有限元软件ansys培训教程：第一讲常用CAE软件介绍.
ANSYS基础培训PPT资料【优选版】
ANSYS基础培训PPT资料【优选版】一、引言ANSYS 作为一款功能强大的工程仿真软件，在众多领域都有着广泛的应用。
为了帮助大家更好地掌握 ANSYS 的基础知识，我们精心准备了这份基础培训 PPT 资料。
二、ANSYS 软件概述（一）ANSYS 是什么ANSYS 是一款集结构、热、流体、电磁、声学等多物理场于一体的大型通用有限元分析软件。
它能够帮助工程师和研究人员在产品设计阶段就对其性能进行准确的预测和优化，从而减少试验次数、缩短研发周期、降低成本。
（二）ANSYS 的主要功能模块1、结构分析模块用于分析各种结构在静态、动态、线性和非线性条件下的应力、应变和位移等。
2、热分析模块可以模拟传热过程，包括稳态和瞬态热分析，以及热结构耦合分析。
3、流体分析模块用于分析流体流动、压力分布、传热和传质等现象。
4、电磁分析模块包括静电场、静磁场、时变电磁场等分析功能。
（三）ANSYS 的工作流程1、前处理包括几何建模、定义材料属性、划分网格等。
2、求解设置求解类型、加载边界条件和载荷，然后进行求解计算。
3、后处理对求解结果进行可视化处理，如查看应力云图、位移云图等，并进行数据分析。
三、ANSYS 前处理（一）几何建模1、直接建模通过 ANSYS 自带的建模工具创建几何模型。
2、导入外部模型可以导入其他 CAD 软件创建的模型，如 SolidWorks、ProE 等。
（二）定义材料属性1、常见材料类型如金属、塑料、橡胶等，并设置相应的弹性模量、泊松比、密度等参数。
2、材料库ANSYS 提供了丰富的材料库，方便用户选择和使用。
（三）网格划分1、网格类型包括四面体网格、六面体网格、混合网格等。
2、网格控制可以设置网格尺寸、网格质量等参数，以保证计算精度和效率。
四、ANSYS 求解（一）加载边界条件1、位移边界条件指定某些节点的位移值。
2、力边界条件施加集中力或分布力。
3、热边界条件设定温度、热流密度等。
（二）选择求解器1、直接求解器适用于小型问题。
ANSYS_初级培训教程
ANSYS_初级培训教程ANSYS 初级培训教程在工程领域，ANSYS 软件是一款功能强大的工具，广泛应用于结构力学、流体力学、热传递等多个方面。
对于初学者来说，掌握ANSYS 的基本操作和应用是十分重要的。
本教程将为您提供一个全面的 ANSYS 初级培训，帮助您快速入门并掌握其基本功能。
一、ANSYS 软件简介ANSYS 是一款大型通用有限元分析软件，它能够模拟各种物理场的行为，帮助工程师和科研人员预测产品或结构在不同条件下的性能和行为。
ANSYS 具有强大的建模能力、求解器和后处理功能，可以处理复杂的几何形状和多种物理现象的耦合问题。
二、安装与启动首先，您需要获取 ANSYS 软件的安装包，并按照安装向导进行安装。
安装过程中需要注意选择合适的组件和模块，根据您的需求进行定制。
安装完成后，在桌面上会出现 ANSYS 的快捷方式图标。
双击图标即可启动软件。
三、用户界面当您启动 ANSYS 后，会看到其用户界面。
界面主要包括菜单栏、工具栏、图形窗口、输出窗口等部分。
菜单栏包含了各种功能命令，如文件操作、建模、求解、后处理等。
工具栏提供了一些常用命令的快捷按钮，方便您快速操作。
图形窗口用于显示模型和结果，输出窗口则会显示软件的运行信息和错误提示。
四、建模1、几何建模ANSYS 提供了多种建模方法，您可以直接在软件中创建简单的几何形状，如长方体、圆柱体、球体等。
也可以导入其他 CAD 软件创建的几何模型。
2、网格划分网格划分是将几何模型离散为有限个单元的过程。
ANSYS 提供了自动网格划分和手动网格划分两种方式。
对于简单模型，自动网格划分通常能够满足要求。
但对于复杂模型，可能需要手动调整网格参数以获得更好的精度。
五、加载与边界条件在进行分析之前，需要为模型施加荷载和边界条件。
荷载可以是力、压力、温度等，边界条件可以是固定约束、位移约束等。
加载和边界条件的设置要根据实际情况进行合理的假设和简化，以确保分析结果的准确性和可靠性。
几乎所有的有限元分析的软件介绍——让你对CAE软件更了解
