ANSYS PI 介绍
ANSYS软件介绍与实例讲解
一简述ANSYS软件的发展史。
1970年，Doctor John Swanson博士洞察到计算机模拟工程应该商品化，于是创立了ANSYS公司，总部位于美国宾夕法尼亚州的匹兹堡。
30年来，ANSYS 公司致力于设计分析软件的开发，不断吸取新的计算方法和技术，领导着世界有限元技术的发展，并为全球工业广泛接受，其50000多用户遍及世界。
ANSYS软件的第一个版本仅提供了热分析及线性结构分析功能，像当时的大多数程序一样，它只是一个批处理程序，且只能在大型计算机上运行。
20世纪70年代初。
ANSYS软件中融入了新的技术以及用户的要求，从而使程序发生了很大的变化，非线性、子结构以及更多的单元类型被加入到子程序。
70年代末交互方式的加入是该软件最为显著的变化，它大大的简化了模型生成和结果评价。
在进行分析之前，可用交互式图形来验证模型的几何形状、材料及边界条件；在分析完成以后，计算结果的图形显示，立即可用于分析检验。
今天软件的功能更加强大，使用更加便利。
ANSYS提供的虚拟样机设计法，使用户减少了昂贵费时的物理样机，在一个连续的、相互协作的工程设计中，分析用于整个产品的开发过程。
ANSYS分析模拟工具易于使用、支持多种工作平台、并在异种异构平台上数据百分百兼容、提供了多种耦合的分析功能。
ANSYS公司对软件的质量非常重视，新版的必须通过7000道标准考题。
业界典范的质保体系，自动化规范化的质量测试使ANSYS公司于1995年5月在设计分析软件中第一个通过了ISO9001的质量体系认证。
ANSYS公司于1996年2月在北京开设了第一个驻华办事机构，短短几年的时间里发展到北京、上海、成都等多个办事处。
ANSYS软件与中国压力容器标准化技术委员会合作，在1996年开发了符合中国JB4732-95国家标准的中国压力容器版。
作为ANSYS集团用户的铁路机车车辆总公司，在其机车提速的研制中，ANSYS软件已经开始发挥作用。
ANSYS APDL命令流详解-7几何建模技巧
⑶ 改变工作文件名 GUI：Utility Menu>File>Change Jobname 命令：/FILNAME, Fname, Key Fname---工作文件名称，不能超过32个字符。
缺省值为FILE或用户自己定义的名称。 Key---LOG和ERR文件是否改名。如为0或OFF则使用既有的
⑷ 改变当前工作目录 GUI：Utility Menu>File>Change Directory 命令：/CWD, DIRPATH 其中DIRPATH为新工作目录的全路径名。当指定的新工作路 径不存在时，则不会改变路径，且给出错误信息。该命令可以 使用系统认可的任何目录，包括中文命名的目录。
⑸ 指定主标题 GUI：Utility Menu>File>Change Title 命令：/TITLE, Title 其中Title为主标题，最多72个字符，用%将参数或表达式括起 来也可进行替换。该主标题可显示在屏幕上的图形区，还可用 /STITLE指定子标题。
ROTX,ROTY,ROTZ）；
DISP（U,ROT）；
TEMP。FX,FY, FZ ；
F (FX,FY, FZ)；
MX,MY,MZ；
M (MX,MY, MZ)；
FORC (F and M)等。
该命令所选择的自由度为其它命令所使用，例如可被D或F
命令使用。例如：
DOFSEL,S,UZ
!选择UZ自由度
D,ALL,ALL
!则所有节点的UZ自由度被约束
5. 组件及其选择 ANSYS中将由同类型图素组成的集称为“元件”（component）， 而由多个元件组成的集称为“组件”（assembly），多个组件也可
组成新的组件，有时不必区分元件和组件。利用组件可方便建模
ansys基本单位设置及部分基础知识
ANSYS基本单位设置及部分基础知识可使用命令（∕UNITS,LABEL ）来表示分析时所采用的单位，LABEL表示系统单位，LABEL=Sl （国际单位：米、公斤、秒）；/UNITS, SILABEL=CSG （公制：厘米、克、秒）；LABEL=BFT （英制：长度=ft）；LABEL=BIN （英制: 长度=in ）。
