当今，产品研发及工程设计的技术复杂度日益增加，产品设计质量及可靠性也面临愈加严峻的挑战。为了充分应对这些挑战，CAE（计算机辅助工程）已经在全球各行业中广泛应用，成为企业研发活动中不可或缺的一环。ANSYS 是全球 CAE 仿真市场中规模最大的软件公司，以多物理场仿真技术和丰富的 CAE 产品著称。ANSYS 在全球各行业用户中广受欢迎和认可，世界财富 100 强企业中 90% 以上使用了 ANSYS 产品，全球用户超过一万家。ANSYS Mechanical 作为 ANSYS 的核心产品之一，是功能强大、模块丰富的结构力学分析工具包。ANSYS Mechanical 提供了全面的结构强度、振动、疲劳、热学、压电、声学、优化等功能，并提供部分行业的专用模块，满足各行业的结构分析及设计优化需求。此外，它还与 ANSYS 的 Fluent、CFD、Icepak、Maxwell3D 等流体和电磁产品一起，共同组成了当今最为强大的综合仿真体系及多物理场耦合解决方案。

涵盖线性、非线性、静力、振动、疲劳、断裂、优化设计、传热及热结构耦合、水动力学、声场分析等工程中的各类分析需求。提供高级几何建模和网格划分模块，提供机构运动、复合材料、疲劳断裂、冲击碰撞、水动力学、优化分析等更多专业工具，构成完整的结构分析解决方案。

新一代 Workbench2.0 协同仿真环境，把 ANSYS 各学科及物理场技术融为一体，用户完成各类仿真分析时，均采用一致的用户界面，一致的几何模型和网格，一致的仿真流程。并支持多人多专业的复杂仿真流程及协作。Workbench2.0 是柔性、开放的协同仿真环境，通过配套的 ACT 工具箱，用户可以集成或二次开发自己的专业应用模块，并且可以使用 ANSYS 提供的各类 APP 应用工具。Workbench2.0 提供新一代的前后处理技术，通过 CAD 双向接口、直接建模、自动接触探测、六面体网格、并行分网等独特的特色技术，大幅降低用户工作量，节约时间。

显式及隐式非线性技术 ：针对非线性问题的单元技术、本构模型和求解器技术，显式隐式兼备，为高效地解决各种复杂非线性问题提供了坚实保障。振动力学及多体运动技术 ：振动力学的时域及频域分析、独具特色的刚柔混合多体运动及模态综合技术，基于三维结构的转子动力学分析技术等。高性能并行算法 ：求解器提供“SMP 共享内存并行”、“DMP 分布内存并行”、“混合并行”等多种并行模式，适应各种计算硬件系统，支持高达 1000 核的超大规模并行计算。多物理场耦合 ：提供强大的多场耦合仿真平台，简单拖放即可完成多场耦合流程定义，各物理场数据和网格自动实现传递和插值，支持多物理场直接 / 间接耦合、单向 / 双向耦合。（注 ：部分高级耦合分析，需附加 ANSYS Fluent/CFX/Maxwell3D 等产品）。

几何非线性：大应变、大变形。材料非线性：线弹性、弹塑性、蠕变、超弹、粘塑、粘弹、D-P 准则、摩尔库伦准则、岩土材料、混凝土材料、垫片材料、形状记忆合金、铸铁材料、压电材料等。接触非线性：接触单元 ：面－面、线－面、点－面、点－点单元、非线性弹簧单元、非线性减震单元、垫片单元、界面分离单元。接触模型 ：绑定 / 不分离滑动、预紧螺栓、运动副、焊点模型、粗糙无滑动、无摩擦滑动、摩擦滑动。单元生死非线性，非线性求解技术，网格重分区、自适应网格重划分。

CAE 仿真分析的第一步是建立分析所用的几何模型，仿真分析所需的几何模型与 CAD 三维设计模型有所不同，仿真分析模型既可以使用三维实体反映其详细精确的几何形状，大多数情况下也需要适当的使用梁、壳、对称面等方法进行模型简化，并作特别处理。ANSYS 提供与多种 CAD 软件的数据接口，可以直接使用 CAD 几何模型。另外，通过 ANSYS DesignModeler 或者 ANSYS SpaceClaim Direct Modeler 工具，既可以直接建立几何模型，也可以编辑处理由 CAD 软件导入的几何模型，修改几何模型以符合分析要求。

