黃鵬飛（西京學(xué)院，西安 710123）

ANSYS軟件在機(jī)械結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用分析

黃鵬飛
（西京學(xué)院，西安 710123）

隨著我國經(jīng)濟(jì)與社會的快速發(fā)展和不斷變化，越來越多的工程實(shí)踐過程中采用機(jī)械結(jié)構(gòu)作為常用的分析工具，計(jì)算機(jī)軟件開發(fā)技術(shù)的發(fā)展促進(jìn)了ANSYS軟件軟件的廣泛應(yīng)用。ANSYS軟件是當(dāng)前世界范圍內(nèi)使用最為廣泛的一種大型通用的有限元分析軟件，可以實(shí)現(xiàn)與多種計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件進(jìn)行接口，并共享和交換相互之間的數(shù)據(jù)信息，在機(jī)械結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用范圍越來越廣闊，已經(jīng)涵蓋了核工業(yè)、石油化工業(yè)、航天航空以及各類機(jī)械制造型領(lǐng)域，不斷發(fā)揮著其強(qiáng)大的功能作用。本文的主要目的就是介紹ANSYS軟件在機(jī)械結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，對其原理和結(jié)構(gòu)分析的基本方法進(jìn)行詳細(xì)說明，并根據(jù)當(dāng)前的發(fā)展形式對其未來的發(fā)展趨勢進(jìn)行分析。

ANSYS軟件；機(jī)械結(jié)構(gòu)；應(yīng)用分析；發(fā)展趨勢

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.247

0　引言

ANSYS軟件在機(jī)械結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用越來越廣泛，是因?yàn)樗哂袕?qiáng)大的功能，集結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場和聲場于一身的大型通用有限元分析軟件，可以提供完整科學(xué)的結(jié)構(gòu)分析功能，在幾何非線性、材料非線性、各種動力學(xué)分析等方面的計(jì)算能力超群。且在實(shí)際的生產(chǎn)過程中，機(jī)械機(jī)構(gòu)分析的問題是一個(gè)必須面對并采取有效措施解決的問題，主要包括機(jī)械結(jié)構(gòu)的受力狀況、變形狀況以及機(jī)械結(jié)構(gòu)的內(nèi)部應(yīng)力狀況，ANSYS軟件的使用可以事先利用機(jī)械模型進(jìn)行各種狀況的仿真模擬計(jì)算，通過對機(jī)械結(jié)構(gòu)的各項(xiàng)性能特點(diǎn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題并提出應(yīng)對措施，為解決實(shí)際生產(chǎn)過程中機(jī)械結(jié)構(gòu)問題提供科學(xué)合理的理論依據(jù)。從具體作用上分析，ANSYS軟件在機(jī)械結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用可以幫助機(jī)械設(shè)計(jì)人員在進(jìn)行方案設(shè)計(jì)的時(shí)候做出準(zhǔn)確的判斷，縮短產(chǎn)品研發(fā)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)周期，減少不必要的損失，不僅可以節(jié)省大量的人力物力和財(cái)力，還可以提高生產(chǎn)效率和工作質(zhì)量。因此，為了能夠進(jìn)一步加強(qiáng)ANSYS軟件在機(jī)械結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用，我們必須了解在應(yīng)用過程中可能出現(xiàn)的問題以及指出正確的解決對策。

1　ANSYS軟件的工作原理

ANSYS軟件的主要用途就是對機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析，其原理就是將機(jī)械生產(chǎn)過程中的許多連續(xù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行離散操作，形成很多的有限多個(gè)單元，并對每一個(gè)有限單元進(jìn)行有限數(shù)量節(jié)點(diǎn)的設(shè)定，然后將這些看起來只是在節(jié)點(diǎn)處相連續(xù)的一組單元的集合體看作是連續(xù)體。與此同時(shí)，還需要對每個(gè)單元的函數(shù)節(jié)點(diǎn)值進(jìn)行未知量的設(shè)定，保證單元中的假設(shè)函數(shù)可以將函數(shù)的分布規(guī)律完整的表現(xiàn)出來，再進(jìn)一步利用彈性力學(xué)、固體力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等力學(xué)中的變分原理來建立用以求解節(jié)點(diǎn)未知量的有限元方程，這樣就能夠?qū)B續(xù)域中的無限自由度問題與離散域中的有限自由度問題進(jìn)行轉(zhuǎn)換，強(qiáng)化ANSYS軟件的計(jì)算分析能力，通過節(jié)點(diǎn)值和設(shè)定的插值函數(shù)來進(jìn)行計(jì)算，最終得到的就是單元上以至整個(gè)集合上的場函數(shù)。