ex是材料的弹性模量，也叫杨氏模量。
30e6的意思是30乘以10的6次方。
单位是PSi，英镑每平方英寸。
1psi=6890N∕M2.这种情况是你在选择硬直单位时的数值。
如果你选择的是国际单位制这一项应填2e11。
建议填写2e11,因为打开anSyS默认就是国际单位制。
这个命令只是测X轴的距离的吧楼主可以试试这样操作绝对可以的PrePrOCeSSOr——modeling——CheCk Geom----KP dista nces会出来个对话框选择你需要测量的两个点会自动显示出TXT的文本包括绝对距离X Y Z的距离x_disp=distkp（10,11）命令流，节点10 和11 距离■ ANSYS＞国标单位（SI）,也称公制或米制单位：•长度--- m,力----- N J时间------ s,质量----- kg ＞压强/压力——Pa）弹性模量——Pa （Wm2）, 密度kg⅛τ∖频率---- HZ T速度 ------ m∕s^角速度——rad∕s,................＞英制单位：•英尺（ft）或英寸（in）S⅛ （Ib） ... ..............+ QO 噩兀R « * « ⅛ ** IrW 9WwnInI in^H.4 mm *CB 萸尺a I Λ-0Jθ4<we>S■h1 h-3⅛βθ> AitUIbI Ih • 0.4« 9 kf1 IIUg-32.2 Ib 14.7∣S6k^MVMT I 7 3/9 VHZHI电査⅛* A **♦ATΛf*√J UΓY∙02X ∣O∙ M 9立方*立方黃十to 'I i∙'-1.63IC7×10' ≡√I0» 4 U 1IBtiwt*⅜次方匕 -⅜ ιa⅛*英勺叩二庆方牲1 m√ = 0.02S4ra,√-FM-决方蕈kg∙αι,Ib ・ ia ,IA ・ ⅛,-XW∙WXto 4力 E N 镣力Ibr I ft>(-4.44X 2 N 力鉅5*N ・GW 力矣寸Ibf-in IIM ∙in∙<M12 W5 Nr您KJBuI BU-Iw5.06 JANSYS 中的坐标系+ QO存储数据库■将数据从内存以数据库文件（以db 为扩展名）写入 硬盘，是数据库当前状态的一个备份。
对ansys主要命令流的解释
对ansys主要命令流的解释对any主要命令的解释本文给出了any主要命令的一些解释。
1，/PREP7!加载前处理模块2，/CLEAR,NOSTART!清除已有的数据,不读入启动文件的设置(不加载初始化文件)初始化文件是用于记录用户和系统选项设置的文本文件/CLEAR,START!清除系统中的所有数据,读入启动文件的设置/FILENAME,E某10.5!定义工程文件名称/TITLE,E某10.5SOLIDMODELOFANA某IALBEARING!指定标题4，F,2,FY,-1000!在2号节点上施加沿着-Y方向大小为1000N的集中力6，FINISH!退出模块命令7，/POST1!加载后处理模块ETABLE,EPELA某L,LEPEL,1!以杆单元的轴向应变为内容,建立单元表EPELA某LETABLE,STRS_ST,LS,1!以杆件的轴向应力“LS,1”为内容定义单元表STRS_STETABLE,STRS_CO,LS,1!以杆件的轴向应力“LS,1”定义单元表STRS_COETABLE,STRS某,S,某!定义某方向的应力为单元表STRS某ETABLE,STRSY,S,Y!定义Y方向的应力为单元表STRSY某GET,STRSS_ST,ELEM,STEEL_E,ETAB,STRS_ST!从单元表STRS_ST中提取STEEL_E单元的应力结果，存入变量STRSS_ST;某GET,STRSS_CO,ELEM,COPPER_E,ETAB,STRS_CO”从单元表STRS_CO中提取COPPER_E单元的应力结果，存入变量STRSS_CO10FINISH!退出以前的模块11,/CLEAR,START!清除系统中的所有数据,读入启动文件的设置12/UNITS,SI!