ANSYS仿真培训课程体系（软件专题划分）

目录

专题一：ANSYS Workbench结构静力学与基础分析 .................... 1
专题二：ANSYS Mechanical结构动力学分析 ............................ 3
专题三：ANSYS非线性与接触分析技术 ................................ 5
专题四：ANSYS LS-DYNA显式动力学与冲击跌落仿真 .................. 7
专题五：ANSYS nCode DesignLife疲劳寿命分析 ...................... 9
专题六：ANSYS热分析与热-结构耦合仿真 ........................... 11
专题七：ANSYS结构优化设计与参数化分析 ........................... 13
专题八：ANSYS复合材料分析与模拟 ................................. 15
专题九：ANSYS Fluent流体动力学基础 .............................. 17
专题十：ANSYS Maxwell电磁场与多物理场耦合 ...................... 19

专题一：ANSYS Workbench结构静力学与基础分析

培训对象：面向机械设计工程师、结构仿真入门人员、产品研发技术人员，以及高等院校相关专业师生。适合零基础或刚接触有限元分析，希望系统掌握ANSYS Workbench基本操作流程的学员。

培训目标：使学员熟练掌握ANSYS Workbench平台的基本操作，理解有限元分析的核心概念，能够独立完成几何建模与处理、网格划分、静力学分析设置及结果后处理，具备解决典型结构强度、刚度问题的工程能力，满足企业对结构仿真入门工程师的岗位需求。

培训内容：

1. ANSYS Workbench平台架构与有限元方法概论

2. 软件界面认识与基本分析流程演示

3. 几何建模基础：DesignModeler草图绘制与三维实体创建

4. 外部CAD模型导入与几何清理修复技术

5. 工程数据应用：材料参数定义与库管理

6. 网格划分基础：全局网格控制与局部细化方法

7. 网格质量检查标准与优化技巧

8. 边界条件设置：约束、载荷与接触定义

9. 静力学分析求解器设置与求解监控

10. 通用后处理：变形、应力、应变结果查看

11. 结果验证方法：理论解对比与收敛性分析

12. 典型工程案例：悬臂梁弯曲、圆杆拉伸、支架强度分析

13. 圣维南原理的仿真验证与应用理解

14. 坐标系应用与结果坐标系转换

15. 参数化建模与简单设计探索

16. 企业级实战：某机械零部件从模型导入到分析报告完整流程

专题二：ANSYS Mechanical结构动力学分析

培训对象：面向振动测试工程师、动态载荷环境下的产品设计人员、NVH工程师，以及已完成基础培训需要进阶的仿真技术人员。建议具备结构力学基础知识和ANSYS基础操作能力。

培训目标：使学员深入理解结构动力学基本理论，掌握模态分析、谐响应分析、瞬态动力学分析及谱分析的核心方法与操作技巧，能够针对产品运输振动、运行共振等实际工程问题建立有效的仿真方案，满足动力设备研发企业对振动仿真工程师的专业需求。

培训内容：

1. 结构动力学基础理论：质量、刚度、阻尼与运动方程

2. 模态分析原理与工程应用场景

3. 无阻尼模态分析：特征频率提取与振型解读

4. 参与系数与有效振态质量计算

5. 预应力模态分析：考虑应力刚化效应的振动特性

6. 谐响应分析：简谐激励下的稳态响应计算

7. 谐响应载荷设置与频率范围选择策略

8. 响应谱分析：地震谱、冲击谱的工程应用

9. 随机振动分析：功率谱密度加载与统计结果评估

10. 瞬态动力学分析：时域载荷输入与积分步长控制

11. 牛顿-拉夫逊迭代法与收敛控制

12. 阻尼模型：瑞利阻尼、材料阻尼的设置与影响

13. 减振设计与隔振效果仿真评估

14. 多自由度系统振动特性分析

15. 振动疲劳基础：从动力学响应到疲劳评估

16. 企业级实战：某电子设备运输振动仿真与结构优化

专题三：ANSYS非线性与接触分析技术

培训对象：面向从事复杂装配体分析、大变形问题研究、材料非线性行为模拟的仿真工程师，以及需要处理接触非线性问题的产品研发人员。要求具备扎实的结构力学基础和ANSYS静力学分析经验。

