ANSA — 最快捷的有限元前处理软件

ANSA是一款高性能的有限元前处理器，它具有强大的有限元网格前处理功能，支持结构和流体网格。在处理几何模型和有限元网格的效率和质量方面，ANSA具有很好的速度、适应性和可定制性，并且模型规模没有软件限制，而其他很多有限元前处理软件在读取复杂的大规模模型数据时需要很长时间，而且很多情况下并不能够成功导入模型，致使后续的CAE分析工作无法进行。ANSA强大的几何处理能力使其可以很快读取那些结构非常复杂、规模非常庞大的模型数据，从而大大提高了CAE分析工程师的工作效率，也使得很多应用其他前后处理软件很难解决甚至根本不能解决的问题迎刃而解。

BETA CAE Systems S.A. 于2011年4月18日发布了ANSA V13.1.3的最新版本，ANSA软件的功能与特色如下：

1.     环境

    所有软件的功能被安置在一个集成环境，具有高度可定制的图形用户界面。该软件可用于所有当代流行的操作系统中。

2.     丰富的CAD/CAE接口

ANSA支持很多不同的求解器输入/ 输出格式，几乎所有业界常用的求解器在ANSA中都有接口，用户在利用ANSA划分好模型的有限元网格后，可以直接把计算模型转化成不同的求解器文件格式，从而利用相应的求解器进行计算，因此，ANSA可以作为企业级的CAE应用平台，即统一利用ANSA进行网格划分，然后对于不同的问题利用不同的求解器进行求解，可大大提高分析效率。

3.     CAD数据导入和清理

ANSA可以与主流的三维CAD软件如PRO/E,UG,CATIA进行直接数据导入，拥有强大的结构网格划分功能，可以为结构求解器如ABAQUS、ANSYS、Nastran、Ls-Dyna等提供高质量的网格划分，也可以为CFD求解器如FLUENT、Star-CD、CFX、SC/Tetra等提供高质量的网格，同时，ANSA提供了功能强大的Morphing工具，可以与优化分析软件如TOSCA、ISIGHT等直接集成，还可以在mETA中直接处理ABAQUS、ANSYS、Nastran、Ls-Dyna、Fluent等的计算结果，进行相关的结果后处理工作。

4.     数据管理

ANSA数据管理功能保证了有效和高效的数据处理，允许普通数据的轻松共享，为依赖分析的解决方案设置提供数据库准入。

5.     任务管理器

集成的工作流程管理器，汽车模拟模型开发所需的所有单独的任务都包含在此工具内。任务管理器中的任务由CAE专家建立，他们为不同的模型行为设定边界并且预先编订了所有会涉及到的参数，使没有经验的用户也可以很快上手。

6.     Meshing

能够快速提供高质量面网格划分，包含丰富的网格生成算法（如Free、Map、CFD等多种），丰富的网格重构功能，批处理网格划分功能，能够对任意复杂表面进行面网格生成；能够提供四面体、六面体网格划分，能自动进行四面体网格划分，多种六面体网格生成技巧（如Map、Offset、Glide等）。

7.     Assembly

ANSA零部件装配功能是一个充分全面的零部件与焊接件管理工具，适合于多种不同的学科。众多的连接数据文件格式的接口允许一个单一的阶段组装的完成。引入了新概念，包括：模型分级导入，多零件实例处理，替代零件管理和使用诸如连接、边界条件和输出请求等的Generic Entities工具进行的模型组装与建立。

8.     碰撞与安全功能

碰撞与安全建模是包括撞击定位、安全带定位与紧固、假人碰撞试验以及乘客和行人的安全标准情景模拟模型衔接的用户友好特性。快速和简单的工具解决了座椅与其他机制的定位问题。

9.     工具

大量先进工具增强了ANSA的核心前处理功能，它们允许用户在不离开软件环境的前提下完成一些特殊的任务。这些工具包括横断面分析工具，白车身存水弯工具和油箱分析工具。

10.   Morphing

ANSA中为满足快速模型修改的需要而开发的最先进的工具之一就是Morphing变形工具。它通过允许可选变更的通用队列扩展了现存模型的重复使用。变形功能作用于有限元或几何模型中。应用包括优化进程和敏感性分析等。