申明采用国际单位制15/SOLU!进入求解模块:定义力和位移边界条件,并求解ANTYPE,STATIC!申明分析类型是静力分析(STATIC或者0)OUTPR,BASIC,ALL!在输出结果中,列出所有荷载步的基本计算结果OUTPR,BASIC,ALL!指定输出所有节点的基本数据OUTPR,BASIC,LAST!选择基本输出选项,直到最后一个荷载步OUTPR,,1!输出第1个荷载步的基本计算结果OUTPR,BASIC,1!选择第1荷载步的基本输出项目OUTPR,NLOAD,1!指定输出第1荷载步的内容OUTRES,ALL,0!设置将所有数据不记录到数据库。
ansys单元介绍 -回复
ansys单元介绍-回复ANSYS单元介绍ANSYS（工程仿真软件）是工程领域中广泛应用的一款有限元分析软件。
在进行有限元分析时，模型是由许多单元组成的，而每个单元代表了模型中的一个小区域。
本文将逐步介绍ANSYS中常用的单元类型、它们的特点以及适用范围，以帮助读者更好地理解和使用ANSYS软件。
ANSYS软件提供了多种单元类型，每种单元类型可用于不同类型的工程问题。
下面是ANSYS中常用的几种单元类型：1. 点单元（POINT）：点单元是最简单的单元类型，它代表模型中的一个点。
通常情况下，不直接使用点单元进行分析，而是用它来定义其他类型的单元的节点。
2. 线单元（LINE）：线单元是由两个节点组成的简单线段。
它常用于模拟细长结构，如梁或桁架。
线单元具有两个位移自由度（分别是X和Y方向）。
3. 三角形单元（TRI）：三角形单元是由三个节点组成的平面三角形。
它广泛应用于二维平面问题的建模和分析中。
三角形单元不仅能够模拟平面应力问题，还可以模拟壳体结构的应力、位移和应变。
4. 四面体单元（TET）：四面体单元是由四个节点组成的三维四面体。
它适用于模拟三维结构中的应力、变形和热分析等问题。
5. 六面体单元（HEX）：六面体单元是由八个节点组成的立方体。
它常用于模拟物体的体积行为，如流体力学、热传导和固体力学等。
六面体单元可以更准确地描述结构的形状变化，但在建模复杂几何形状时可能会受到限制。
6. 四边形单元（QUAD）：四边形单元是由四个节点组成的四边形。
它适用于二维问题的建模和分析，如平面应力和平面应变问题。
上述单元类型只是ANSYS软件中的一小部分，还有其他一些特殊用途的单元类型，如壳体单元、梁单元、弹簧单元等。
在选择合适的单元类型时，需要根据具体问题的几何形状、边界条件和分析要求进行评估。
除了单元类型的选择之外，还需要注意单元的质量。
单元质量是指单元的形状是否足够正交、比例是否合理，以及不规则几何形状是否能够得到良好的表示。
ANSYS中的阻尼(转载)
阻尼是动力分析的一大特点，也是动力分析中的一个易于引起困惑之处，而且由于它只是影响动力响应的衰减，出了错不容易觉察。
阻尼的本质和表现是相当复杂的，相应的模型也很多。
ANSYS提供了强大又丰富的阻尼输入，但也正以其强大和丰富使初学者容易发生迷惑这里介绍各种阻尼的数学模型在ANSYS中的实现，与在ANSYS中阻尼功能的使用。
1．比例阻尼最常用也是比较简单的阻尼大概是Rayleigh阻尼，又称为比例阻尼。
它是多数实用动力分析的首选，对许多实际工程应用也是足够的。
在ANSYS里，它就是阻尼与阻尼之和，分别用ALPHD与BETAD命令输入。
已知结构总阻尼比是，则用两个频率点上阻尼与阻尼产生的等效阻尼比之和与其相等，就可以求出近似的阻尼与阻尼系数来用作输入：（5.1.1）求比例阻尼系数的拟合公式用方程组（5.1.1）可以得到阻尼与阻尼系数值，然后用ALPHD与BETAD命令输入，这种阻尼输入既可以做full（完全）法的分析，也可以作减缩法与振型叠加法的分析，都是一样的有效。
但是尽管阻尼与阻尼概念简单明确，在使用中也要小心一些可能的误区。
首先，阻尼与质量有关，主要影响低阶振型，而阻尼与刚度有关，主要影响高阶振型；如果要做的是非线性瞬态分析，同时刚度变化很大时，那么使用阻尼很可能会造成收敛上的困难；一样的理由，有时在使用一些计算技巧时，比如行波效应分析的大质量法，加上了虚假的大人工质量，那么就不可以使用阻尼。
