付强
中冶焦耐（大连）工程技术有限公司 辽宁大连 116000
摘要：ANSYs软件拥有较为鲜明的功能特色及强大的运算能力，能够被广泛应用在土木工程领域，发挥出难以替代的应用功能和价值，可以为我国土木工程事业的现代化发展，开辟出权限的发展方向。对此本文在综合论述ANSYs软件的功能特色前提下，探究ANSYs软件在土木工程领域的具体应用，以此提升ANSYs软件的应用质量和效率，推动我国土木工程事业的健康发展。
关键词：ANSYs；土木工程；运用
引言
ANSYs是当前最顶端的商业应用软件，由美国ANSYs公司研发，能够通过计算机计算并模拟工程结构的方式，提升工程建设的质量和效率。并在几十年的应用和发展的过程中，逐渐成为世界工程领域最受欢迎、应用最为广泛的商业软件。ANSYs软件拥有人机界面良好、应用功能丰富、能够衔接现代计算机软件与硬件的发展水平，提高软件自身的兼容性与稳定性。且图形功能较为完备，可以满足土木工程建设的不同需求，提高工程建设与管理的时效性和有效性。然而在探究ANSYs软件的应用策略前，我们需要对该软件有清晰而完整的认识和了解。
一、ANSYs软件的概述
ANSYs在图形交互、数据、性价比、材料库、单元库、求解器库等层面上拥有较为鲜明的应用优势。虽然ANSYs软件的价格要高于COSMOS/M、ALGOR等图形软件。然而在图形与数据交互能力上，则要明显强于COSMOS/M、ALGOR。并且拥有较为丰富的单元库，能够切实求解各类工程领域中所存在的振动问题、线性问题及动力问题。图形界面也简洁清晰，专业人员能够在有限时间内掌握ANSYs的应用方法和技巧，极大地降低了软件的入门门槛，有利于不同体量的企业进行推广和普及。譬如在模型处理与图形文件创建上，ANSYs能够切实减轻工程模型的创建难度，提高模型创建与分析的效率，帮助企业更好地进行工程图形分析、评估及计算等工作。ANSYs还能通过整合与优化数据库的方式，集成各系统模块，确保不同的系统模块能够完成多个工程任务。另外，ANSYs软件能够结合现代计算机平台、系统的软硬件要求，形成多个平台版本，为用户提供更加多元、更加多样的选择性。现阶段，ANSYs的用户总量超过7000多家，被广泛应用在航空航天、机械制造、铁道运输等行业中。部分院校甚至将ANSYs作为一门必修课程，切实拓宽了ANSYs软件的应用维度。
二、ANSYs的功能特色
在软件功能上，ANSYs软件拥有八个材料库，譬如粘弹性、混凝土等COSMOS/M/ALGOR软件所缺少的材料库，可以切实应对不同工程项目对施工材料的应用需求。而在求解器上，ANSYs软件拥有疲劳分析、动力学分析及振动分析等分析功能，可以快速解决工程建设中所存在的各类结构性问题，提升工程建设实效性和有效性。在单元库上，ANSYs软件拥有大量的摩擦单元和接触单元，可以为建筑模型的创建与分析，提供必要支持和帮助。而在计算能力层面上，ANSYs软件的计算能力较为强悍，能够模拟复杂的工程结构，进行细致的结构分析，并能实现对复杂工程结构的仿真处理，提高工程数据分析与图形处理的质量和效率。根据文献分析和数据调查能够发现，我国二十年来有关ANSYs软件的学术论文多达2193篇，其中有关工程结构和计算分析的论文，占比较大。因此在某种程度上，ANSYs软件的运算能力已经得到我国学术界和工程界的青睐和认可。在ANSYs软件的最新的版本中，文件的数量和规模相较于最早版本得到了显著的提升，软件的稳定性和兼容性也更加适应现代计算机设备的应用需求。而这为ANSYs在土木工程领域中广泛应用，提供了鲜明的支持和抓手。
三、ANSYs在土木工程中的应用
