3.机翼
机翼大致由蒙皮、翼肋、翼梁和墙、长珩等组成。机翼主体受到气动载荷、惯性载荷以及各连接点传来的集中载荷等类型的载荷。
可以运用 ANSYS 提供的梁单元、杆单元、壳单元、三维实体单元、各向异性单元对机翼进行静力分析、动力响应分析（模态、颤振、抖振等）、失稳分析、损伤容限分析、结构优化设计。运用ANSYS流体分析功能可以先对机翼进行空气动力计算，然后将计算结果作为气动激励进一步计算分析机翼的动力响应。不同物理场的耦合分析正是ANSYS的一大特色。
图3-9机翼动力响应分析，用壳单元和实体单元来构造机翼的 有限元模型
对机翼和机身的连接部件、机翼的固定件还可以运用ANSYS的非线性功能进行塑性和接触等非线性分析。
4.机身
飞机机身结构，都是典型的薄壁结构，一般是由蒙皮、隔框、长珩等组成，承受的主要载荷有：
气动载荷
惯性载荷
地面载荷
动力装置载荷
其他载荷
机身骨架由梁组成，在传统的有限元软件中，梁单元的断面参数定义、模型检查、结果表示非常不方便。而ANSYS前处理内置11种标准梁断面库，并允许用户自定义不规则断面形状库，使繁琐的梁断面参数定义变得简单、方便，按真实断面形状显示梁单元，使模型表示及检查更加容易，后处理中按断面形状显示求解结果、按拉正压负的工程习惯绘制彩色弯矩图，使结果的表达更加直观。
ANSYS强大而方便的建模及载荷处理功能，丰富的梁单元、杆单元、壳单元、三维实体单元、各向异性单元，可方便、准确地对机身进行静力分析、动力响应分析（模态、颤振等）、失稳分析、损伤容限分析、结构优化设计。
ANSYS的热－结构耦合分析功能可以对机身进行温度场计算以及热应力和热变形计算。
ANSYS的计算流体力学分析功能可以对机身进行空气动力学计算，移动壁面的功能可以方便地模拟机身的飞行状态，给出高速飞行中机身的空气动力状况。利用ANSYS的流－固耦合功能可以进一步进行机身的动力响应分析。
图3-10
对机身的固定件还可以运用ANSYS的非线性功能进行塑性和接触等非线性分析。
Boeing公司采用ANSYS程序来分析波音737飞机的主起落架伺服机构的前后端轴承，以确定过渡圆角半径和销钉厚度。图3-10是一个轴承的有限元模型，蓝色单元表示轴承，紫色单元表示安装轴承的轴。
5.起落架
在 飞机设计 里，起落装置的设计是十分重要的环节，为了保证飞机的安全起飞、着陆，要求起落架具有足够的强度、刚度与冲击性能。为了使飞行器离地后具有良好的性能，还要求起落架应足够的轻。
图3-11轮胎与地面碰撞的仿真分析
可以运用ANSYS提供的多种单元对起落架进行静力分析、动力响应分析，飞机着陆过程是典型的冲击类问题，ANSYS显式求解模块ANSYS/LS-DYNA是目前最好的动力冲击仿真程序，可对着陆过程进行冲击分析、失稳分析、损伤容限分析，从而实现对起落架的优化设计。
起落架在载荷上要承受强冲击载荷，在结构上又有高阻尼缓冲元件，因此起落架的分析是高度非线性分析，ANSYS的组合单元（滑动、摩擦、间隙、阻尼、弹簧组合）、矩阵单元可方便地模拟多种阻尼缓冲件的静、动力特性，因此在起落架的分析中可以考虑进所有的主要因素。
6.飞机操纵系统
对飞机操纵系统的机械部分，同样可以运用ANSYS的分析计算功能进行各种分析。例如ANSYS中特有的安全带单元，可以模拟在紧急状况下安全部件对乘员的保护过程。
Boeing公司运用ANSYS分析Boeing747坐椅的受力情况，提高了安全性。图3-12为Boeing747飞机内坐椅的布置，图3-13为坐椅的应力云图。
图3-12图3-13
7.飞机零部件加工过程工艺仿真
飞机零部件中有大量的冲压件、锻件、铸件，这些加工过程涉及冲击类载荷、几何非线性、接触非线性的塑性大变形过程，ANSYS的非线性分析及优化功能可获得常规方法难以获得的金属成型过程中的温度场、应力场、应变场，为提高工件的加工质量、选取设备吨级、制定合理的工艺过程提供依据。
ANSYS/LS-DYNA具有30多种接触、热接触类型，含有多种塑性、热塑性材料本构模式，对物质大变形有Lagrange、ALE及Euler三种描述方式，因而被广泛应用于金属加工过程的模拟。
LS-DYNA时间积分器采用中心差分格式，对未知量显式求解。由于质量矩阵进行对角化处理，可进一步加快求解速度。一般的冲压、锻压、铸造等问题合理控制有限元规模，在PC机上运行5-20小时能得到理想结果，这样的效率是其它程序难以相比的。