同样，在模型里加上了刚性连接时，也应该检查一下阻尼会不会造成一些虚假的计算结果。
2．阻尼阵的计算ANSYS中有多种办法可以输入阻尼特性。
先概括几个在结构分析中常用的输入阻尼的命令：ALPHAD：输入阻尼参数BETAD：输入阻尼参数DMPRA T：输入全结构的阻尼比MDAMP：输入与各频率的振型对应的模态阻尼比MP，DAMP 输入对应于某种材料的材料阻尼??。
与以上几种命令的输入对应的ANSYS计算的总阻尼阵[C]是：（5.1.2）ANSYS计算阻尼矩阵的公式其中m是结构中有阻尼的材料种类数，n是具有特有阻尼的单元类型数。
ANSYS详细全介绍
ANSYS详细全介绍开放、灵活的仿真软件，为产品设计的每一阶段提供解决方案通用仿真电磁分析流体力学行业化分析模型建造设计分析多目标优化客户化结构分析解决方案结构非线性强大分析模块Mechanical显式瞬态动力分析工具LS-DYNA新一代动力学分析系统AI NASTRAN电磁场分析解决方案流体动力学分析行业化分析工具设计人员快捷分析工具仿真模型建造系统多目标快速优化工具CAE客户化及协同分析环境开发平台ANSYS StructureANSYS Structure 是ANSYS产品家族中的结构分析模块，她秉承了ANSYS家族产品的整体优势，更专注于结构分析技术的深入开发。
除了提供常规结构分析功能外，强劲稳健的非线性、独具特色的梁单元、高效可靠的并行求解、充满现代气息的前后处理是她的四大特色。
ANSYS Structure产品功能非线性分析• 几何非线性• 材料非线性• 接触非线性• 单元非线性动力学分析•模态分析- 自然模态- 预应力模态- 阻尼复模态- 循环模态• 瞬态分析- 非线性全瞬态- 线性模态叠加法•响应谱分析- 单点谱- 模态- 谐相应- 单点谱- 多点谱•谐响应分析•随机振动叠层复合材料•非线性叠层壳单元•高阶叠层实体单元•特征- 初应力- 层间剪应力- 温度相关的材料属性- 应力梯度跟踪- 中面偏置•图形化- 图形化定义材料截面- 3D方式察看板壳结果- 逐层查看纤维排布- 逐层查看分析结果•Tsai-Wu失效准则求解器•迭代求解器- 预条件共轭梯度(PCG)- 雅可比共轭梯度(JCG)- 非完全共轭梯度(ICCG)自然模态• 直接求解器- 稀疏矩阵- 波前求解器•特征值- 分块Lanczos法- 子空间法- 凝聚法- QR阻尼法(阻尼特征值)•分布式并行求解器-DDS-自动将大型问题拆分为多个子域，分发给分布式结构并行机群不同的CPU（或节点）求解- 支持不限CPU数量的共享式并行机或机群- 求解效率与CPU个数呈线性提高• 代数多重网格求解器-AMG- 支持多达8个CPU的共享式并行机- CPU每增加一倍，求解速度提高80％- 对病态矩阵的处理性能优越, ,屈曲分析• 线性屈曲分析• 非线性屈曲分析• 热循环对称屈曲分析断裂力学分析• 应力强度因子计算• J积分计算• 裂纹尖端能量释放率计算大题化小•单元技术•子结构分析技术•子模型分析技术设计优化•优化算法- 一阶法•多种辅助工具- 随机搜索法- 等步长搜索法- 乘子计算法- 最优梯度法- 设计灵敏度分析•拓扑优化二次开发特征• ANSYS参数化设计语言(APDL) • 用户可编程特性（UPF）• 用户界面设计语言(UIDL) • 专用界面开发工具（TCL/TK）• 外部命令概率设计系统(PDS)•十种概率输入参数•参数的相关性•两种概率计算方法- 蒙特卡罗法*直接抽样* Latin Hypercube抽样- 响应面法*中心合成*Box-Behnken设计•支持分布式并行计算•可视化概率设计结果- 输出响应参数的离散程度*Statistics* LHistogram* Sample Diagram- 输出参数的失效概率* Cumulative Function* Probabilities- 离散性灵敏度*Sensitivities* Scatter Diagram* Response Surface前后处理(AWE)• 双向参数互动的CAD接口• 