ANSYS 提供的疲劳分析快捷工具，集成于 Workbench 环境，便捷易用。可以在 Mechanical 结构分析的基础上进一步进行疲劳寿命分析。支持应力疲劳分析和应变疲劳分析，具有完善的应力修正方法，具有丰富的结果后处理工具。应力 / 应变疲劳分析 ：恒定振幅 , 比例载荷；变化振幅 , 比例载荷；恒定振幅 , 非比例载荷。平均应力修正方法 ：Goodman，Soderberg，Gerber，Morrow，Smith-Watson-Topper (SWT)。疲劳分析结果显示 ：疲劳寿命、疲劳损伤、安全系数、疲劳敏感性、雨流矩阵（历程载荷）、损伤矩阵（历程载荷）等。

ANSYS Rigid Body Dynamics 运动机构分析工具，同样集成于 ANSYS Workbench 协同仿真环境，在 Mechanical 柔性体动力学（瞬态动力学）分析基础上，基于全新的模型处理方法和求解算法，专用于模拟运动机构的刚体及刚柔混合体动力学分析，如凸轮、连杆、开关等零部件的运动问题等。ANSYS Rigid Body Dynamics 可以直接导入复杂的 CAD 装配模型，提供完整的运动副类型以自动定义各构件的运动关系，并提供了丰富的载荷库，以此来创建完全参数化的机械系统动力学计算模型。在求解算法上，Rigid Dynamics 采用了无需迭代计算和收敛检查的显式积分技术、以及最新的刚柔混合求解技术，并提供了自动时间步功能，来快速求解复杂系统的动力学特性。可以分析运动机构的位移、速度、加速度和反作用力等，也可以分析柔性零部件的应力、变形等。

ANSYS Explicit STR 非线性显式动力学模块，同样集成于 ANSYS Workbench 协同仿真环境，可以求解二维、三维结构的跌落、碰撞、材料成形、爆炸、流固耦合等高度非线性动力学问题。该模块源自 ANSYS Autodyn 求解器，功能成熟、齐全，可用于求解涉及材料非线性、几何非线性、接触非线性的动力学各类问题，也支持完全自动流固耦合算法，可以用于计算液面晃动、液体容器跌落等动态流固耦合问题。ANSYS Explicit STR 自带材料模型，包括混凝土、陶瓷、土壤、铝、钢、铅、镍、尼龙、橡胶等 150 多种金属与非金属材料的相关状态方程、强度模型和失效参数。

ANSYS Composite PrepPost（ACP）是专用于复合材料行业的前 / 后处理模块，同样集成于 ANSYS Workbench 环境，可以与 ANSYS 其它模块实现数据的无缝连接。该模块专门用于层合复合材料建模及失效分析等问题。它的主要功能特点 ：以下是 Explicit STR 的典型应用 ：飞机鸟撞冲击分析，叶片包容性分析，电子产品的跌落试验，核设施碰撞安全分析，材料成形分析，模具结构的分析，爆炸分析，容器液面晃动分析，材料性能分析，手机跌落试验模拟 混凝土压溃过程分析。提供了完整的复合材料属性定义功能 ：包括材料性能及复合材料铺层顺序、铺层材料属性、铺层厚度以及铺层方向角等。针对复杂形状结构的铺层定义问题，提供 OES (Oriented Element Set) 功能，精确方便地定义复合材料铺层方向。可以基于层合壳单元铺层信息拉伸成三维单元，解决复杂渐变铺层的三维建模问题。提供了丰富的复合材料失效分析方法和准则 ：计算每一层的危险系数 (IRF)，安全系数 (RF) 和安全范围 (MOS)。支持失效模式的任意组合 ：最大应力准则，最大应变准则，Tsai-Hill 准则，Tsai-Wu 准则，Hashin 准则，Hoffman 准则，LaRC 准则和 Cuntze 准则。二维和三维的 UD 和编织材料的 PUCK 准则，三明治结构的内核失效和面板折皱失效，可获得各种分析结果 ：如层间应力、应力、应变、最危险失效区域等等。提供了“Draping and flat-wrap”功能，对复合材料进行铺覆模拟，改善复合材料制造工艺。

