ANSYS结构刚度及疲劳仿真解决方案

在产品设计周期中，结构设计扮演着至关重要的角色，无论是复杂的工业制品还是现代的电子产品。结构设计的基石是确保产品的功能实现、可靠性及耐用性。高效且精确的结构设计是保证产品长期运行的基础。本文章聚焦于先进的结构强度、刚度及疲劳仿真技术的发展需求，并深度解析了Ansys仿真软件如何成为结构设计的关键工具。

1. 结构强度刚度与疲劳仿真技术发展需求

在产品设计阶段，针对特定应用的结构强度、刚度以及疲劳性能的评估变得至关重要。因此，准确预测、模拟并优化这些性能成为了设计工作流程中的核心。从前端的结构建模到后端的分析，包括几何访问、有限元建模、网格划分、分析集成与结果处理，其中CAE前后处理是结构性分析的基础。

2. Ansys结构仿真技术概述

Ansys提供了一个全面的结构仿真工具包，旨在满足结构设计者对复杂系统和组件的高强度计算需求。




2.1 CAE前后处理、几何访问与有限元建模

Ansys的实现贯穿整个仿真过程，从数据准备（包括几何访问与转化）到结果可视化。其内置的有限元模型构建能力允许用户定义各种材料和物理属性，为仿真分析提供准确的基础。

2.2 网格划分技术

Ansys的网格划分功能灵活多样，包括自动六面体和四面体网格的生成、六面体至四面体网格的过渡以及高级扫掠网格技术。这些功能帮助软件自适应地构建复杂结构模型的网格，支持更加精确的模拟。

2.3 载荷与边界条件施加

Ansys支持各种负载类型和边界条件的施加，从点焊、弹簧连接到螺栓紧固等，提供了对实际载荷场景的完整模拟能力。其内建的检查功能确保了模型与现实系统的精准对应。

3. Ansys nCode DesignLife疲劳分析平台

在了解整体结构的强度与稳定性后，疲劳分析成为了预见到产品在使用周期中出现失效的一个关键手段。Ansys nCode DesignLife提供了全方位的疲劳模拟解决方案，包括：

3.1 疲劳仿真的重要性

正确认识疲劳对产品使用寿命的影响是延长其服务周期、降低维护成本的基础。Ansys nCode DesignLife通过先进的疲劳分析模型，帮助设计人员在设计早期阶段预测和避免潜在的疲劳问题。

3.2 疲劳寿命仿真流程

Ansys nCode DesignLife提供了一套从疲劳分析参数设定、材料选择到疲劳寿命预测的全流程工具集，简化了仿真工作流程，极大地提高了分析的有效性和实用性。

3.3 功能概述

通过集成先进的有限元技术与疲劳分析方法，Ansys nCode DesignLife能够实现高效、精准的疲劳寿命预测，支持不同应用场景的材料选择与结构优化。

4. Ansys电池振动疲劳仿真案例

为了展示仿真技术在实际应用中的有效性，以下实例聚焦于新能源动力电池包的振动疲劳分析：

4.1 动力电池包PSD随机振动疲劳寿命计算

对于动力电池包，Ansys可以通过分析其在实际使用中的振动环境，计算出电池包的疲劳寿命，为设计迭代和材料选择提供依据。

4.2 动力电池包振动疲劳分析及改进

通过仿真分析，设计者可以优化电池包的结构设计以增强其疲劳寿命，减少潜在故障，提升总体性能。