我国当前的结构设计规范对工程结构分析的要求较高，既规定了弹塑性的移角限值，又规定了变形验算的范围，并指出模型构建对实际工况的切合程度。
其中结构弹性需要应用SATWE、SAP2000及TAT等软件对建筑结构进行整体的分析与摸索。但这类软件却难以给出“位移角值”的运算结果，无法体现具体的影响因子。而ANSYs软件则能够切实满足我国有关土木工程结构设计的规定和标准，提高土木工程建设的质量与效率。
（一）建模功能
ANSYs得到广泛普及和推广的根本原因在于其拥有较为多元和强大的建模功能，能够通过确定节点、创建单元的方式，计算结构外形较为简单的模型。而针对复杂程度较高的结构外形，则需要在应用ANSYs传统建模法的前提下，通过构建实体模型的方式对其进行构建。此外工程人员在构建复杂模型时，还可以采用间接建模的方式，构建比较复杂的结构模型。而在实践应用上，土木工程技术人员需要通过定义节点、元素、负荷及处理“数图表结果”等方式，来构建相应的模型，以此提高结构模型的切合度与仿真度。不过在具体的建模中，工程人员还需要确定相应的参数和材料，确保模型单元库、材料库满足土木工程建设的基本要求，特别是结构弹性及移角限值等层面上的要求。唯有如此，才能构建出切合工程实际的数量模型，提高土木工程建设的质量。
（二）开发功能
ANSYs软件所拥有的方程求解器主要是通过核算连立线方程的形式，来确定和计算工程结构的。但非线性工程结构是难以借助方程求解器来表示的，需要通过线性迭代的方法，对其进行进一步的求解和应用。其具体的应用方法主要是“增量法”。即将荷载划分成多个荷载增量，并在“荷载步内”循序渐进地、持续地增加荷载量，从而提高软件对非线性结构的计算与运算质量，实现通过非线性变化实时调整刚度矩阵的目标。但该方法在实际应用的过程中，还存在明显的误差问题，致使软件所获得的“解”过于发散。特别在负载程度和规模日渐增加的情况下，发散问题会愈加严重，容易导致ANSYs所获得的结果失真、无效。针对该问题，技术人员需要通过NR算法来对其进行进一步的处理与优化。通常来讲，ANSYs软件的二次开发功能主要体现在“控制阻尼器”上，拥有较强的刚度特点，可以根据土木工程建筑的不同特点，呈现出多元化的应用优势。譬如在厂房结构的分析中，技术人员需要利用ANSYs软件对厂房进行模态计算与抗震分析，以此明确厂房结构在地震发生时的“共振校核”。而在利用ANSYs软件分析桥梁或公路结构中，则需要对建筑结构进行相应的仿真分析，以此明确建筑结构的抗震性能与动力特点。因此，在某种层面上，ANSYs软件的开发功能可以被广泛应用在不同类型的土木工程项目中，能够发挥出难以替代的功能和作用。
结语
ANSYs软件拥有较为鲜明的功能优势和应用价值，能够被广泛应用在我国土木工程建设过程中，可以切实满足我国对土木工程施工的标准和规范。而在实践应用的角度上，本文主要以ANSYs软件的功能特征与软件概述为抓手，通过明确ANSYs软件的主要特色，确定其在土木工程领域的应用重点，进而通过对ANSYs建模功能与开发功能的详尽分析，提出ANSYs软件的应用策略和方法。以此提高ANSYs软件的应用质量，推动我国土木工程事业的健康发展。
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作者信息：
姓名：付强，出生年月：1979年10月2日，性别：男，民族：汉，籍贯：辽宁辽中，学历：大学本科，职称：高级工程师（副高），毕业院校：东北大学，毕业专业：土木工程，研究方向：土木工程设计施工、工程管理，工作单位：中冶焦耐（大连）工程技术有限公司，