11.  优化

大量的软件功能，包括变形工具，脚本和过程自动化等，可以结合提供与优化的代码通用耦合。

 ANSA软件可以各种机械系统产品的结构进行CAE网格化分和对结果进行后处理，尤其是在复杂模型六面体网格划分方面，比如复杂弹体结构的六面体网格划分，具备如下所述功能：

在进行CAE仿真分析过程中，首先需要从CAD软件输出三维或两维几何实体，然后将几何导入到前处理软件中，进行几何清理和网格划分；划分完成网格后根据不同的求解器赋予相应的单元类型，材料模型；然后施加边界条件、载荷条件；最后输出不同的求解器模型文件进行提交计算。同时软件应具备给结构计算软件、流体计算软件提供前处理的功能。

1)       具有三维CAD接口功能；

2)       具有强大的几何清理功能；

3)       具有先进网格划分功能；

4)       具有面网格（四边形和三角形）化分功能；

5)       具有体网格划分（四面体和六面体）功能；

6)       具有结构单元(梁单元等)划分功能；

7)       具有1D（MPC等）单元建模功能；

8)       具有流体网格划分功能；

9)       具有材料模型功能；

10)     具有各种求解器接口功能，包括结构求解器和流体求解器；

11)     具有网格变形支持功能；

12)     具有后处理功能。

13)     ANSA软件可以应用于弹体结构系统的设计分析项目中。

1 良好的CAD接口

ANSA软件需要具有良好的CAD接口，能方便的从CAD数据导入到ANSA软件中。

2 广泛的求解器接口

结构方面，需要和目前主流的软件有接口如：ABAQUS、ANSYS、NASTRAN、DYNA、PAM-CRASH等； 流体方面，需要和目前的主流软件有接口，如：CFX、STAR-CD、FLUENT等

3 快速操作----单级菜单功能

为了满足快速操作，ANSA软件的操作命令需要非常简洁。应用ANSA软件进行前处理，只需要点击一次鼠标，就可以完成很多功能，不要象其它的一些前处理软件在执行一个操作时需要很多次的鼠标点击操作，所以，ANSA软件应用最少的鼠标点击完成最多的工作，使得用户的操作变得非常简洁高效。这样，可以使用户节省至少1/3的时间。

4 拓扑显示及几何清理

几何模型在导入有限元前处理器的过程中会发生显示上的错误。 ANSA软件需要提供先进而有效的几何清理和修复工具,使用户能够快速修复CAD数据而不用重新建立复杂的几何模型。   

Ø  强大的几何功能使用户方便进行几何实体定义、修改

Ø  自动识别孔、圆角和边角等小特征以便进行快速的半自动几何清理

Ø  自动识别并关联对称特征

Ø  识别并关联新旧几何信息以及有限元模型

Ø  对误删的几何信息可以重新找回  

5 面网格和几何关联

为了满足工程人员的修改几何要求，ANSA软件的一个很重要的特点是CAD模型(几何数据)与网格模型是相关联的.。也就是说对CAD模型所做的修改将会反映到网格模型上,当对模型的几何进行修改时，ANSA软件会自动利用前次使用的网格生成准则，对网格进行重新划分，并自动执行网格重建功能。

 

6 抽中面功能

前处理软件应具有强大的半自动抽中面功能, 可以帮助用户正确有效地建立偏置后的模型。

Ø   把偏置后的位置和特征的厚度关联起来

Ø   选择固定特征的内表面或外表面并对其进行偏移作为中面

7 可视化的零部件管理功能

部件管理工具使用户在部件级上与数据库进行对话，用户可以方便地进行部件替换、删除、保存、分开保存等操作。通过部件管理模块，用户可以在不用重新焊接或重新建立边界条件的情况下更新部件。同时，在部件管理中为了用户更方便的对零件进行管理，需要提供管理界面下的可视化功能，即图形化预览功能。

