Ansys软件是世界范围内增长最快的计算机辅助工程（CAE）软件，市场占有率多年评比中都名列第一。在国内，大多数接触有限元分析技术的工程师，都是从ansys软件开始，笔者自己也不例外。有限元分析技术在ansys软件中，其实只是一个方面的应用，ansys公司作为CAE供应商，在CAE的其他方面也是非常强大的，但是，本文只重点介绍ansys在有限元分析中的应用。

众所周知，完整的有限元分析过程包括前处理，求解器，后处理，因此一个完整的、功能强大的有限元分析软件必然包括这三个方面，ansys作为老牌有限元分析软件，在这三方面更是非常完善。

Ansys 19.0启动界面

Ansys在有限元前处理的应用

由于ansys软件的物理耦合场特性，所以ansys的前处理部分也非常强大，常见的包括经典ansys（也就是Mechanical APDL）、DesignModeler、Meshing、SpaceClaim（也就是SCDM）、TurboGrid等模块，这些模块有的具有通用功能，有的具有专用功能。那么，这些模块在有限元分析中又该怎样用呢？

1)  经典ansys：此模块可以说是ansys前处理的灵魂部分，但是使用非常复杂，往往需要工程师具有非常精通的命令流使用能力，没有3到5年的磨练，多数工程师是摸不着门路的。这一模块目前在工程中的直接应用已经很少了，主要体现在二次开发能力上，因为该模块利用其APDL语言工具，可以实现大多数软件的交互能力。这个模块目前在对三维模型曲面要求不高的土木工程、以及非线性计算方面还是应用非常广泛，在行业应用方面也主要是一些研究所、高校教研室以及特殊机构中应用。

图1  Ansys APDL 19.0前处理

2)  DesignModeler：该模块主要是用来建立几何模型的，由于其特殊的设计架构，可以实现模型的参数化实施修改，是ansys目前的主流前处理器，但是该模块不具有网格划分能力，也是比较诟病的一个原因，然而，该模块由于可以与ansys workbench平台无缝结合，而AWB是具有多场分析能力的平台，所以DesignModeler的建模能力就包含了多物理场能力，而且，该模块的二次开发比较方便，在专业有限元分析机构的指引下，可以制定非常方便的二次开发模块，该模块目前是笔者的最爱，因为该模块是介乎于专用前处理器与通用前处理器之间的一个模块。

图2  Ansys DesignModeler 19.0界面

3)  Meshing：该模块也是ansys workbench平台下的产品，由于该模块的网格划分能力囊括了ansys的其他所有网格产品，因此具有较高的自动能力，但是该模块的缺点是需要有几何前处理的配合。另外，该模块可以对外部的网格文件进行识别，这样就可以借助其他的软件前处理器，实现功能更丰富的网格能力。

图3  Ansys Meshing 19.0界面

Ansys在有限元求解器的应用

Ansys由于是多物理场耦合分析软件，因此其求解器的有限元分析能力也从这方面讨论。

1)  力学分析应用

这方面的ansys的求解能力是比较完善的，主要应用在三个方面：第一，隐式求解的应用；第二，显式求解的应用；第三，刚体动力学的应用。由此看来，ansys的力学求解能力是非常强大的，因为力学的求解在有限元分析方面无外乎这三个方面。以下分别说明：

隐式求解，这一求解功能是非常丰富的，静力学，动力学（时域、频域）都是具备的，而且ansys的隐式求解器还可以和其旗下的多数流体与电磁分析耦合。

显式求解，这方面ansys主要是通过ls-dyna与autodyn两个求解器组成的，ls-dyna是显示动力学的鼻祖，可想而知，ansys的显式求解是非常强大的。

2)  流体分析应用

流体分析能力是ansys公司这几年一直主推的功能，因为世界排名前两位的CFX与Fluent软件已经被ansys分别于2004年和2006年收购，另外，经过多年发展，ansys的流体分析能力已经与其力学求解实现了无缝双向耦合，也就是流固耦合方面，其已浑然一体。

3)  电磁分析应用

电磁分析能力主要包括低频电磁与高频电磁，经典ansys本身就具有这方面的计算能力，由于后期收购了ansoft公司，而ansoft HFSS是高频电磁最好用的工具，所以经典ansys目前只做低频电磁，即便是低频电磁，ansys也是非常强大的，再加上maxwell工具，无疑，ansys的电磁分析能力是非常全面的。

4)  热学分析应用

热学分析对于专业的工程师来说，不应该作为一个单独的分析类型。因为不管是力学，流体，电磁，都存在功率的问题，也就是存在热分析的问题。而ansys软件的力学、流体、电磁求解器都占有重要的地位，所以热学分析能力是最强的。

Ansys在有限元后处理的应用

有限元计算的结果总是需要展示给客户的，怎样展示，以及展示什么，展示的快慢，都是工程师关注的问题。坊间流传：前处理占据80%的时间，求解占用5%的时间，后处理占用15%的时间，是有一定道理的，也就是已经计算完，并不是有限元分析做完了，只有后处理完，才是真正的计算完全。广义上来说，后处理不作为一个单独的软件，也不能说是有限元后处理软件，因为后处理的目的就是提取数据，并以一定的方式展现出来，与有限元计算是无关的。

Ansys软件在后处理的功能非常多，主要包括：经典ansys，ansys WB，CFD-Post，ansoft，fluent等等，以及新近收购的ENsight等后处理器。

图4  力学分析结果展示(旋转自由度位移合)

总结

从上面就可以看出，ansys软件在有限元分析的应用是非常全面的，姑且不论工程行业，单从分析技术上说，ansys也是最全面的，这也就是为什么多数公司都选择ansys有限元分析软件，但是由于其非常庞大、复杂、多样的功能，给初学者带来了较大的困惑，不清楚如何选择模块，也就只能是人云亦云，往往走了弯路，离有限元技术的应用越来越远。那么到底如何利用ansys的有限元分析能力，就需要多多考量，按照产品的需求出发，搞清楚想利用有限元分析工具最终解决的问题是什么，只有需求确定了，ansys软件的有限元分析应用才能真正体现出来。