几乎所有的有限元分析的软件介绍——让你对CAE软件更了解有限元分析（Finite Element Analysis，FEA）是一种数值计算方法，用于求解结构、固体力学、热传导和流体力学等领域中的工程问题。
它通过离散化技术将复杂的连续体问题转化为一个有限数量的单元问题，再通过求解这些单元的代数方程组得到整个问题的近似解。
在工程领域，有限元分析常常被用来进行结构强度、振动、疲劳和优化分析等。
下面将介绍几个常见的有限元分析软件，包括ANSYS、ABAQUS、LS-DYNA和SolidWorks Simulation。
1.ANSYSANSYS是一款全面的有限元分析软件，包含了结构分析、流体动力学、电磁场分析和耦合多场分析等功能。
它具有强大的前后处理功能和丰富的材料模型库，可以模拟各种复杂的物理现象。
ANSYS还提供了多种优化算法，用于进行结构和材料参数的优化设计。
它广泛应用于航空航天、汽车、能源和电子等领域。
2.ABAQUSABAQUS是一款广泛应用于工程和科学领域的有限元分析软件，主要用于求解复杂的结构、流体和热力学问题。
它具有强大的建模和求解能力，支持线性和非线性分析。
ABAQUS还提供了各种完整的元件库和材料模型，同时支持多学科的耦合分析。
它适用于多种工程和科学领域，如航空航天、汽车、生物医学和材料科学等。
3.LS-DYNALS-DYNA是一款专注于动力学和非线性问题的有限元分析软件，用于模拟高速碰撞、爆炸和弹道问题等。
它具有优秀的显式求解器和平行计算能力，能够处理大型和复杂的模型。
LS-DYNA还提供了丰富的材料模型和接触算法，支持多物理场耦合。
它适用于汽车、航空航天、国防和地震等领域。
4. SolidWorks SimulationSolidWorks Simulation是一款基于SolidWorks CAD软件的有限元分析工具，用于进行结构和流体力学分析。
它提供了友好的用户界面和强大的建模和分析功能，能够快速进行设计验证和性能优化。
CAE各软件介绍全解读
CAE各软件介绍全解读CAE（计算机辅助工程）是一种利用计算机仿真技术来辅助工程师进行工程设计、分析和优化的方法。
CAE软件是实现这一目标的关键工具，用于模拟各种物理现象和工程场景，从而帮助工程师进行设计和分析。
下面是对几款常见的CAE软件进行介绍。
1.ANSYS：ANSYS是一款综合性的CAE软件，具有丰富的分析工具和模块，用于解决各种工程问题。
它可以模拟结构分析、流体力学、电磁场、声学等多个领域，并且支持多物理场耦合分析。
ANSYS具有强大的前后处理功能，可以对模型进行建模、网格划分、结果分析等，同时还提供了优化和参数化建模功能。
2. MSC Software（Nastran、Patran）：MSC Software是一系列用于结构和动力学分析的CAE软件的统称。
其中，Nastran是一款强大的有限元分析软件，用于结构分析和优化；Patran是一个前后处理软件，用于建模、网格生成和结果后处理。
这两款软件通常搭配使用，可以进行复杂的结构动力学分析和优化。
3. Siemens PLM Software（NX CAE、Femap）：Siemens PLM Software 提供了一系列用于CAE的软件工具。
NX CAE是一款功能强大的CAE软件，支持多物理场耦合分析，如传热、流体力学、结构等，并集成了优化和参数化建模功能。
Femap是一款前后处理软件，用于建模、网格划分和结果后处理。
NX CAE和Femap的结合可以实现全流程的CAE分析。
4. Altair HyperWorks：Altair HyperWorks是一个集成的CAE软件套件，包含了多个模块和工具，可用于多领域的工程分析。
它具有强大的优化和参数化建模功能，支持流体力学、结构和多物理场耦合分析。
HyperWorks还提供了高效的前后处理功能，并与多种CAD软件进行无缝集成。
5. COMSOL Multiphysics：COMSOL Multiphysics是一款用于多物理场耦合模拟的CAE软件。
第一讲：ansys基础
面/体结构离散
2.1 有限元法常用术语
