黃鵬飛（西京學院，西安 710123）

ANSYS軟件在機械結(jié)構(gòu)中的應用分析

黃鵬飛
（西京學院，西安 710123）

隨著我國經(jīng)濟與社會的快速發(fā)展和不斷變化，越來越多的工程實踐過程中采用機械結(jié)構(gòu)作為常用的分析工具，計算機軟件開發(fā)技術的發(fā)展促進了ANSYS軟件軟件的廣泛應用。ANSYS軟件是當前世界范圍內(nèi)使用最為廣泛的一種大型通用的有限元分析軟件，可以實現(xiàn)與多種計算機輔助設計軟件進行接口，并共享和交換相互之間的數(shù)據(jù)信息，在機械結(jié)構(gòu)中的應用范圍越來越廣闊，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械制造型領域，不斷發(fā)揮著其強大的功能作用。本文的主要目的就是介紹ANSYS軟件在機械結(jié)構(gòu)中的應用，對其原理和結(jié)構(gòu)分析的基本方法進行詳細說明，并根據(jù)當前的發(fā)展形式對其未來的發(fā)展趨勢進行分析。

ANSYS軟件；機械結(jié)構(gòu)；應用分析；發(fā)展趨勢

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

0　引言

ANSYS軟件在機械結(jié)構(gòu)中的應用越來越廣泛，是因為它具有強大的功能，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、各種動力學分析等方面的計算能力超群。且在實際的生產(chǎn)過程中，機械機構(gòu)分析的問題是一個必須面對并采取有效措施解決的問題，主要包括機械結(jié)構(gòu)的受力狀況、變形狀況以及機械結(jié)構(gòu)的內(nèi)部應力狀況，ANSYS軟件的使用可以事先利用機械模型進行各種狀況的仿真模擬計算，通過對機械結(jié)構(gòu)的各項性能特點，及時發(fā)現(xiàn)問題并提出應對措施，為解決實際生產(chǎn)過程中機械結(jié)構(gòu)問題提供科學合理的理論依據(jù)。從具體作用上分析，ANSYS軟件在機械結(jié)構(gòu)中的應用可以幫助機械設計人員在進行方案設計的時候做出準確的判斷，縮短產(chǎn)品研發(fā)的設計生產(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力，還可以提高生產(chǎn)效率和工作質(zhì)量。因此，為了能夠進一步加強ANSYS軟件在機械結(jié)構(gòu)中的應用，我們必須了解在應用過程中可能出現(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械結(jié)構(gòu)進行計算分析，其原理就是將機械生產(chǎn)過程中的許多連續(xù)結(jié)構(gòu)進行離散操作，形成很多的有限多個單元，并對每一個有限單元進行有限數(shù)量節(jié)點的設定，然后將這些看起來只是在節(jié)點處相連續(xù)的一組單元的集合體看作是連續(xù)體。與此同時，還需要對每個單元的函數(shù)節(jié)點值進行未知量的設定，保證單元中的假設函數(shù)可以將函數(shù)的分布規(guī)律完整的表現(xiàn)出來，再進一步利用彈性力學、固體力學、結(jié)構(gòu)力學等力學中的變分原理來建立用以求解節(jié)點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行轉(zhuǎn)換，強化ANSYS軟件的計算分析能力，通過節(jié)點值和設定的插值函數(shù)來進行計算，最終得到的就是單元上以至整個集合上的場函數(shù)。

2　ANSYS在機械結(jié)構(gòu)中的應用分析

由于ANSYS軟件具有多種有限元分析的能力，所以ANSYS軟件對不同的機械結(jié)構(gòu)進行計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部分，首先是對結(jié)構(gòu)進行安遠劃分，這樣便于在計算分析師節(jié)省時間；然后是對有限單元的施加載荷進行求解，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)果并檢驗分析是否正確。這一套分析流程的總結(jié)為ANSYS在機械結(jié)構(gòu)中的應用提供了極大的便利，設計人員可以根據(jù)仿真分析的結(jié)果進一步了解機構(gòu)的性能特點，并根據(jù)結(jié)果選擇更加合理的產(chǎn)品設計方案，進而更有利于機械結(jié)構(gòu)的設計生產(chǎn)，有效地提高產(chǎn)品的質(zhì)量與工作性能。

3　ANSYS在機械結(jié)構(gòu)分析中的發(fā)展趨勢

目前，ANSYS軟件已廣泛應用于各類機械制造型企業(yè)的生產(chǎn)過程中，隨著科學技術的快速發(fā)展，ANSYS軟件可以為機械結(jié)構(gòu)生產(chǎn)所提供仿真技術將越來越成熟，實現(xiàn)ANSYS在機械結(jié)構(gòu)中的完全應用。未來設計人員通過ANSYS技術可以使用真正的耦合方式來實現(xiàn)多方位的數(shù)據(jù)信息共享，相互之間可以加強交流與合作，選擇最符合現(xiàn)實條件的設計生產(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)境中的多個耦合物理場進行仿真與分析。ANSYS軟件可以進一步加深用戶對機械結(jié)構(gòu)的鉆研，解決更多的機械結(jié)構(gòu)生產(chǎn)問題，并可以處理更為復雜的情況。最終，實現(xiàn)廣泛地關注和應用ANSYS產(chǎn)品以其靈活的仿真性能。

4　加強ANSYS軟件在機械結(jié)構(gòu)中的應用

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

第二，我們應該要加快對其信息化的革新，促進信息技術與ANSYS軟件的結(jié)合，為其在機械結(jié)構(gòu)中的應用提供更好的發(fā)展條件。不僅可以提高工作效率，還可以實現(xiàn)信息的共享，促進企業(yè)辦事效率。與此同時，還可以將信息技術的嚴密邏輯性與ANSYS軟件的快速運算性有機結(jié)合，節(jié)約時間。

5　結(jié)語

ANSYS軟件在機械結(jié)構(gòu)中的應用可以更好的機械生產(chǎn)領域的發(fā)展，不斷加深社會各界對它的認識，我國民經(jīng)濟的發(fā)展貢獻力量。

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

［2］黃一江.ANSYS結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計在機械設計中的應用［J］科技傳播，2013（08）.

［3］夏學文，張俊彥，郭小剛，張仁亮.基于ANSYS的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計理論［J］.煤礦機械，2011（03）.

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