智能网格生成器• 各种结果的数据处理• 各种结果的图形及动画显示• 全自动生成计算报告支持的硬软件平台• Compaq Tru64 UNIX • Hewlett-Packard HP-UX • IBM RS/6000 AIX• Silicon Graphics IRIX• Sun Solaris• Windows: 2000,NT,XP• LinuxANSYS MultiphysicsTM MultiphysicsANSYS MultiphysicsTM集结构、热、计算流体动力学、高/低频电磁仿真于一体，在统一的环境下实现多物理场及多物理场耦合的仿真分析；精确、可靠的仿真功能可用于航空航天、汽车、电子电气、国防军工、铁路、造船、石油化工、能源电力、核工业、土木工程、冶金与成形、生物医学等各个领域，功能强大的各类求解器可求解从冷却系统到发电系统、从生物力学到MEMS等各类工程结构。
ANSYS模块介绍
ANSYS模块介绍分析功能覆盖了自然界的四种场具有独一无二的多场耦合分析功能--------------------------------------------------------------------------------使用特点与用户的长期沟通使ANSYS拥有了人见人爱的特异功能功能完备的前后处理器使ANSYS易学易用强大的图形处理能力及得心应手的实用工具使使用者轻松愉快ANSYS奇特的多平台解决方案使用户物尽其用丰富、强健、高速、可靠的求解器ANSYS和流行的CAD软件均有接口--------------------------------------------------------------------------------专用模块高速变形和高度非线性模块－ANSYS/LS-DYNA(冲击、爆炸、碰撞、实体成形、板成形) 边界元流体动力学模块ANSYS/LINFLOW(水下结构振动、气弹颤振分析)土木工程专用模块ANSYS/CivilFEM疲劳分析专用模块ANSYS-SAFE电子封装、结构及热分析专用模块ANSYS/AnsPak子模型：子模型允许把模型中的某一局部结构与其余部分分开，细致构造该局部模型并重新划分细网格进行更详细的分析，这个精细的局部模型称为子模型。
利用子模型可以在不增加整个模型复杂性和计算量的前提下获得结构中特定区域更为准确的结果。
子结构ANSYS通过把部分单元等效为一个独立单元（超单元，又称子结构）可大大节省求解运算时间或提高建模效率。
单元死活单元死活可以用来模拟材料添加与去除过程，如：山体开挖，大坝修筑，焊接过程，溶化过程。
参数化设计语言（APDL）ANSYS依靠命令驱动，APDL是一个能将ANSYS命令有机组织起来完成系统分析的工具。
APDL具有计算机语言要素，如：循环、判断、分支、变量及数组、子过程（宏）、数学函数、ANSYS函数等、变量（参数）等要素使用户应用APDL进行系列产品的分析和优化设计。
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February 1, 2012
February 23, 2009 Release 14.0 Inventory #002593
去耦电容优化设计
• 良好的滤波电路至关重要
V=Z*I
电源回路的阻抗
芯片工作时的变化电流
添加去耦电容可以降低电源回路的 阻抗 • 电容如何选型 • 电容如何摆放
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2A
Target Impendence is the goal that designer should hit !!!
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February 1, 2012
去耦电容优化
ANSYS, Inc.© Proprietary 1-26 2012 ANSYS, Inc. © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.
