熊安平

摘 要：在目前的工程实践工程中，往往需要用的一种实用的分析技术——机械结构分析技术。而在计进行算机平台进行机械结构分析时，有一款具有强大分析功能的软件，即ANSYS。它在大型有限元进行分析时拥有自己的擅长之处，可以提供强大的后台支持。通过ANSYS在实际工程实践的过程中，对几个典型例子的揣摩，详细地总结出了该软件在结构分析时的基本原理与仿真的建立过程。以此为基础对该软件的推广与发展趋势进行了预测。

关键词：机械；结构设计；ANSYS；CAE

ANSYS作为现代产品设计软件中比较高级的CAD工具之一，它的后台基础应用非常之强大，可以为设计提供强大的平台支持。特别的是该软件以有限元分析为基础，可以对单位的软件进行更为专业和准确的分析。以上这些因素都是其成为大型CAE软件所具有的优势。具体的来说，ANSYS具备了完备的结构分析功能模块，具体又包括几何、材料以及运动力学的线性和非线性分析计算能力，这些强大的基础模块，使ANSYS在结构的分析上具备了更加完善和全面的能力。在实际的应用过程中，我们会遇到各种各样的是实际的问题，而有些问题是无法通过人工的分析得到具体的解决方案，并且难以在短时间内进行经验的总结。而通过ANSYS软件进行建模，然后仿真计算，通过软件分析得出的图形，我们可以直观的得到解决问题的理论依据和经验总结。以下我们将通过对实际例子的分析，清理出ANSYS 结构分析的基本方法和分析过程，并对其今后的发展趋势进行探索和研究。

一、 ANSYS 软件计算分析的原理

通过对被分析实体的仿真，得到一个虚拟的模型之后，再对这个整体进行拆分，分出有限个相互独立但是又有关联的单元。将完整个体看作是在节点处相关联的一组单元的集合体，然后再通过软件对进行节点之间进行关联函数的编写，将自由的单个个体链接起来，再次形成一个新的整体。这个步骤完成之后，可以独立的对单元进行分析，然后汇总所有单元的力学、几何结果，得到整个问题的模拟解决方案。然后对抽象的函数结果进行解读，就可以完整的得到整个问题的实际解决方案。

ANSYS软件支持各种类型问题的分析。这些问题包括最简单的静态分析，也有复杂的动态、瞬间变化、非线性问题等等。然而不论何种问题，软件不同于人工操作之处便在于，软件在实行的过程中，具有更加明确的标准和逻辑，以及解决问题的一套完整流程。同时，ANSYS可以对不同的有限元进行分析，其基本的分析过程包括以下几个步骤：

（一）建立较准确的有限元仿真模型

（二）对确定的单元进行载荷情况下的分析

（三）对上一步骤的结果进行分析，得到边界条件

（四）查看结果，并对结果进行分析和检验

二、ANSYS分析流程

（一）模型简化

解决实际问题时需要建立实体的模型，而模型的简易程度将会直接影响到问题的速度和难度。所以我们有必要对模型进行简化，并且尽量做到合理。要求技术人员要具备一定的力学知识，以及实际的工作经验。

（二）网格划分

网格的划分也需要注意划分的合理性。要根据模型的简易程度进行划分，在结构相对复杂的地方尽量细致的划分，将所有可能的情况尽量考虑在内，并在模型内表示出来。对结构影响不大的区域，可以通过经验适当的对网格监护，以减少分析的时间和人工的工作量。

（三）正确选用单元形式

在单元的划分上，ANSYS拥有丰富的分类。而在具体的单元上也有其自己的特色。在实际解决问题的，如何合理的选择这些单元就变得非常棘手，不同的选择会导致千差万别的结果。

（四）确定边界

不同的结构在分析、计算之后会得到不同的边界条件。而不同的边界条件又代表了不同的结构模型。而我们在进行仿真的过程中，需要对边界条进行正确的应用。而且，我们要对一些特殊的结构进行格外的重视，例如，对称结构、反对称结构、循环对称结构等。在ANSYS中，有一个专门的模块可以对边界条件进行分析，它就是MPC。在需要表达不同的边界条件时，我们就可以利用这个模块。与此同时，一定要重视边界条件对结果的影响。

三、工程实例分析

（一）钢架实体有如下的物理及几何数据

1.钢架顶面可承受1000N/m2的均布载荷；

2.在固定方式下，钢架材料的弹性模量为2.1伊，1011N/m2，泊松比为0.3。

（二）要求：分析钢架的变形及应力分布

1.创建如下的几何模型及有限元进行分析。

2.对模型添加载荷之后，进行求解。

3.查看结果。

以上软件应用实例简单介绍了ANSYS在机械结构分析中的基本原理和步骤。通过引用ANSYS到实际的设计过程中，我们可以根据仿真得到的结果进行准确的分析，从而了解到机构的各种特性。据此得到最经济合理的解决方案，从而使问题得到解决，改进了产品的特性。

四、ANSYS在机械结构分析中的发展趋势

随着国家对基础设施建设以及工业投入的加大，ANSYS软件已广泛应用于国民生产的各个领域。尤其，在重工业的作用尤为突出。随着改革的不断的深化以及经济不断的发展，ANSYS软件将不断地改进、成熟。在可以预见的将来，它会不断地综合各个学科以及不同的领域进行仿真。同时，用户可以通过专业的培训更深入的钻研，从而游刃有余地解决更多种类的问题，处理更为棘手的情况。综上所述，ANSYS结构分析软件将会变得越来越普及，在各个行业中起到更加重要的作用。

参考文献：

[1] 向颖，丁毅，曾珊琪等.基于ANSYS气动套管补贴装置中心拉杆的模态分析[J].陕西科技大学学报（自然科学版），2011，29（3）：89-92.

[2] 郑晓亚，尤军峰，张铎等.ADAMS和ANSYS在机构分析中的应用[J].固体火箭技术，2010，33（2）：201-204.