Folgende Bereiche werden mit ANSYS direkt mit speziellen Kommandos, Solvern und Elementen abgedeckt:

Strukturanalysen

1. Statische Strukturanalysen (Structural Statics Analysis)

Häufigster Berechnungstyp, der die Effekte stationärer Belastungen auf Strukturen bestimmt. Berechnet werden Verschiebungen, Spannungen, Dehnungen und Kräfte in Strukturen aufgrund konstanter Lasten.

2. Modalanalyse (Modal Analysis)

Bestimmung des Einflusses von Schwingungen auf Strukturen. Berechnet werden Eigenfrequenzen und Eigenschwingungsformen einer Struktur. Diese Analyse ist oft Ausgangspunkt detaillierter dynamischer Analysen.

3. Frequenzganganalyse (Harmonic Response Analysis)

Vorhersagen zu einer andauernden periodischen Belastung auf eine Struktur, die in der Praxis normalerweise Resonanz, Ermüdung und andere schädigende Effekte vertragen sollte. Berechnet werden die Antworten der Struktur auf das Aufbringen verschiedenster Belastungsfrequenzen, z.B. in Form von Verschiebungen, die als Kurve über die Frequenzen ermittelt werden. Zu den "Antwortspitzen" dieser Kurve werden dann die Spannungen usw. untersucht.

4. Transiente dynamische Analyse (Transient Dynamic Analysis)

Bestimmung der dynamischen Antwort einer Struktur auf die Einwirkung einer allgemeinen zeitabhängigen Last, die Dämpfungs- oder Trägheitseffekte besitzt. Berechnet werden zeitabhängige Verschiebungen, Dehnungen, Spannungen und Kräfte einer Struktur, auf die eine beliebige Kombination von statischen, transienten (zeitabhängigen) oder harmonischen Lasten einwirken.

5. Spektrumanalyse (Spectrum Analysis)

Mit den Ergebnissen einer Modalanalyse und einem vorgegebenen Belastungsspektrum werden für eine Struktur (Festkörpermodell) die Verschiebungen und Spannungen berechnet. Bestimmt werden die Antworten von Strukturen auf schockartige Erregungen, wie z.B. Erdbebenbelastungen, Windlasten, Belastung durch Meereswellen, Stahltriebwerksschübe usw.
Die vorgegebenen Spektren sind Kurvendarstellungen von spektralen Größen, Intensitäten und Frequenzanteile von zeitvariablen Lasten enthalten, über die Frequenz. Unterschieden werden 3 Arten von Spektren:

Antwortspektrum (Response Spectrum)

Einfachanregung (SPRS)
Mehrfachanregung (MPRS)

Dynamic Design Analysis (DDAM)

Verfahren zur Bewertung von Schockbeständigkeit von an Bord von Schiffen befindlichen Ausrüstungen (siehe dazu Formeln / Tabellen aus U.S. Navy Research Laboratory Report NRL-1396)

Spektrale Leistungsdichte (Power Spectral Density, PSD)

Dieses statistische Maß der Strukturantwort auf zufallsartige Belastungsbedingungen dient zur Analyse von Zufallsschwingungen (Random Vibration Analyse). Es kann sich beziehen auf Verschiebung (Displacement PSD), Geschwindigkeit (Velocity PSD), Beschleunigung (Acceleration PSD) oder Kraft (Force PSD).
Die Ergebnisse sind von probalistischer Natur (nichtdeterministisch).

6. Beulanalyse (Buckling Analysis)

Technik zur Bestimmung von Beullasten (d.h. kritische Lasten, bei denen eine Struktur instabil wird) und von Beuleigenformen (d.h. die charakteristische Form, die sich als Antwort der Struktur durch Ausbeulen einstellt).

7. Nichtlineare Strukturanalyse (Nonlinear Structural Analysis)

Berechnung von nichtlinearem Strukturverhalten durch

sich sprunghaft ändernde Systemzustände:

z.B. Kontakt / Nichtkontakt zwischen Körpern
schlaffes / gespanntes Zugseil
gefrorener / aufgetauter Boden usw.

geometrische Nichtlinearität:

z.B. so starke Verformung, die die Steifigkeitsmatrix verändert

Materialnichtlinearitäten:

z.B. nichtlineares Spannungs- / Dehnungsverhalten

8. Impakt-Problemanalyse

Beschreibt Hochgewindigkeitsverformungen, wie z.B. Falltests, Autocrashtests usw. ANSYS 5.3 (Multiphysics) enthält dazu nur die Pre- und Postprozessor-Kommandos. Eine Rechnung ist bei fehlendem Spezialsolver nur bedingt möglich (siehe LS-DYNA-Programm). ANSYS kann einige dieser Probleme mit großem Rechenaufwand bei extrem kleinen Zeitschritten lösen.