8 面网格生成功能

有限元前处理软件应具有强大的面网格创建、质量检查、质量改进工具，ANSA软件生成的面网格与几何面是相关联的，对几何的修改将会反映到网格模型上，这样可以大大提高了网格生成速度，同时ANSA软件需要对点线面的操作功能强大，保证用户方便灵活的对基本几何特征进行操作；同时ANSA软件应提供多种网格生成准则，使用户根据面的不同几何形状生成合适的网格分布；同时还提供强大的质量检查工具，可以辅助用户对生成的网格质量进行监控，并能输出详细的网格质量报告书，使用户清楚了解网格的质量等级；网格质量检查完成后，ANSA软件还要提供功能丰富的网格质量改进工具，包括对整体网格质量的改进，局部网格质量的改进和个别网格质量的改进，自动和手动两种方式混合使用，使用户方便快捷的对网格的质量进行改进，达到预期要求。

9 结构体网格生成功能

ANSA软件应包含两种体网格生成模式：自动生成四面体和五面体（楔形或金字塔形）网格；半自动生成六面体和五面体（楔形）网格。ANSA软件应具有多种六面体网格生成功能，分别针对不同的几何形状进行体网格划分，能满足任何形状的体模型网格创建，同样ANSA软件也需要提供体网格质量检查和改进工具，使用户方便的对质量差的网格进行质量改进。

        11网格参数化功能

ANSA软件需具备网格参数化的功能，使用户能很快的在原有的模型上进行改动。

12 Morphing功能

可以通过Morphing自动控制、优化设计结构。
        用户自定义设计变量。
        能够在ANSA中进行集成。

13 ANSA碰撞模型定义

14 主动与被动安全性分析

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CAE前后处理平台ANSA软件包含有以下几个模块：

1)       TOPO模块------几何清理和修复模块。

功能强大的几何清理功能，可以对复杂的几何特征进行处理；能够快速高效处理由CAD导入的几何模型，为网格划分提供完好的几何模型；其中包括对点、线、面的处理，倒角圆角等的快速处理。

几何检查

2)       MESH模块------面网格划分模块。

能够快速提供高质量面网格划分，包含丰富的网格生成算法（如Free、Map、CFD等多种），丰富的网格重构功能，批处理网格划分功能，能够对任意复杂表面进行面网格生成。

网格质量检查与检验

网格参数化变形控制

体单元操作

网格区域 定义及网格密度控制

批量网格 处理

几何模型 及有限元模型对比

3)       VMESH模块------体网格划分模块。

能够提供四面体、六面体网格划分。能自动进行四面体网格划分，多种六面体网格生成技巧（如Map、Offset、Glide等）。

4)       MORPHING模块------功能强大的网格参数化变形工具。

能够对几何、面网格、体网格进行参数化处理，便于快速修改分析模型；可以对已经生成的网格进行控制和定义、选择和编缉，从而实现对网格的参数化定义，在设计更改时可以快速得到参数改编后的网格，加快分析的时间。

5)       DECK模块------求解器接口模块。

广泛的求解器接口，可以为NASTRAN、ABAQUS、ANSYS、LS-DYNA、FLUENT、STAR-CD、CFX等通用求解器直接定义求解文件CAD，其CAD数据接口可以与PRO/E、UG、CATIA、等三维CAD软件进行直接的模型转换；能够输入输出各种求解器分析文件，包含结构分析和流体分析。能和目前市面上的主流求解器都有接口，能够提供1d单元生成，边界载荷施加，分析类容设定等。

清理掉不需要的实体

支持多种 动力学求解器

 NASTRAN 求解前处理

PAM- CRASH求解前处理

ABAQUS 求解前处理

6)       HBLOCK模块------高级六面体网格生成模块。

能够快速完成复杂六面体网格划分。

7)       META模块-------结构分析统一的后处理平台。

能够对分析结果进行后处理，包含对结构计算结果和流体计算结果；高效处理各种实验和3D数据结果，支持多个学科的分析结果数据处理，高效进行各种结果的2D图形和报表，具有数据和报告的通讯能力和流程自动化功能，能够自动计算和人工计算各种数据结果。

      8)       任务管理器和数据管理模块。
     用户可以根据自己的分析需求，构建相关求解器的求解分析流程和加载工况模版，可保存在TASK MANAGER中，以便后续重复应用。

任务管理器——-座椅倾斜系统机械动力学分析

数据管理——汽车碰撞分析

数据管理