youtube
LinkedIn
up to top