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摘 要：ANSYS在机械和建筑方面的应用，尤其是在力学计算中的应用，最后得出结论ANSYS大有推广应用的价值。
关键词：ANSYS软件； 结构力学计算； 应用
中图分类号：TP311.5 文献标识码：A 文章编号：
ANSYS软件是在20世纪70年代由美国ANSYS公司开发的大型通用有限元软件。开发初期,主要应用于电力行业，现在已广泛应用于航空、航天、电子、汽车、土木工程、水利等各个领域，能够满足各行业进行有限元分析的需要。ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发。 它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等， 是现代产品设计中的高级CAE工具之一。
结构力学的研究对象主要是静定和超静定杆系结构,例如多跨连续梁、桁架、刚架、三铰拱等结构。利用结构力学中的力法、位移法或力矩分配法求解超靜定结构,求解过程麻烦,尤其是多次超静定，需要求解方程组,计算十分复杂。ANSYS软件则解决了求解的难题,它不仅具有强大的前处理功能，而且其后处理的显示功能可以清楚地给出结构的位移、内力图,使结构力学的求解问题不仅简单，而且直观。
1 ANSYS软件在悬臂梁变形计算中的应用
在工程中计算梁的位移是一个重要问题，设计梁不仅要求有足够的强度，而且要有足够的刚度，即要求梁在载荷作用下的位移，不超过容许的值。另外，对于某些梁，如车辆下的叠板弹簧，要求有较大的弹性位移，以便更好地起缓冲、减振作用，也都要进行位移计算。
积分法是求梁位移的基本方法，它能求得挠度和转角的普遍方程，这是它的优点；但是当梁上载荷复杂时，计算冗繁。而工程中往往只需求某些特定截面的挠度和转角，这就促使人们寻求新的计算方法。
以悬臂梁为例，利用ANSYS软件可以通过计算机来求解悬臂梁的变形，求解步骤为：定义材料、实常数和单元类型：根据具体的有限元分析问题，选用合适的材料本构关系和相应的单元类型，并确定单元的实常数；建立几何模型：根据具体问题进行有限元模型简化，并画出几何模型；划分网格：对几何模型进行单元网格划分，即离散几何模型；加载（位移和力）：在单元网格上加上力边界条件和位移边界条件；求解：进行有限元求解；查看结果：查看分析结果，包括单元和单元节点上的位移、应力和力等。如图1、2所示。
图1悬臂梁加上荷载和位移边界条件后的几何模型 图2悬臂梁变形显示
2 ANSYS软件在桁架结构中的应用
桁架结构是工程中大跨度结构常用的一种形式。桁架结构是由杆件相互铰接组成的体系，当荷载只作用在结点上时，桁架结构中的每一根杆件都是二力杆，各杆的内力主要是轴力，可能是拉力也可能是压力，在理论力学或者材料力学中求解桁架的手工计算的方法主要是采用：结点法、截面法及联合应用。
利用ANSYS软件可以通过计算机来求解各种桁架结构，求解步骤为：设立某个具体问题的文件名；选择单元类型（桁架结构为杆单元）；设置材料属性；设置截面形式；定义实常数；建立模型；施加约束；施加荷载；运行计算；后处理显示结果。可以验证，采用ANSYS软件计算求解出的桁架结构受力变形后的各杆的轴力与手工计算的理论值完全吻合。如图3、4所示。
图3桁架加上荷载和位移边界条件后的几何模型 图4桁架变形显示
3 ANSYS软件的推广应用
ANSYS强大的求解功能使得其十分便于应用在各种复杂体型的高层、超高层、高耸结构、大跨度体育馆、砌体结构、各种钢结构、钢组合结构在各种荷载工况组合下的静、动力响应分析领域，以及特殊分析如索膜结构的张拉剪裁等等，其中一些分析中可以考虑建筑基础与上部结构的耦合分析、临近建筑物影响分析等。
在机械设计中运用ANSYS软件进行有限元分析是今后机械设计发展的必然趋势，其中很多教学内容都涉及到如何求取零件的应力问题，比如齿轮、v带、螺栓等零件。在传统的教学过程中，都是根据零件的具体受力情况按材料力学中相应的计算公式来求解。比如，在求解齿轮的接触应力时，是把齿轮啮合转化为两圆柱体的接触，再用公式求解。这些公式本身就比较复杂，还要引入各种修正参数，因此我们在学习这些内容时普遍反映公式难记，学习起来枯燥乏味，而且很吃力。将有限元结果与教材上的理论结果进行对照，这种新的教学方法可以大大提高学生的学习兴趣，增强学生对专业知识的理解和掌握，同时还可以培养学生的动手能力。在机械设计课程教学中具有很强的实用价值。
参考文献
[1] 黄忠文等.弹塑性力学有限元法及ansys应用[M].武汉：湖北科学技术出版社，2011.
[2] 刘鸿文.材料力学.高等教育出版社.
[3] 李权.ANSYS在土木工程中的应用.人民邮电出版社.2005.
