ANSYS结构仿真解决方案 | 多物理场
由于近年来对复杂仿真更接近实际现象的要求日益增长，Ansys系列的最大优势多物理场仿真功能备受关注。Ansys可以将结构、传热、磁场、电气、流体等多个场组合起来进行高级仿真。仿真方法大致分为两种，一种是将各物理场的仿真组合起来，求解耦合场的顺序耦合；另一种是一次仿真求解多个物理场的直接耦合。
应用实例：
MEMS装置（静电场-结构-流体、磁场-结构-流体） 压电装置（电场-结构） 电气机械（磁场-传热-结构） 焦耳加热（电气-传热-结构） 感应加热（电磁场-传热） RF加热（高频电磁场-传热-结构） 工艺容器（传热-结构） 隔音、噪音问题（声学-结构）
与电磁场仿真工具耦合的功能
Ansys Maxwell电磁场仿真工具被应用于研发电机、驱动器、变压器等各种机电产品。它不仅可以确定分析对象的吸引力和洛伦兹力以及焦耳损耗和铁损耗，在集成操作环境Ansys Workbench上使用，还可以与结构、传热、热流体仿真实现多物理场解决方案。
1. 电磁场-结构耦合仿真
Ansys Maxwell求解得到的吸引力和洛伦兹力不仅可用于静态结构仿真和瞬态时程结构仿真，还可以传递给频率响应仿真。在电机的瞬态磁场分析中，定子齿产生的吸引力随转子的旋转而时刻发生变化。可以将各个时刻的吸引力传递给瞬态时程结构仿真，从而评估定子和外壳的振动特性。如果使用Ansys Maxwell的FFT转换功能，则可以在内部对吸引力进行频率分解，作为频率响应分析的边界条件来仿真响应特性。另外，如果作为声学-结构耦合仿真的边界条件，则可以仿真齿振动产生的噪声。
2. 电磁场-传热（热流体）耦合仿真
Ansys Maxwell求解出的焦耳损耗和铁损耗不仅可用于传热仿真，还可以传递给热流体仿真工具（Ansys Fluent）。瞬态磁场仿真求解出的焦耳损耗和铁损耗，可以作为时间平均的损失分布传递给非稳态传热（热流体）仿真，因此不必考虑瞬态磁场分析的时间步长大小，可以高效地进行仿真。
另外，在确定稳定状态的感应加热问题上，在温度变化率达到指定的公差范围之前，可以对考虑温度依赖性物理性能影响的Ansys Maxwell, Ansys Fluent双向耦合进行收敛计算。
流固耦合仿真（FSI仿真）
Ansys作为数值分析供应商，可提供最具灵活性的高级流固耦合分析（FSI仿真）工具。FSI分析在航空工程（飞机机翼偏转）、土木工程（建筑物的风载荷）、生物医学（狭窄支架设计）等许多行业都发挥了重要作用。根据市场需求设计出易于生产的产品同时保持产品的质量和可靠性是当务之急，在这种情况下，FSI分析的重要性日益提高。Ansys的FSI仿真可支持直接耦合和顺序耦合。顺序耦合可以进行单向耦合和双向耦合。
1. 单向FSI仿真
单向FSI仿真可将流体分析到结构分析（结构仿真到流体仿真）（前者到后者）的结果数据传输一次。可把前者的仿真结果作为后者仿真的温度和载荷等边界条件使用。
单向FSI仿真在Ansys Mechanical（Pro以上）和Ansys CFX、Ansys Fluent以及Ansys Icepak之间进行耦合仿真，初次使用FSI仿真的人也可以用简单的程序进行工作，计算负荷也较少。
2. 双向FSI仿真
在流固耦合仿真中，在结构的变形和流场的变化互相影响很大的情况下，需要进行双向FSI仿真。具体的案例有，空气动力导致的机翼颤振、汽车发动机罩上的抖振现象、作用于建筑物和桥梁的非稳态风的载荷、弹性人工血管和人工瓣膜周围的血液流动等。在这些例子中，在Ansys Mechanical Enterprise和Ansys CFX（或Ansys Fluent）的求解器之间传送载荷（热）和位移，同时对两者进行仿真。像电子部件那样，热膨胀导致的变形影响冷却流体模式时也是如此。
Ansys流固耦合仿真的特点有，耦合Ansys CFX（或Ansys Fluent）和Ansys Mechanical Enterprise的表面热双向FSI、耦合Ansys CFX（或Ansys Fluent）和Ansys Mechanical Enterprise的表面热和力/位移（变形）双向FSI。如果是Ansys CFX（或Ansys Fluent），除了在通用的操作环境中可以进行FSI仿真外，分析结果的传递不需要第三方的工具，因此具有极佳的操作性。
3. 可以用Ansys Workbench进行的FSI仿真
单向和双向FSI仿真，从设置到分析及后处理的一系列工作均可以在Ansys Workbench环境中进行，这也是其主要特点之一。此外，它还配有单独的后处理工具，可同时显示稳态和非稳态的FSI仿真，以建立流体分析结果和结构分析结果相结合的动画。
在FSI仿真中，通过与Ansys Workbench环境中的分析工作管理功能和各仿真工具配合，Ansys Mechanical（单向FSI仿真为Ansys Mechanical Pro以上版本，双向FSI仿真为Ansys Mechanical Enterprise）和Ansys Fluent的耦合可以高效地进行从设置到分析执行及后处理的工作。在单向FSI仿真中，在Ansys Workbench上，除Face的信息外，体的温度分布也可以传递给结构仿真侧。
