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力学学科分类表及其在ANSYS中的应用

2015-10-30 16:37| 发布者: admin| 查看: 1663| 评论: 0

摘要: 笔者曾经多次提到过,要学好ANSYS,并不仅仅意味着熟练操作界面,更意味着要学好底层的理论。那么这里所谓的“理论”到底是什么意思呢?主要包含两层意思:力学理论和数学理论。从力学理论来说,由于ANSYS主要求解力 ...
笔者曾经多次提到过,要学好ANSYS,并不仅仅意味着熟练操作界面,更意味着要学好底层的理论。那么这里所谓的“理论”到底是什么意思呢?

主要包含两层意思:力学理论和数学理论。

从力学理论来说,由于ANSYS主要求解力学相关的问题(虽然也求解电磁,但是仍旧以力学分析为主),它对许多力学学科的工程应用都提供了支持。

从数学理论来说,主要是指数值计算方法中的有限元法。不过,它也包含了有限体积法,无网格方法。

本篇文章主要说明ANSYS的力学理论基础。

下面首先给出在学科分类表中的“力学”分支下所包含的所有力学学科,然后说明要用好ANSYS的力学分析部分所需要懂得的力学课程。

学科分类表中的力学学科如下:

===========================================

130     力学

130.10     基础力学

130.1010     理论力学

130.1020     理性力学

130.1030     非线性力学

130.1040     连续介质力学

130.1050     摩擦学

130.1060     柔性多体力学

130.1070     陀螺力学

130.1080     飞行力学

130.1099     基础力学其他学科

130.15     固体力学

130.1510     弹性力学

130.1515     塑性力学(包括弹塑性力学)

130.1520     粘弹性、粘塑性力学

130.1525     蠕变

130.1530     界面力学与表面力学

130.1535     疲劳

130.1540     损伤力学

130.1545     断裂力学

130.1550     散体力学

130.1555     细观力学

130.1560     电磁固体力学

130.1565     结构力学

130.1570     计算固体力学

130.1575     实验固体力学

130.1599     固体力学其他学科

130.20     振动与波

130.2010     线性振动力学

130.2020     非线性振动力学

130.2030     弹性体振动力学

130.2040     随机振动力学

130.2050     振动控制理论

130.2060     固体中的波

130.2070     流体—固体耦合振动

130.2099     振动与波其他学科

130.25     流体力学

130.2511     理论流体力学

130.2514     水动力学

130.2517     气体动力学

130.2521     空气动力学

130.2524     悬浮体力学

130.2527     湍流理论

130.2531     粘性流体力学

130.2534     多相流体力学

130.2537     渗流力学

130.2541     物理—化学流体力学

130.2544     等离子体动力学

130.2547     电磁流体力学

130.2551     非牛顿流体力学

130.2554     流体机械流体力学

130.2557     旋转与分层流体力学

130.2561     辐射流体力学

130.2564     计算流体力学

130.2567     实验流体力学

130.2571     环境流体力学

130.2599     流体力学其他学科

130.30     流变学

130.35     爆炸力学

130.3510     爆轰与爆燃理论

130.3520     爆炸波、冲击波、应力波

130.3530     高速碰撞动力学

130.3599     爆炸力学其他学科

130.40     物理力学

130.4010     高压固体物理力学

130.4020     稠密流体物理力学

130.4030     高温气体物理力学

130.4040     多相介质物理力学

130.4050     临界现象与相变

130.4060     原子与分子动力学

130.4099     物理力学其他学科

130.45     统计力学

130.50     应用力学

130.99     力学其他学科

=================================================

ANSYS中主要是对上述分支中的

130.15     固体力学

130.25     流体力学

130.20     振动与波

130.30     流变学

130.35     爆炸力学

这五大分支提供了支持,下面分别描述之。

(1)对于“ 固体力学”的支持。

包括:材料力学,弹性力学,塑性力学,粘弹性力学,蠕变,界面力学,疲劳,损伤力学,断裂力学,结构力学这几门学科的支持。

它主要集成在静力学和瞬态动力学分析模块中,并通过强大的单元库和材料库发生作用。

在WB中,提供的分析系统是

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实际上,瞬态动力学分析也包含了强大的材料非线性能力。

通过材料库提供了强大的材料非线性分析能力

image

通过大量的单元库来提供对于材料力学,板壳力学等的支持。

(2)对于“流体力学”的支持。

对于此方面,它提供了强大的软件支持。

在WB中,提供的分析系统是

image

这两款软件均为世界一流的流体分析软件。

下面的(4)中的polyflow也用于进行流体分析。

(3)对于“振动与波”的支持。

主要表现在对于动力学方面的支持。

在WB中,提供的分析系统是:

image

image

这些系统主要用于做模态分析,谐响应分析,谱分析,PSD分析,及瞬态动力学分析。

(4)对于“流变学”的支持。

流变学是力学的一个新分支,它主要研究物理材料在应力、应变、温度湿度、辐射等条件下与时间因素有关的变形和流动的规律。流变学研究的是在外力作用下,物体的变形和流动的学科,研究对象主要是流体,还有软固体或者在某些条件下固体可以流动而不是弹性形变,它适用于具有复杂结构的物质。

WB的POLYFLOW对该方面提供了强大的支持。ANSYS Polyflow是一个有限元计算流体动力学程序,设计该软件的主要目的是仿真那种粘性和粘弹性占据重要地位的应用。流动可以是等温的或非等温的,二维或三维的,稳态的或者依赖时间的。ANSYS Polyflow主要用于求解在聚合物和橡胶加工,食品流变学,玻璃熔炉,和其它流变学应用中。这种流动的计算基于非牛顿流体力学,具有很多流体模型和强非线性。

在WB中,提供的主要分析系统是:

image

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(5)对于“爆炸力学”的支持。

在wb中可以做爆炸力学,它可以通过

image

而得到,该模块可以做高速的瞬时的强冲击问题,可以使用多种算法进行计算,其动力学计算性能可以与LS-DYNA媲美。

此外,ANSYS对于“基础力学”也提供了部分的支持,例如,其刚体动力学模块

图片

就是对于”理论力学“所提供的支持。

笔者给出上述力学学科目录的目的,是希望,当我们遇到某种类型仿真时,知道要看什么力学书,以弄清楚其理论基础,从而能够更好的进行力学仿真。

上述分析有不当的地方,请读者指正

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