培训目标：使学员系统掌握非线性有限元分析的理论与方法，能够熟练处理几何非线性、材料非线性及状态非线性问题，精通接触分析的各种算法与设置技巧，具备解决实际工程中过盈配合、大变形、弹塑性等复杂非线性问题的核心能力。

培训内容：

1. 非线性有限元分析概论：三大非线性类型及其工程表现

2. 几何非线性：大变形、大转动与应力刚化效应

3. 非线性求解策略：牛顿-拉夫逊迭代法与弧长法

4. 收敛控制技术：步长设置、收敛准则与诊断信息

5. 材料非线性基础：屈服准则、流动法则与硬化模型

6. 弹塑性分析：双线性/多线性各向同性强化模型应用

7. 超弹性材料：橡胶、密封件的本构模型与参数拟合

8. 蠕变与粘弹性分析基础

9. 接触非线性：接触类型与算法选择（罚函数、拉格朗日乘子法）

10. 接触行为设置：法向刚度、穿透容差与接触探测

11. 摩擦模型：库仑摩擦与剪切应力极限

12. 螺栓连接与过盈配合的接触仿真

13. 刚体-柔体接触与柔体-柔体接触分析

14. 非线性屈曲分析：考虑初始缺陷的后屈曲行为

15. 求解不稳定性的弧长法深入应用

16. 企业级实战：某过盈配合传动轴组件非线性接触分析

专题四：ANSYS LS-DYNA显式动力学与冲击跌落仿真

培训对象：面向从事冲击、碰撞、跌落、爆炸等瞬态动力学问题分析的仿真工程师，消费品耐撞性设计人员，以及需要处理高度非线性瞬态问题的研发技术人员。建议具备有限元基础知识和动力学分析经验。

培训目标：使学员掌握LS-DYNA显式求解器的核心理论与操作方法，能够在Workbench环境中完成显式动力学分析的完整流程，包括前处理网格控制、材料模型选择、接触定义、边界条件设置及关键字编辑，具备独立完成跌落测试、冲击模拟等工程问题的仿真能力。

培训内容：

1. LS-DYNA显式动力学求解器概念与应用领域

2. 显式算法与隐式算法的对比与适用场景

3. Workbench LS-DYNA分析系统界面与项目管理

4. 显式动力学前处理网格划分策略与质量控制

5. 材料模型库：线弹性、弹塑性、泡沫、刚体材料设置

6. 状态方程与高速冲击材料模型简介

7. 显式动力学接触类型：单面接触、面面接触、侵蚀接触

8. 接触参数设置与接触稳定性控制

9. 边界条件与载荷施加：速度、加速度、力与约束

10. 跌落测试工况设置：刚性地面模拟与初始高度定义

11. 分析条件设置：计算时间、质量缩放与能量控制

12. 关键字文件生成与编辑基础

13. LS-PrePost后处理工具：结果动画、应力应变提取

14. 冲击响应谱分析与能量守恒验证

15. 刚体运动与变形体耦合分析

16. 企业级实战：某电子产品跌落冲击全过程仿真与评估

专题五：ANSYS nCode DesignLife疲劳寿命分析

培训对象：面向结构耐久性工程师、疲劳寿命预测分析人员、产品可靠性设计工程师，以及需要进行结构疲劳评估的研发技术人员。建议具备结构力学分析基础和材料力学知识。

培训目标：使学员系统掌握结构疲劳分析的理论与方法，能够熟练使用ANSYS nCode DesignLife进行各类疲劳问题的仿真分析，涵盖高周疲劳、低周疲劳及振动疲劳等不同疲劳类型，具备从材料疲劳特性定义到寿命预测结果解读的全流程工程能力。