February 1, 2012
Murata
February 23, 2009 Release 14.0 Inventory #002593
February 1, 2012
February 23, 2009 Release 14.0 Inventory #002593
去耦电容优化
resonance
Imped ance
C ES LESR
Capac Induc itive tive
+20dB/decade
(Equivalent Series Resistance)
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February 1, 2012
February 23, 2009 Release 14.0 Inventory #002593
谐振分析
February 23, 2009 Release 14.0 Inventory #002593
CPS回路电感提取
Package Layout
Vdd Vdd CPM
PCB
Vss
Zin Vss
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February 1, 2012
February 23, 2009 Release 14.0 Inventory #002593
SIwave仿真DC问题
电流分布
电压分布
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DI2
H L n
Din
L
Parasitic Inductance (due to Pins, Bond-wire, etc.)
February 23, 2009 Release 14.0 Inventory #002593
去耦电容优化
Built in Capacitor library Select by Vendor and Part number ESR, ESL included Examine component plot and properties
去耦电容优化
Resonant Mode Analysis
*
ANSYS, Inc.© Proprietary 1-25 2012 ANSYS, Inc. © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.
Add C3
February 1, 2012
2.2nF
February 23, 2009 Release 14.0 Inventory #002593
PI要解决的问题
• DC
– 直流压降过大 – 电流密度过高导致温度过高
• AC
– 阻抗谐振分析
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February 1, 2012
February 23, 2009 Release 14.0 Inventory #002593
ANSYS, Inc.© Proprietary 1-20 2012 ANSYS, Inc. © 2009 ANSYS, Inc. All ri12
February 23, 2009 Release 14.0 Inventory #002593
0.9304 GHz 0.5115 GHz
Board Center at Voltage peak/dip for these modes!
0.3907GHz 0.46696 GHz
0.78147 GHz
Board Center at Voltage node for these modes!
0.2577 GHz
去耦电容优化
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February 1, 2012
Murata
February 23, 2009 Release 14.0 Inventory #002593
去耦电容优化
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February 1, 2012
Murata
February 23, 2009 Release 14.0 Inventory #002593
典型PDS
• Power Delivery System (PDS)
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February 1, 2012
February 23, 2009 Release 14.0 Inventory #002593
DC分析的问题
• 设计趋势
– – – – 电压越来越小 电流越来越大 功率越来越高 平面越来越破碎
• 设计目标
– 如何使接收端的接收电压在可允许的范围之内
– 如何避免电源地平面上存在电流密度过大点导致的热可靠性问题
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February 1, 2012
February 23, 2009 Release 14.0 Inventory #002593
AC 谐振分析 • 当高速IC工作时，会在整 个电源地平面内引入一个噪声，如果 噪声的峰值频点刚好和电源地系统的阻抗谐振频点相同，则噪 声就会被放大 • 系统本身的固有谐振无法被消除，只能避免被激发
0.8223 GHz
0.64369 GHz
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0.7674 GHz
0.86118 GHz
February 23, 2009 Release 14.0 Inventory #002593
Switching Power Supply
Electrolytic Bulk Capacitors
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February 1, 2012
February 1, 2012
February 23, 2009 Release 14.0 Inventory #002593
SSO
• Worst Case PD noise (timing)
V=VCC+DV
DI=DI1+ DI2+ …DIn
Common Power Supply
DI1
H L 1 H L 2
February 1, 2012
阻抗曲线
ZTarget
Power _ Supply _ Voltage Allowed _ Ripple
Current
Example:
4A 3.3v VRM 2A
3.3v plane
ZTarget(3.3v)
3.3v 5% 82.5m
ANSYS PI 仿真介绍
14. 0 Release
Chapter 1.1: Introduction 褚正浩
Introduction to ANSYS HFSS
高级应用工程师 Zhenghao.chu@
What Is Power Integrity?
• 电源完整性分析的主要目标就是能够给芯片电路提供 干净的电源，消除电源噪声对芯片输出信号的影响。
VR
Circuits
ANSYS, Inc.© Proprietary 1-2 2012 ANSYS, Inc. © 2009 ANSYS, Inc. All rights reserved.