单 元：分割连续体的小区域，有线、面或实体等种类。 节 点：连接单元的空间点，具有一定自由度。 自由度：用于描述一个物理场（位移）的响应特性的参量。 荷 载：所有荷载等效到节点即等价节点力（温度、位移 广义荷载）
载荷 节点 UY ROTY 单元 UX ROTX UZ
ROTZ
结构 DOFs
原型结构
载荷 约束
有限元模型
2.2 常用术语——节点、单元、自由度
根据结构的实际情况确定单元的类型，数目，形状， 大小以及排列方式。 杆系结构单元 平面单元
体单元
2.3 有限元分析基本过程
有限元法分析问题的基本步骤：
1、结构的离散化
离散化就是将要分析的结构分割成有限个单元体，并在 单元的指定位置设置节点，使相邻单元的有关参数具有一定
K F
[K]整体刚度矩阵， {F }整体载荷 ，{δ}整体节点位移向量
2.3 有限元分析基本过程
6、单元应变和应力的计算 根据已知结点的位移利用弹性力学方程和位移插值函数算 出单元的应变和应力。
2.3 有限元分析基本过程
分 析 对 象
有限元模型
变形云图
应力云图
武汉光谷体育馆
1、主菜单-优选项
■ h-Method 方法：以加密网格划分的方法提高计算精度 ■ p-Method 方法：以增加单元内插值函数阶数的方法提高计算精度
注：P-Method 方法是高阶计算方法，通常比 h-Method 方法具有更高的精度和 收敛性，但耗时比后者大增。且不是所有学科都适用p-Method方法，只有在结构 静力分析、热稳态分析、电磁场分析中可用。其他场合下都采用h-Method方法。
第1节CAE与ANSYS概述
第八章Ansys入门第1节CAE与ANSYS概述一、CAE1）CAE的概念与分类CAE——computer aided engineering，即计算机辅助工程，指工程设计中的分析计算与分析仿真。
CAE软件——ANSYS、MARC、DEFORM、DENA 、SUPERFORM等。
CAE技术——有限元法、边界元法和有限差分法，其中有限元法应用的领域最广，现已应用于结构力学（包括线性和非线性）、结构动力学、热力学、流体力学、电路学和电磁学。
2）CAE软件的作用1）静力和拟静力的线性与非线性分析：包括单一和复杂组合结构的弹力、塑性、蠕变、膨胀、集合大变形、大应变、疲劳、断裂、损伤，及多体弹塑性接触在内的变形与应力应变分析2）线性与非线性独立分析：包括交变、爆炸冲击、随机地震，以及各种运动荷载作用下的动力时程、振动模态、谐波响应、随机振动、屈曲和稳定性分析等3）稳态和瞬态热分析：包括传导、对流和辐射状态下的热、相变及热/结构耦合。
4）静态和交变态的电磁场和电流分析：包括电磁场、电流、压电行为，以及电磁/结构耦合分析5）流体计算：包括常规的管内和外场的层流、湍流、热/流耦合及流/固耦合分析6）声场与博的传波计算：包括静态和动态声场及噪声计算，以及固体、流体和空气波的传播分析二、ANSYS简介ANSYS（Analysis SYStem）是一种融结构、热、流体、电磁和声学于一体的大型CAE通用有限元分析软件。
1）历史1971年的2.0版本，2003年的7.1版本，已有30多年的历史。
2）组成对应分析过程的前处理、求解和后处理三个阶段，ANSYS由3个模块组成。
（1）前处理模块该模块定义求解所需要的数据，用户可以选择坐标系统、单元类型、定义实常数和材料特性、建立实体模型并对其进行网络剖分、控制节点和单元，以及定义耦合和约束方程等，并可预测求解过程所需文件大小及内存。
ANSYS提供了3种不同的建模方法——模型导入、实体建模和直接生成。
ANSYS入门(一)讲述
重要的体元素布尔操作
Add：将两个体合并为一个体 Subtract：两个体相减 Overlap: 两个体叠加 Glue: 两个体合并公用面 Divide：分割两个体
布尔操作 (续)
Main Menu: Preprocessor > -Modeling- Operate >
选择一种布尔操作 (例如： Add)
Accidence of ANSYS
ANSYS入门(一)
Brief Introduction of ANSYS Software
ANSYS软件诞生于上实际70年代，在有限元的发 展史上，一直作为一个重要成员存在，在激烈的 市场竞争中，生存下来并不断发展壮大，目前是 世界上最有影响的有限元软件之一。 以ANSYS软件本身为平台，为其他各专业有限元 软件提供前后处理支持，以服务实际工程为背景， 尽量使用成熟的技术，减少理论研发的风险。