2　ANSYS在機(jī)械結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用分析

由于ANSYS軟件具有多種有限元分析的能力，所以ANSYS軟件對不同的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算分析都有著基本固定的分析流程，無論是知識簡單的線性、靜態(tài)分析，還是復(fù)雜的非線性、瞬態(tài)分析，都可套用這一套分析流程。其流程可以分為三個(gè)部分，首先是對結(jié)構(gòu)進(jìn)行安遠(yuǎn)劃分，這樣便于在計(jì)算分析師節(jié)省時(shí)間；然后是對有限單元的施加載荷進(jìn)行求解，其中還包括具體的施加載荷及其邊界條件；最后是查看結(jié)果，包括了查看分析結(jié)果并檢驗(yàn)分析是否正確。這一套分析流程的總結(jié)為ANSYS在機(jī)械結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用提供了極大的便利，設(shè)計(jì)人員可以根據(jù)仿真分析的結(jié)果進(jìn)一步了解機(jī)構(gòu)的性能特點(diǎn)，并根據(jù)結(jié)果選擇更加合理的產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，進(jìn)而更有利于機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)生產(chǎn)，有效地提高產(chǎn)品的質(zhì)量與工作性能。

3　ANSYS在機(jī)械結(jié)構(gòu)分析中的發(fā)展趨勢

目前，ANSYS軟件已廣泛應(yīng)用于各類機(jī)械制造型企業(yè)的生產(chǎn)過程中，隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，ANSYS軟件可以為機(jī)械結(jié)構(gòu)生產(chǎn)所提供仿真技術(shù)將越來越成熟，實(shí)現(xiàn)ANSYS在機(jī)械結(jié)構(gòu)中的完全應(yīng)用。未來設(shè)計(jì)人員通過ANSYS技術(shù)可以使用真正的耦合方式來實(shí)現(xiàn)多方位的數(shù)據(jù)信息共享，相互之間可以加強(qiáng)交流與合作，選擇最符合現(xiàn)實(shí)條件的設(shè)計(jì)生產(chǎn)解決方案，并通過綜合多物理場產(chǎn)品組合是的用戶可以直接對集成環(huán)境中的多個(gè)耦合物理場進(jìn)行仿真與分析。ANSYS軟件可以進(jìn)一步加深用戶對機(jī)械結(jié)構(gòu)的鉆研，解決更多的機(jī)械結(jié)構(gòu)生產(chǎn)問題，并可以處理更為復(fù)雜的情況。最終，實(shí)現(xiàn)廣泛地關(guān)注和應(yīng)用ANSYS產(chǎn)品以其靈活的仿真性能。

4　加強(qiáng)ANSYS軟件在機(jī)械結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

第一，企業(yè)要定期對ANSYS軟件在機(jī)械結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的相關(guān)人員做好技術(shù)培訓(xùn)，在合適的時(shí)間、適當(dāng)?shù)碾A段要做好人才的定期培訓(xùn)。企業(yè)要加大對信息技術(shù)的資金支持，通過網(wǎng)絡(luò)客戶端促進(jìn)人們對信息技術(shù)重要性的理解，積極鼓勵更多的人員進(jìn)行培訓(xùn)，派遣相關(guān)專家進(jìn)行對員工進(jìn)行講座知識培訓(xùn)，加強(qiáng)相關(guān)人員對信息技術(shù)的理解和重視。既要積極組織好大家對理論知識的學(xué)習(xí)，除此之外，也要結(jié)合實(shí)際和具體的案例進(jìn)行分析，做好技術(shù)總結(jié)和經(jīng)驗(yàn)。

第二，我們應(yīng)該要加快對其信息化的革新，促進(jìn)信息技術(shù)與ANSYS軟件的結(jié)合，為其在機(jī)械結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用提供更好的發(fā)展條件。不僅可以提高工作效率，還可以實(shí)現(xiàn)信息的共享，促進(jìn)企業(yè)辦事效率。與此同時(shí)，還可以將信息技術(shù)的嚴(yán)密邏輯性與ANSYS軟件的快速運(yùn)算性有機(jī)結(jié)合，節(jié)約時(shí)間。

5　結(jié)語

ANSYS軟件在機(jī)械結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用可以更好的機(jī)械生產(chǎn)領(lǐng)域的發(fā)展，不斷加深社會各界對它的認(rèn)識，我國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

［1］谷俊斌，賈宏玉.ANSYS軟件在工程力學(xué)專業(yè)教學(xué)中的應(yīng)用［J］.中國冶金教育，2013（04）.

［2］黃一江.ANSYS結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)在機(jī)械設(shè)計(jì)中的應(yīng)用［J］科技傳播，2013（08）.

［3］夏學(xué)文，張俊彥，郭小剛，張仁亮.基于ANSYS的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)理論［J］.煤礦機(jī)械，2011（03）.

黃鵬飛（1988-），男，陜西岐山人，碩士研究生，助教，研究方向：計(jì)算機(jī)輔助工程與仿真。