1、ANSYS 概述及其在疲劳分析中的应用 1 ANSYSANSYS 概述及其在结构疲劳分析中的应用概述及其在结构疲劳分析中的应用 摘要 随着全球经济一体化脚步的加快，国内外的制造业面临着日益激烈的竞争， 尤其是中国加入 WTO 后，中国参与世界竞争，国外制造业冲击中国市场，我国制 造业面临着巨大的挑战。因此，实现全面信息化，提高技术创新能力是制造业提 高核心竞争力的必然选择。 ANSYS 软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有 限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国 ANSYS 开发， 它能与多数 CAD 软件接口，实现数据的共享和交换， 是现代产品设计中的
2、高级 CAD 工具之一。 企业的产品投放市场后， 如果在耐久性方面出现问题将会造成许多新产品失 去竞争力， 给企业带来巨大的经济损失， 同时又使企业形象蒙受巨大的负面影响。 在中国，由于疲劳耐久性与可靠性不过关造成的产品问题更是普遍存在，是国产 产品缺乏国际竞争力的最重要因素之一。国际上，每年因结构疲劳的原因，大量 产品在其有效寿命期内报废，由于疲劳破坏而造成的恶性事故也时有出现。据统 计，欧洲每年早期断裂造成的损失达 800 亿欧元，而美国每年早期断裂造成的损 失达 1190 亿美元，其中 95%是由于疲劳引起的断裂。而通过应用疲劳耐久性分 析技术，其中的 50%是可以避免的，因此许多企业将
3、疲劳耐久性定为产品质量控 制的重要指标。 关键词：ANSYS 疲劳分析 1.ANSYS 概述 ANSYS 公司成立于 1970 年，总部位于美国宾夕法尼亚洲的匹兹堡，目前是 世界计算机辅助工程(CAE)行业中最大的公司。ANSYS 公司一直致力于分析设计 软件的开发、 维护及售后服务， 不断吸取当今世界最新的计算方法和计算机技术， 领导着有限元界的发展趋势，并为全球工业界所广泛接受，拥有全球最大的用户 群。 ANSYS 公司的 ANSYS 软件是融结构、热、流体、电磁、声学于一体的大型通 ANSYS 概述及其在疲劳分析中的应用 2 用有限元分析软件，可广泛应用于核工业、铁道、石油化工、航空航天
4、、机械制 造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地 矿、水利、日用家电等一般工业及科学研究。该软件提供了一个不断改进的功能 清单，具体包括:结构高度非线性分析、电磁分析、计算流体动力分析设计优化、 接触分析、自适应网格划分、大应变、有限转动功能以及利用 ANSYS 参数设计语 言(APDL)的扩展宏命令功能。基于 Motif 的菜单系统使用户能够通过对话框、下 拉式菜单和子菜单进行数据输入和功能选择，方便用户操作。在产品设计中，用 户可以使用 ANSYS 有限元软件对产品性能进行仿真分析，发现产品问题，降低设 计成本， 缩短设计周期， 提高设计的成功率。 它是现代
5、产品设计中高级的 CAD/CAE 软件之一。 ANSYS 有限元分析软件具有强大的功能，其主要的技术特点为:唯一能实现 多场及多场祸合分析的软件;唯一实现前后处理、求解及多场分析统一数据库的 一体化大型FEA分析软件;唯一具有多物理场优化功能的FEA软件;唯一具有中文 界面的大型通用有限元分析软件;具有强大的非线性分析功能;具有使用于不同 的问题和硬件配置的多种求解器;支持异种异构功能网络浮动，在异种、异构平 台上支持界面统一，数据文件通用;强大的并行计算功能，支持分布式并行和共 享内存式并行;多种用户网格划分技术;完善的用户开发环境同时，ANSYS 软件拥 有丰富和完善的单元库、材料模型库和
6、求解器，保证了它能高效地求解各类结构 的静力、动力、振动、线性和非有限元法、ANSYS 及其二次开发技术辽宁工学院 硕士论文线性问题，稳态和瞬态热分析及热一结构藕荷问题，压缩和不可压缩的 流体问题。其友好的图形界面和程序结构，交互式的前后处理和图形软件，大大 地减轻了用户在实际工程问题中创建模型、 有限元求解以及结果分析和评价的工 作量。它的统一集中式的数据库保证了各模块之间的有效可靠的集成，并实现了 与多个 CAD/CAF 软件的友好连接。 ANSYS 软件提供的分析类型如下： (1)结构静力分析 用来求解外载荷引起的位移、应力和力。静力分析很适合求解惯性和阻尼对 结构的影响并不显著的问题。ANSYS 程序中的静力分析不仅可以进行线性分析， 而且也可以进行非线性分析，如塑性、蠕变、膨胀、大变形、大应变及接触分析。 ANSYS 概述及其在疲劳分析中的应用 3 (2)结构动力学分析 结构动力学分析用来求解随时间变化的载荷对结构或部件的影响。 与静力分 析不同， 动力分析要考虑随时间变化的力载荷以及它对阻尼和惯性的影响。 ANSYS 可进行的结构动力学分析类型包括：瞬态动力学分析、