对话框示例
布尔操作
布尔操作 是指几何图元进行组合计算. ANSYS的 布尔操作包括add, subtract, intersect, divide, glue以及 overlap. 它们不仅适用于简单的体素中 的图元，也适用于从CAD系统传入的复杂几何模型。
WZ WY WX
这个看起来复杂的模型，实 际上是一个方块与一个空心 的球进行求交（intersect） 布尔操作的结果
实常数是针对某一单元的几何特征, 例如:
梁单元的横截面积 壳单元的厚度
选择了单元类型后，定义单元实常数。 分析用中到的单元的实常数，可以查阅单 元在线帮助. 注意并不是所有的单元都需 要实常数。
定义“实常数”
Main Menu: Preprocessor > Real Constants 1. 2. 3. 4. 5. 选择 Add 。 选择要定义的实常数是针对哪种单元类型。 输入实常数。 选择 OK 。 如果要定义另一实常数，选择 Add 并重复以 上操作。
ANSYS有限元分析软件介绍
3D
SHELL28，SHELL41，SHELL43，SHELL63，SHELL93，
SHELL150，SHELL181
PIPE16，PIPE17，PIPE18，PIPE20，PIPE59，PIPE60
ANSYS软件分析步骤
2、定义单元实常数
单元实常数是依赖单元类型的特性，如梁单元的横截面特性。例如 2D梁单元BEAM3的实常数是面积（AREA）、惯性矩（IZZ）、高度 （HEIGHT）、剪切变形常数（SHEARZ）、初始应变（ISTRN）和 附加的单位长度质量（ADDMAS）。并不是所有的单元类型都需要 实常数，同类型的不同单元可以有不同的实常数值。
ANSYS软件分析步骤
6、施加负载
对于不同的分析类型，所施加的载荷形式有所不同，可以归结为6类： DOF约束（DOF constraint）：用于对模型自由度做出限定，用于
确定边界条件； 力（Force）：施加在有限元模型节点上的集中载荷； 表面载荷（Surface load）：施加在单元上的分布载荷，包括线分
• ANSYS在分析过程中需要读写文件. • 文件格式为 jobname.ext, 其中 jobname 是设定的工作文件名,
ext 是由ANSYS定义的扩展名，用于区分文件的用途和类型. • 默认的工作文件名是 file.
一些特殊的文件
数据库文件
jobname.db
二进制
Log 文件
jobname.log
ANSYS软件分析步骤
4、创建几何模型
1. 建立模型的方法 ANSYS程序为用户提供了下列生成几何模型以及有限元模型的方法： 在ANSYS中创建几何模型，即实体建模； 导入在其它CAD系统创建的模型，直接生成。
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Comsol Multiphysics软件
即为原来的FEMLAB软件，为多重物理场耦合分析软件系统。基 本模块中特色模块： 燃料电池 ( Fuel Cell ) 光电 (electronic optic ) 微机电 ( MEMS ) 两相流 ( Two Phase Flow ) 热传 ( Heat Transfer ) 专用模块： 化工模块 ( Chemical ) 结构分析模块 (Structural mechanics ) 电磁模块 ( Electromagnetics ) 热传 (Heat Transfer Module) 微机电 (MEMS Module) 地球科学 (Earth Science Module
工程计算软件系统第一讲
-常用CAE软件介绍 连志强
常用CAE软件系统介绍
通过这节课我们应该： 了解常用工程计算软件的分类； 记住常用工程计算软件的名字及主要功能； 了解一些行业专用的工程计算软件。
常用CAE软件系统分类
通常分类
通用类软件系统－可对多种类型的工程和产品的 物理力学性能进行分析、模拟、预测、评价和 优化，以实现产品技术创新。这类软件以覆盖 的应用范围广而著称； 专用类软件系统－针对特定类型的工程或者产品 所开发的用于产品性能分析、预测和优化的软 件。这类软件因在某个特定领域的应用而见长；