冲压
ANSYS /LS-DYNA是目前世界上应用最广泛的板成形仿真模拟软件，可良好地完成冲压、回弹全过程的模拟，模拟拉延、预弯、切边、弯曲、翻边、多工序加工，分析板料的减薄拉裂、起皱、回弹，优化模具几何形状、板料、冲压工艺，通过给定材料的FLD（flowlimitdia.）判断板料在拉延过程中局部开裂现象。
LS-DYNA可用于板成形分析使用的单元有11种。用于板料成形的材料模式是各种弹塑性材料，可考虑各向异性、强化特征，强化类型包括指数强化、随动强化、等向强化、混合强化以及应变率对材料强化的影响。在DYNA30余种接触类型中，适于板成形分析的有12种，都采用罚函数方法（penalty），在接触计算过程中考虑壳单元厚度及其变化。进行板成形分析时可选择使用3Dadaptivemesh功能，可在计算过程中对板料网格进行局部加密。
图3-14拉延过程模拟
锻压
锻压过程是一个非线性大变形的热结构耦合的过程，材料在多数情况下经历较大的温度变化，为热塑性材料，ANSYS/LS-DYNA中热塑性材料模型很适于描述锻压过程中的材料行为。
图3-15锻压过程模拟
ANSYS/LS-DYNA特有的单点积分、多点积分和缩减积分单元技术；良好地解决了大变形体积锁死问题，使得大变形非线性的分析具有良好的收敛特性，应力更新中采用Jaumann应力率，避免因刚体运动产生应力。在剪切变形较大时，可选择使用Green-Naphdi应力率。
在多数锻压分析中，若对材料采用Lagrange描述，则随着金属件成形过程的继续，初始网格的变形逐渐加大，将导致单元精度降低甚至发生畸变，因此必须进行网格重新划分，ANSYS/LS-DYNA可以自动进行网格重划分。值得说明的是，ANSYS/LS-DYNA早已采用一种更为先进的网格ALE，即任意拉格朗日-欧拉网格。ALE网格进行Rezoning的目的和过程与Remeshing基本相同，但两者的网格描述存在本质差异（后者是拉格朗日网格），ALE结合拉格朗日和欧拉网格各自的优点，已广泛用于结构材料的大变形。除此之外，LS-DYNA对物质的描述还可采用Euler方法，此方法的最大特点是物质与网格相互独立，可模拟材料的极度变形，同时时间步长不会因变形的增大而降低，即求解效率比Lagrange和ALE方法高。此外，采用Euler描述的另一优点是可实现锻压过程中的流体（如冷却水、气流等）耦合分析。
铸造
ANSYS/LS-DYNA的Euler算法包括单物质欧拉和多物质欧拉求解。欧拉构形主要有三种：一阶精度的DonorCell；二阶精度的VanLeer；二阶精度的VanLeer+HalfIndexShift。多物质流体的单元构形主要有二种：流体+空材料和全空材料；多种材料的混合单元(压力平衡)。
这些模型都可以和通用的固体结构单元如solid、shell、brICk和beam等单元自动耦合，不需要滑移界面。同时，此类求解器的加入，使ANSYS/LS-DYNA具有了可压缩流体流动分析的能力，可求解如自由界面流动、任意管道流动、流体混合、复合材料等的注塑成型、金属构件浇注成型、高速高压气体注入等复杂的流体和流体-结构耦合问题。
图3-16浇注过程模拟
ANSYS/LS-DYNA在进行浇注模拟时，模具的空腔定义为Euler区，并将其材料定义成空（void）或任何物质（如空气），浇口处单元定义为Euler源（Eulerambient），即物质由此进入Euler区，物质运动的动力是压力和（或）重力。
ANSYS/LS-DYNA的流体介质定义为流体动力材料，单元的压力以及可压缩性由附带的状态方程（即压力方程）决定。随着物质由浇口流入Euler区，空腔和浇口的压力差逐渐降低，最终达到平衡，模拟即可终止。LS-DYNA中可方便施加温度边界条件和热生成，在浇注分析中可考虑热扩散。
浇注过程模拟完成后，可通过ANSYS隐式算法分析铸件的凝固过程。ANSYS的相变分析及热变形、热应力分析功能，可以模拟预测铸造过程中的变形及残余应力，考察不同的落沙条件，降低铸件内的残余应力。
PCC叶片制造公司，采用ANSYS分析某叶片的铸造过程，输入熵与温度关系，进行相变热分析，取得了很好的结果，为设计和生产提供了准确的信息。图3-17中红色部分表示仍然处在熔化状态，绿色表示已经冷却。
图3-17
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