培训内容：

1. 疲劳分析基础理论：疲劳机理与S-N曲线、E-N曲线

2. ANSYS nCode DesignLife软件架构与Glyph工作界面

3. 疲劳分析流程概览：从有限元结果到寿命预测

4. 有限元模型导入：从Mechanical到nCode的数据传递

5. 疲劳材料库管理：材料映射与自定义新材料创建

6. 载荷谱定义：恒幅载荷、时序载荷与时间步载荷

7. 工作周期Duty Cycles：多工况组合与载荷历程编辑

8. 应力疲劳分析：S-N方法、平均应力修正与多轴评估

9. 应变疲劳分析：E-N方法、塑性修正与滞后环计算

10. 多轴疲劳评估方法：临界平面法与等效应变法

11. 振动疲劳分析：谐波振动与随机振动疲劳

12. 焊接疲劳分析基础：结构应力法与名义应力法

13. 疲劳结果解读：寿命云图、损伤分布与安全系数

14. 影响疲劳寿命的因素：表面处理、尺寸效应与可靠性

15. 疲劳优化设计：通过设计改进提升疲劳寿命

16. 企业级实战：某机械结构件多工况疲劳寿命评估与优化

专题六：ANSYS热分析与热-结构耦合仿真

培训对象：面向热设计工程师、散热系统研发人员、电子设备热管理工程师，以及需要考虑热应力和热变形的结构设计人员。建议具备传热学基础知识和ANSYS基础操作能力。

培训目标：使学员掌握有限元法进行热分析的理论与方法，能够独立完成稳态/瞬态热传导分析，并进一步实现热-结构耦合仿真，评估热应力与热变形对结构性能的影响，满足电子产品、机械设备等领域对热-力耦合分析的专业需求。

培训内容：

1. 传热学基础：热传导、热对流与热辐射基本理论

2. ANSYS热分析单元类型与材料热物性参数

3. 稳态热传导分析：边界条件设置与求解

4. 温度场结果后处理与热流密度分析

5. 瞬态热分析：时间步控制与初始条件设置

6. 相变分析基础：潜热效应与焓法

7. 热对流边界：对流换热系数定义与环境温度

8. 热辐射分析：辐射视角因子与辐射网络法

9. 热-结构耦合分析原理：单向耦合与双向耦合

10. 热应变与热应力计算方法

11. 温度载荷下的结构变形与应力分析

12. 接触热阻的设置与影响分析

13. 焦耳热分析基础：电流生热耦合

14. 电子器件散热案例分析：芯片与散热片仿真

15. 热疲劳初步：热循环载荷下的结构响应

16. 企业级实战：某功率模块稳态热分析与热应力评估

专题七：ANSYS结构优化设计与参数化分析

培训对象：面向追求轻量化设计、结构性能优化的研发工程师，产品前期概念设计阶段的设计人员，以及希望提升设计效率与创新能力的仿真技术人员。建议具备ANSYS结构分析基础和参数化建模概念。

培训目标：使学员掌握基于ANSYS Workbench的结构优化设计方法，能够进行参数化建模与设计点探索，熟练应用响应曲面优化、直接优化及拓扑优化等工具，具备在产品设计周期中集成仿真优化、实现性能提升与重量降低的工程能力。

培训内容：

1. 优化设计概论：设计变量、状态变量与目标函数

2. Workbench参数化管理：几何参数、材料参数与载荷参数

3. 参数化建模技术：DesignModeler参数驱动设计

4. 设计点探索与响应曲面构建方法

5. 响应曲面优化：目标驱动优化与权衡分析

6. 直接优化工具：筛选法、MOGA算法与非线性二次规划

7. 灵敏度分析：识别关键设计参数

8. 六西格玛分析与稳健性设计

9. 拓扑优化基础：概念设计阶段的材料布局优化

10. 拓扑优化约束设置：保留区域、制造约束与对称条件

11. 拓扑优化结果解读与几何重构

12. 形状优化与尺寸优化方法

13. 多目标优化：重量最小化与刚度最大化权衡

14. 优化结果的验证与再分析

15. 参数化分析报告自动生成

16. 企业级实战：某支架结构轻量化多目标优化设计

专题八：ANSYS复合材料分析与模拟

培训对象：面向复合材料结构设计人员、航空航天与风电叶片行业仿真工程师，以及从事层合板结构分析的研究人员。建议具备各向异性弹性力学基础和ANSYS结构分析经验。

培训目标：使学员掌握复合材料力学基本理论与ANSYS复合材料建模方法，能够熟练使用ACP模块进行层合板设计、失效分析与强度评估，具备解决复合材料结构工程问题的专业能力。