Adina软件
ADINA是由Bathe开发的著名的有限元分析程 序，可以求解固体，流体，固-液耦合，热等 问题。包括模块有： ADINA－结构分析模块 ADINA-F－流体分析模块 ADINA-AUI－前后处理模块 ADINA-FSI－流固耦合分析模块 ADINA-T－热分析模块 ADINA-TMC－热结构耦合分析模块 ADINA-TRANSOR －与CAD系统
专用类软件系统（3）
优化类软件 Fra biblioteksight软件 Optishape软件 GENESIS软件－VR&D公司的专业的结构分析与优化 软件系统 DOT软件－VR&D公司的基于梯度理论的优化求解器 转子动力学软件 Samcef/Rotor－比利时SamTech公司开发的转子系统的建 模，阻尼与无阻尼转子临界转速、转子稳定性、不平衡 响应分析及瞬态响应分析、弯扭耦合分析软件系统
CFDRC软件
是CFDRC公司（CFD Research Corporation）开发的三 维计算流体力学软件。广泛地被用在空气动力学(如飞机 流场、汽车流场…)、 工业工程及建筑通风设计、半导体 设计、流场结构耦合计算、流场-结构-电场耦合计算， 导弹力学分析等等。主要模块有： CFD-FASTRAN －专为航空航天领域设计的可压缩 流动的CFD软件 CFD-GEOM －前处理系统 CFD-ACE+－为电子领域的研究设计提供的专业电子 散热/电磁兼容模拟分析软件 CFD-Micromesh －为微电子领域设计的高度自动化 的建模及网格生成软件 CFD-VIEW －通用后处理软件
前后处理软件系统
MSC公司的Patran软件 Altair公司的Hypermesh软件－通用网格剖分程序 EDS公司的Femap软件－通用网格剖分程序 SamTech公司的Samcef/Field软件 CAE-Beta公司的ANSA软件 Ceetron公司的Glview-Pro软件 CEI公司的Ensight软件 Tecplot软件－通用数据处理软件 OASYS软件－Ls-Dyna的前后处理系统 Gambit软件－Fluent的前处理软件系统 XYZ公司的TrueGrid－有限元网格剖分软件 Pointwise公司的Gridgen软件－CFD网格剖分软件 ETA公司的FEMB软件－Ls-Dyna的前后处理软件
LS-DYNA软件系统
LS-DYNA是世界最著名的以显式为主、隐 式为辅的通用非线性动力分析有限元程序， 特别适合求解各种二维、三维非线性结构的 高速碰撞、爆炸和金属成型等非线性动力冲 击问题。同时可以求解传热、流体及流-固 耦合问题。
Algor软件 以著名的SAP软件为基础发展而来，最早被称 为Super SAP，包括静力、动力、流体、热传 导、电磁场、管道工艺流程设计等 ，有众多的 分析模块，可以满足不同行业的需要。主要模 块有： Multiphysics，MEMS，inCAD，PipePak， Civil等。
Fluent软件
FLUENT软件采用基于完全非结构化网格的有限体积 法，用来模拟从不可压缩到高度可压缩范围内的复杂 流动。FLUENT软件包含三种算法：非耦合隐式算法、 耦合显式算法、耦合隐式算法。主要模块有： POLYFLOW－采用有限元法的CFD软件，专用于 粘弹性材料的流动模拟 FIDAP－适合解决从不可压缩到可压缩范围内的复 杂流动问题 GAMBIT－面向CFD分析的高质量的前处理器，其 主要功能包括几何建模和网格生成 TGRID－专业的完全非结构化网格生成软件 G/turbo－针对叶轮机械前处理器，可以快速高效 生成叶轮机械网格 FloWizard－面向工程的CFD软件，操作简单。
MSC公司软件系统
MSC公司是全球最大的PLM产品供应商，其产品主要 有： Patran－通用前后处理系统， Nastran－通用有限元分析系统 Marc－非线性有限元分析系统 Fatigue－疲劳寿命分析系统 Dytran－碰撞、接触等瞬态非线性分析系统 Adams－机构仿真系统 Visual Nastran 4D－机构/结构运动仿真分析软件 FEA.AFEA－Marc和patran联合组成的软件 SOFY－面向工程的有限元前后处理器 Optishape/Construct-结构优化模块
