求解器

在

ANSYS

軟體中，求解器（

solver

）的功能，乃將上節之前處器

（

preprocessor

）產生之有限元素模型，於此處進行邊界條件設定及施

加外力加載並進行分析。

ANSYS

求解器大致分成以下四部分：

1.

確認分析方式及解法選項。

2.

設定邊界條件之拘束。

3.

設定外力或變位的邊界條件。

4.

設定輸出、入控制與求解。

首先決定結構分析中分析的種類，由

ANSYS

內建設定，可以選擇 下述七種方式：

1.

靜態分析（

strtic

）：用於分析靜態結構受力後的變形與應力、

應變， 靜力分析包含線性及非線性分析，而非線性則牽涉 到塑性、應變硬化、大變形、大應變等性質。

2.

模態分析（

modal

）：用來求得結構物的自然頻率（

natural

frequency

）及模態。

3.

簡諧分析（

harmonic

）：用來計算結構物在隨時間正弦變化的 載重作用下影響

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4.

暫態分析（

transient

）：模擬結構物隨時間受力後，應力、應 變及位移隨時間變化的情形。

5.

譜分析（

spectrum

）：是模態分析的應用擴展，用於計算由反 應譜或

PSD

輸入引起的應力、應變。

6.

子結構分析（

substructure

）：對於重複幾何結構模型可將重複 部分，透過複製稱成結構其他部分，節省空間。

7.

挫屈分析（

Eigen buckling

）：用於計算挫屈加載和確定挫屈

模態，

ANSYS

可進行線性和非線性的挫屈分析。

ANSYS

的加載（

loads

）包含邊界條件和有限元素模型內部或外

部的作用力，在不同學科當中，加載的涵義也不盡相同，在結構分析

（

structural

）中的加載為位移、力、壓力、溫度和重力。

其邊界條件區分為以下六類：

1.

自由度約束（

DOF constraint

）：將某自由度用已知值固定，在結構 分析中約束被指定為位移邊界條件。

2.

力（

force

）：為施加於有限元素模型節點的加載，在結構分析中被

指定為力或彎矩。

3.

表面加載（

surface load

）：表示施加於某個表面的分佈加載，在結 構分析中為壓力。

4.

體積加載（

body force

）：表示施加於結構內部負載或溫度場。

5.

慣性加載（

inertia load

）：由物體的慣性引起的載重，如重力加速 度、角加速度等。

6.

耦合場加載（

coupled field loads

）：為上述加載的特殊情況。

外力的邊界條件設定完成後，即可進行求解；有限元素法的求解 其實就是在解一個龐大的矩陣，而矩陣的計算就是

solver

的工作，線 性靜態問題僅需解一次矩陣，但若遭遇非線性或是大變形問題，求解 次數就有可能達到上百甚至上千次，為了使用方便，

ANSYS

提供多種 不同求解有限元素方程方式如下：

1.

直接解法（

frontal direct solution

）

2.

稀疏矩陣法（

sparse direct solution

）

3.

雅可比共軛梯度法（

Jacobi conjugate gradient

）

4.

條件共軛梯度法（

preconditioned conjugate gradient

）

5.

自動疊代法（

automatic iterative solution

）

上述設定完成後即可求解，求解之結果會輸出到一結果檔，若是 有新的邊界條件也可繼續設定並進行求解，新的結果會附加在原來檔 案中，當所有求解動作完成後，求解器即完成其任務。

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在文檔中 挫屈型防震消能元件之研發 (頁 70-73)