ANSYS AWQA 多体水动力学模块，同样集成于 ANSYS Workbench 环境，针对船舶与海洋工程领域，功能涵盖船舶与海洋工程设计分析的多个专业学科，已经开发并应用了 30 年，其功能完备，计算精度高，界面友好。期间经过广泛的用户工程验证，在船舶与海洋工程领域影响广泛，世界四大船级社 DNV（挪威船级社）、LR（英国劳氏）、CCS( 中国船级社 )、ABS（美国船级社）都采用 ANSYS AQWA 作为分析和验证的标准程序。在美国休斯敦 ANSYS AQWA 也成为各大海洋工程设计分析咨询机构的主流程序。ANSYS AQWA 是多个专业子模块构成的完整集成系统，其包含了一阶二阶波浪力计算与输出、耐波性、稳性、系泊分析、下水分析、碰撞分析、气隙分析、缆索动力学等分析功能。用户可以在 Workbench 集成环境中将水动力计算与结构力学计算做联合运用，实现耦合分析和模型共享。ANSYS AQWA 非常适合用于桅、桁、EPSOs、TLPs、半潜水系统、停泊系统、救生系统等各种海面浮动结构的水动力学分析，典型应用如 ：

ANSYS DesignXplorer 设计探索及优化模块，同样集成于 ANSYS Workbench 环境，提供了创新性的优化技术，可与ANSYS 其他各学科专业的模块配合，进行强度、疲劳、振动、温度、流体、电磁等多学科的分析优化。根据 DOE 试验法，从指定的输入输出参数中抽取样品数据，自动计算响应曲面、蜘蛛图、灵敏度图、相关关系曲线等。此外，可以很容易地添加计算任意样本、根据响应曲面估计的最佳条件等，可以高效地进行优化。ANSYS DesignXplorer 的主要功能特点包括 ：支持结构、流体、电磁、热等多物理场耦合优化，支持 DOE 分析、参数优化、可靠性分析、稳健性分析、拓朴优化等多种优化类型。支持 ANSYS Workbench 下各模块的优化分析，通过集成也可支持第三方软件。DOE 试验设计算法包括 ：中心复合设计、优化空间填充设计、用户自定义设计。响应面拟合方法包括 ：全二次多项式法、Kriging 法、非参数回归法（Non-Parametric Regression）、神经网络（Neural Network）。优化算法包括 ：Hammersley 算法、多目标遗传算法（MOGA）、非线性规划算法（NLPQL）、混合整型序列二次规划法（MISQP）、自适应单目标优化、自适应多目标优化。

GENESIS Structural Optimization for ANSYS Mechanical(GSAM)，是集成于 ANSYS Workbench 协同环境的专业级拓扑优化模块。GSAM 与 ANSYS Mechanical 无缝集成，完全融入到 ANSYS 的环境和仿真流程，用户几乎无需培训就可处理结构拓扑优化问题。基于 GSAM，工程师可以分析结构最佳拓扑形状，可以改善结构传力路径，可以优化结构布局布置，并可以考虑各类制造工艺约束条件，以实现结构减重及刚度增强的目标。GSAM 模块提供了更专业更先进的优化工具和算法，其核心解算功能使用著名的 DOT 和 BIGDOT 优化算法包，计算效率及收敛速度更快于同类软件。GSAM 模块支持 ：

GSAM 模块集成于 ANSYS Workbench 协同环境，可以与 Mechanical 线性静力分析、惯性释放、模态分析、频率响应分析、屈曲分析、随机振动分析、非线性接触分析等结构分析联合应用——即在 Workbench 环境中创建并完成“初步分析 - 拓扑优化 - 模型改进 - 分析验证”的优化流程。GSAM 与 ANSYS Mechanical 共享模型数据，并直接在 ANSYS Mechanical 界面下进行前后处理，通过集成在 ANSYS Mechanical 界面下的工具栏即可快速完成拓扑优化定义、求解设置及结果后处理。

MBD for ANSYS，是集成于 ANSYS Workbench 协同环境的专业级多体动力学分析模块。通过 MBD 可以方便地建立系统级虚拟样机，分析其复杂机构运动及动力学问题，并据此研究各零部件的受力、各构件的质量与机械运动之间的相互关系以及机械运动过程中能量的平衡和分配关系。MBD for ANSYS 采用著名的多体动力学软件 RecurDyn 作为求解器——其最大特色就是采用了新一代的求解技术，相对坐标系及完全递归算法，多体动力学求解更为高效、精确、稳定。MBD 提供了独特的接触碰撞求解技术，包括 Solid Contact、GEO Contact 以及 Cur-Cur Contac 接触类型，可以高效地求解各类接触碰撞问题。在 ANSYS Mechanical 中，直接通过 MBD 工具栏即可完成多体动力学分析前后处理工作。同时，MBD 提供了 Load Transfer功能——可以实现在 Workbench 环境中自动提取机构运动中零部件的载荷并自动转化至有限元分析模型上，实现机构功能分析与有限元性能分析的无缝集成。对于刚柔混合、控制系统联合仿真、专业工具包等特殊应用领域，还可以通过 MBD 直接进入 RecurDyn 软件环境进行更高复杂的仿真分析，可以利用原 RecurDyn 软件的全部高级分析功能。