9. Bruchmechanik (Fracture Mechanics)

Untersuchung von Sprung- und Rißfortschrittsproblemen. Berechnet werden die entsprechenden Bruchparameter (Spannungsintensitätsfaktoren, J-Integral, Energiefreisetzungsrate) aus analytischen Vorhersagen des Rißfortschritts und experimentellen Ergebnissen.

10. Verbundwerkstoffe (Composites)

Geschichtete Strukturen aus Materialien mit unterschiedlichen Eigenschaften werden belastet.
(z.B. Sperrholz, glas-, kohlenstoff- oder borfaserverstärktes Epoxidharz usw.)

11. Ermüdungsanalysen (Fatigue)

Untersuchung der Ermüdung bei der Konstruktion wiederholt belasteter Strukturen, wie etwa Maschinenelemente, Brücken, Flugzeuge usw.

Temperaturfeldberechungen

1. Stationäre Temperaturfeldberechnung (Steady-State Thermal Analysis)

Berechnung der Auswirkungen stationärer thermischer Lasten auf Objekte

2. Transiente Temperaturfeldberechung (Transient Thermal Analysis)

Häufigste thermische Analyse, da Aufheiz- und Abkühlvorgänge berechnet werden können. Errechnete Temperatur dient oft als Basis zur Bestimmung thermischer Strukturspannungen.

3. Wärmestrahlung (Radiation)

Diese Energieübertragungsform durch elektromagnetische Wellen (mit Lichtgeschwindigkeit ohne Übertragungsmedium) dient dem Energieaustausch zwischen den Oberflächen von Körpern.

Magnetfeldberechnungen

1. Statische Magnetfeldanalyse (Static Magnetic Analysis)

Magnetfeldberechung durch den Einfluß von Permanentmagnete, stationären elektrischen Gleichstromfluß (Direct Current) oder von aufgeprägten externen Feldern. Zeitabhängige Effekte, wie z.B. Wirbelströme, bleiben unberücksichtigt. Modelliert werden kann mit magnetisierbaren, nicht-magnetisierbaren Materialien und Permanentmagneten. 2-d Analysen (Vektorpotentialformulierungen) und 3-d Analysen (Skalar- u. Vektorpotentialformulierungen) sind möglich.

2. Zeitharmonische Magnetfeldanalyse (Harmonic Magnetic Analysis)

Berechnung von Wechselstromeffekten (Alternating Current) in elektromagnetischen Geräten, d.h. Wirbelstromeffekte, Skin Effekte (Stromverdrängung, d.h. Wirbelströme in Stromleitern, die einen aufgeprägten Strom führen), Verlust leistung durch Wirbelströme, gespeicherte magnetische Energie, durch Wirbelstrom erzeugte magnetische Kräfte, Impedanz von Schwingungskreisen, Induktivität usw.

3. Transiente Magnetfeldberechung (Transient Magnetic Analysis)

Berechnung von zeitlich veränderlichen Magnetfeldern etwa bei Sprungfunktionen in elektrischen Strömen oder pulsierenden externen Feldern (Wirbelströme, Verlustleistung, magnetische Kräfte). Diese Analyse kann linear oder nicht linear sein.

Berechnung elektrischer Felder

1. Stationäre Berechnung von Stromleitern (Steady-State Current Conduction Analysis)

Diese Analyse zur Stromleitung wird verwendet, um die Verteilung von Stromdichte und elektrischem Potential (Spannung) infolge Gleichstrom (Direct Current) oder Potentialabfall (Potential Drop) zu berechnen. Zulässig sind 2 Lastarten: aufgeprägte Spannung und elektrischer Strom.

2. Stationäre/instationäre Stromkreisanalysen(Elektric Circuit Analysis)

Stromkreisberechnungen bei beliebigen Einbau von Kondensatoren, Widerstände, Stromquellen usw. in einen Stromkreis

3. Berechnung zur Auslegung von rotierenden elektrischen Antrieben (ab ANSYS 5.3)

Fluidanalysen

1. Strömungsberechnungen mit ANSYS

Potentialströmungen (Analogie) bzw. Strömungen in einem Röhrensystem

2. FLOTRAN (ANSYS-Modul)

Strömungsberechnungen mit FLOTRAN