培训内容：

1. 复合材料力学基础：各向异性弹性力学与经典层合板理论

2. ANSYS ACP模块界面与工作流程

3. 复合材料材料定义：正交各向异性材料参数输入

4. 铺层设计：铺层方向、厚度与铺层顺序定义

5. 复杂曲面结构的铺层建模技术

6. 铺层过渡区与铺层跌落处理

7. 有限元模型与ACP铺层信息的关联

8. 复合材料结构静力学分析与结果解读

9. 失效准则应用：Tsai-Wu、Tsai-Hill、Hashin准则

10. 渐进失效分析与刚度退化模型

11. 层间应力与分层失效评估

12. 复合材料模态与动力学分析

13. 复合材料热分析与残余应力评估

14. 夹芯结构建模：面板与芯材组合模拟

15. 复合材料优化：铺层顺序优化与厚度优化

16. 企业级实战：某风电叶片复合材料层合板设计与强度评估

专题九：ANSYS Fluent流体动力学基础

培训对象：面向流体系统设计工程师、散热与通风系统研发人员，以及需要开展流-固耦合分析的仿真技术人员。建议具备流体力学基础知识和ANSYS平台操作概念。

培训目标：使学员掌握计算流体动力学基本理论与ANSYS Fluent软件操作方法，能够独立完成几何处理、网格划分、求解设置及结果后处理，具备典型流体工程问题的仿真分析能力，为进一步学习流-固耦合奠定基础。

培训内容：

1. 计算流体动力学基础理论与控制方程

2. ANSYS Fluent软件架构与Workbench集成

3. 流体几何处理：流体域提取与封闭

4. 流体网格划分：边界层网格与体网格生成策略

5. 网格质量控制与评估标准

6. 求解器设置：压力基与密度基求解器选择

7. 湍流模型：k-ε、k-ω、SST模型应用场景

8. 边界条件类型：速度入口、压力出口、壁面条件

9. 流体材料属性定义与多相流基础

10. 求解控制：松弛因子、收敛标准与初始化

11. 结果后处理：速度场、压力场、流线图与报告

12. 参数化研究与设计点扫描

13. 共轭传热分析：流体与固体耦合换热

14. 动网格技术基础：运动边界问题

15. 收敛问题诊断与求解稳定性提升

16. 企业级实战：某通风管道流场分析与压降评估

专题十：ANSYS Maxwell电磁场与多物理场耦合

培训对象：面向电机设计工程师、电磁兼容分析人员、变压器与传感器研发工程师，以及需要开展电磁-热-力多物理场耦合分析的研发技术人员。建议具备电磁场理论基础。

培训目标：使学员掌握ANSYS Maxwell电磁场仿真的基本方法，能够进行二维/三维电磁场分析，提取电感、力矩、损耗等关键参数，并进一步实现电磁-热及电磁-结构耦合分析，满足电气设备研发企业对多物理场仿真人才的需求。

培训内容：

1. 电磁场有限元分析基础理论

2. ANSYS Maxwell软件界面与求解器选择

3. 二维与三维几何建模与模型导入

4. 材料定义：磁性材料、永磁体与导电材料属性

5. 边界条件与激励源设置：电压、电流与外部电路

6. 静磁场分析与参数提取（电感、磁链、力矩）

7. 涡流场分析与损耗计算

8. 瞬态电磁场分析：运动效应与时间步控制

9. 电磁力与电磁转矩计算

10. 电磁场结果后处理：磁力线、磁密分布与云图

11. 电磁-热耦合分析：损耗映射与温度场计算

12. 电磁-结构耦合分析：电磁力加载与结构响应

13. 永磁电机空载与负载特性仿真

14. 变压器漏磁与杂散损耗分析

15. 电磁兼容基础：辐射场与屏蔽效能评估

16. 企业级实战：某永磁同步电机电磁设计与热-力耦合分析

课程体系设计说明：

本选修课程体系以ANSYS核心软件模块为划分维度，涵盖结构、动力学、非线性、显式动力学、疲劳、热分析、优化设计、复合材料、流体及电磁场十大专题。每个专题均结合企业真实岗位需求设计，遵循从基础理论到工程应用的递进式学习路径。课程内容融入行业典型工程案例，确保学员学完即具备相应领域的独立仿真能力，满足制造业研发设计岗位对ANSYS仿真人才的专业需求。