ANSYS nCode DesignLife 高级疲劳耐久性分析软件，提供先进的、业界公认的专业级疲劳分析能力，可以模拟所有类型的疲劳破坏，凭借其在疲劳耐久性分析领域的完备功能和易用性，成为产品设计过程中疲劳分析的首选工具。ANSYS nCode DesignLife 与 ANSYS Workbench 环境融为一体，便于 ANSYS 用户快速掌握疲劳分析技术。ANSYS nCode DesignLife 拥有约 160 种材料数据库，可以自动读取和转换 ANSYS、LS Dyna、Abaqus、Nastran 等软件获得的结构静力 /动力分析结果，并继续进行疲劳寿命分析及优化。

ANSYS Autodyn 是一个显式有限元分析的高级软件，比 ANSYS Explicit STR 模块更为强大，用来解决固体、流体、气体及其相互作用的高度非线性动力学问题。它提供很多高级功能，具有深厚的军工背景，在国际军工行业占据 80％以上的市场，ANSYS Autodyn 具有完整、独特的非线性分析功能，主要包括 ：有限元（FE）方法，用于计算结构动力学 ；有限体积运算器，用于快速瞬态计算流体动力学（CFD）；无网格 / 粒子方法，用于大变形和碎裂（SPH）；多求解器耦合，用于多种物理现象耦合情况下的求解 ；丰富材料模型，同时包括本构响应和热力学 ；金属、陶瓷、玻璃、水泥、岩土、炸药、水、空气以及其它的固体、流体和气体的材料模型和数据 ；结构动力学、快速流体流动、材料模型、冲击、爆炸及冲击波响应分析 ；

ANSYS LS-DYNA 也是一个显式通用非线性动力分析有限元软件，作为显式非线性领域的软件鼻祖，可以求解各种二维、三维非线性结构的高速碰撞、爆炸和金属成形等非线性问题。ANSYS LS-DYNA 功能非常强大，可求解涉及到几何非线性（大位移、大转动和大应变）、材料非线性（200 多种材料动态模型）和接触非线性（50 多种）的瞬态动力学问题。ANSYS LSDYNA 具有 Lagrange、ALE、Euler、SPH、EFG 等求解器，并且并行算法优秀，随着计算核数增加其并行效率也几乎线性增长。ANSYS LS-DYNA 是很多行业的标准软件，在国内外有着大量的应用，如 ：汽车碰撞、金属成形、冲压和锻造等领域。

当今的 CAE 仿真分析，越来越多的使用到非线性、动力学、多场耦合的复杂计算，同时结构模型越来越精确和复杂，计算规模越来越大。ANSYS 的高性能并行计算技术，可以充分发挥高性能硬件的优势，不仅是求解计算过程使用并行，甚至大型模型导入和复杂网格划分都具备了并行功能，从而有效地缩短了分析时长，而且使得之前各种复杂、精确的分析需求成为可能。ANSYS 十几年来一直致力于 HPC 高性能并行技术的开发，无论是结构分析、流体分析、还是电磁分析，都已经具备了强大的并行求解功能。在结构分析领域，ANSYS Mechanical 的求解器已经优化，并支持 10 亿自由度和 1000 核的超级并行计算。如今，大量的 ANSYS 老用户都在扩充并行计算模块，使原本的 CAE 分析效率得到大幅提升，也能够分析之前无法精确模拟的工程问题。

ANSYS Engineering Knowledge Manage（EKM）是 ANSYS 提供的仿真数据和仿真过程管理系统。在企业内部的仿真分析团队中部署 EKM 系统，可以更有效有序地管理海量的多学科仿真数据，更好地保护和重用企业仿真知识经验，也可以更好的对团队中各种仿真项目进行管理和协作。