常用CAE软件系统分类（2）
按功能分类
求解器类软件 前后处理类软件
按应用领域分类
面向结构领域的软件 面向流体力学领域的 CFD软件 多物理场耦合软件
1.1 通用类软件系统
美国MSC公司的Nastran、marc软件 美国ANSYS公司的Ansys软件 美国ABAQUS公司的Abaqus软件（就是以前的HKS公 司） 美国ADINA 公司的Adina软件 美国LSTC公司的Ls-Dyna软件 ALGOR公司的Algor软件 Comsol系列软件 美国EDS公司的I-deas软件 法国ESI groups软件系统 大连理工自主研发的SiPESC软件
PHOENICS软件
PHOENICS是模拟传热学与流体力学的通用 CFD软件 。适用于零维、一维、二维、三维、 稳态、非稳态 分析。可分析可压缩与不可压缩 流体，包括非牛顿流、多孔介质中的流动，传 导、传热等以及亚音速，超音速，跨音速模拟。
专用类软件系统(4)
声场分析软件 LMS公司的Sysnoise软件 MSC公司的Actran软件 电磁场分析软件 Ansys公司的Emag和FEKO软件 Ansoft公司的Maxwell软件 铸造类软件 Superform－Marc的专业应用版，用于部件 制造过程的模拟及优化 Superforge－锻造过程模拟软件
ABAQUS软件
ABAQUS－通用线性/非线性分析软件，包括十分丰富 的、可模拟任意实际形状的单元库，并与之对应拥有 各种类型的材料模型库，可以模拟大多数典型工程材 料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合 材料、钢筋混凝土、可压缩有弹性的泡沫材料以及类 似于土和岩石等地质材料。主要模块有： ABAQUS/CAE－通用前处理模块 ABAQUS/Standard －通用分析模块 ABAQUS/Explicit －显式分析求解模块 ABAQUS/Aqua －海洋平台、管道和海底电缆系统 提供波动载荷、拖力和浮力的计算 ABAQUS/Design －设计灵敏度分析模块
CFX是全球第一个通过ISO9001质量认证的大 型商业CFD软件，是英国AEA Technology 公 司开发，2003年被ANSYS公司收购。主要模块 有： ICEM-CFD－前处理模块 Bladgen－交互式涡轮机械叶片设计工具 TurboGrid－旋转机械叶片网格生成软件 Tascflow－旋转机械工程CFD软件
ANSYS软件系统
ANSYS是一个功能强大的有限元分析与优化设计系统，可用来求 解结构、流体、电力、电磁场及碰撞等问题。已广泛应用于航空 航天、汽车工业、生物医学、桥梁、建筑、电子产品、重型机械、 微机电系统、运动器械等领域。主要产品有： Mechanical-ansys结构分析模块 CFX－ansys流体动力学分析模块 EMAG－ansys电磁场分析模块 FEKO－ansys大尺寸高频电磁场分析模块 Workbench－ansys协同仿真环境 ICEM-CFD－ansys CFD的前后处理器 DesignModeler－ansys全参数化实体建模模块 DesignXplorer VT－ansys优化模块 TurboGrid－涡轮机械叶栅通道网格划分 BladeGen－交互式涡轮机械叶片设计 CivilFEM－土木工程专用分析模块 Fe-Safe－ansys高级疲劳分析模块
I-deas软件
I-DEAS是美国SDRC公司(现被ugs公司收购） 推出的功能强大的设计软件，可以提供从产品 概念、产品造型、产品仿真、产品测试、产品 加工直至逆向工程的全部功能。 其有限元分析功能也十分强大，包括结构分 析，流体动力学分析，注塑成型分析，声学 分析等。
ESI系列软件
专用类软件系统（2）
建筑结构类软件 REI公司的Staad软件 Sap nonlinear 中国建研院PKPM软件 LUSAS FEA软件 CSI 公司ETABS软件 CSI 公司SAFE软件－基础和楼板设计软件 结构动力分析软件 Recurdyn软件 Dymola软件