[4] 濮良贵，等．机械设计[M]．北京：高等教育出版社，2001．
关键词：ANSYS软件； 结构力学计算； 应用
中图分类号：TP311.5 文献标识码：A 文章编号：
ANSYS软件是在20世纪70年代由美国ANSYS公司开发的大型通用有限元软件。开发初期,主要应用于电力行业，现在已广泛应用于航空、航天、电子、汽车、土木工程、水利等各个领域，能够满足各行业进行有限元分析的需要。ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发。 它能与多数CAD软件接口，实现数据的共享和交换，如Pro/Engineer, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等， 是现代产品设计中的高级CAE工具之一。
结构力学的研究对象主要是静定和超静定杆系结构,例如多跨连续梁、桁架、刚架、三铰拱等结构。利用结构力学中的力法、位移法或力矩分配法求解超靜定结构,求解过程麻烦,尤其是多次超静定，需要求解方程组,计算十分复杂。ANSYS软件则解决了求解的难题,它不仅具有强大的前处理功能，而且其后处理的显示功能可以清楚地给出结构的位移、内力图,使结构力学的求解问题不仅简单，而且直观。
1 ANSYS软件在悬臂梁变形计算中的应用
在工程中计算梁的位移是一个重要问题，设计梁不仅要求有足够的强度，而且要有足够的刚度，即要求梁在载荷作用下的位移，不超过容许的值。另外，对于某些梁，如车辆下的叠板弹簧，要求有较大的弹性位移，以便更好地起缓冲、减振作用，也都要进行位移计算。
积分法是求梁位移的基本方法，它能求得挠度和转角的普遍方程，这是它的优点；但是当梁上载荷复杂时，计算冗繁。而工程中往往只需求某些特定截面的挠度和转角，这就促使人们寻求新的计算方法。
以悬臂梁为例，利用ANSYS软件可以通过计算机来求解悬臂梁的变形，求解步骤为：定义材料、实常数和单元类型：根据具体的有限元分析问题，选用合适的材料本构关系和相应的单元类型，并确定单元的实常数；建立几何模型：根据具体问题进行有限元模型简化，并画出几何模型；划分网格：对几何模型进行单元网格划分，即离散几何模型；加载（位移和力）：在单元网格上加上力边界条件和位移边界条件；求解：进行有限元求解；查看结果：查看分析结果，包括单元和单元节点上的位移、应力和力等。如图1、2所示。
图1悬臂梁加上荷载和位移边界条件后的几何模型 图2悬臂梁变形显示
2 ANSYS软件在桁架结构中的应用
桁架结构是工程中大跨度结构常用的一种形式。桁架结构是由杆件相互铰接组成的体系，当荷载只作用在结点上时，桁架结构中的每一根杆件都是二力杆，各杆的内力主要是轴力，可能是拉力也可能是压力，在理论力学或者材料力学中求解桁架的手工计算的方法主要是采用：结点法、截面法及联合应用。
利用ANSYS软件可以通过计算机来求解各种桁架结构，求解步骤为：设立某个具体问题的文件名；选择单元类型（桁架结构为杆单元）；设置材料属性；设置截面形式；定义实常数；建立模型；施加约束；施加荷载；运行计算；后处理显示结果。可以验证，采用ANSYS软件计算求解出的桁架结构受力变形后的各杆的轴力与手工计算的理论值完全吻合。如图3、4所示。
图3桁架加上荷载和位移边界条件后的几何模型 图4桁架变形显示
3 ANSYS软件的推广应用
ANSYS强大的求解功能使得其十分便于应用在各种复杂体型的高层、超高层、高耸结构、大跨度体育馆、砌体结构、各种钢结构、钢组合结构在各种荷载工况组合下的静、动力响应分析领域，以及特殊分析如索膜结构的张拉剪裁等等，其中一些分析中可以考虑建筑基础与上部结构的耦合分析、临近建筑物影响分析等。
在机械设计中运用ANSYS软件进行有限元分析是今后机械设计发展的必然趋势，其中很多教学内容都涉及到如何求取零件的应力问题，比如齿轮、v带、螺栓等零件。在传统的教学过程中，都是根据零件的具体受力情况按材料力学中相应的计算公式来求解。比如，在求解齿轮的接触应力时，是把齿轮啮合转化为两圆柱体的接触，再用公式求解。这些公式本身就比较复杂，还要引入各种修正参数，因此我们在学习这些内容时普遍反映公式难记，学习起来枯燥乏味，而且很吃力。将有限元结果与教材上的理论结果进行对照，这种新的教学方法可以大大提高学生的学习兴趣，增强学生对专业知识的理解和掌握，同时还可以培养学生的动手能力。在机械设计课程教学中具有很强的实用价值。
参考文献
[1] 黄忠文等.弹塑性力学有限元法及ansys应用[M].武汉：湖北科学技术出版社，2011.
[2] 刘鸿文.材料力学.高等教育出版社.
[3] 李权.ANSYS在土木工程中的应用.人民邮电出版社.2005.
[4] 濮良贵，等．机械设计[M]．北京：高等教育出版社，2001．