ANSYSAIM介紹：適合所有工程師的仿真軟件

2016-10-17 by:CAE仿真在線來源:互聯網

ANSYS AIM 將ANSYS 行業(yè)領先的求解器技術與向導式定制化仿真過程相結合,使整個工程組織機構都能獲得基于仿真的指南。

為了開發(fā)使行業(yè)發(fā)生變革的創(chuàng)新產品,各公司需要不斷探索新方法以改善產品設計過程并提高產品可靠性。現在人們廣泛認可的一種觀念是,在設計過程早期部署基于仿真的指南方法能夠讓組織機構將產品設計的性能和可靠性提升到新高度,但在實際操作上經常難以實現這一目標。很多傳統(tǒng)仿真工具需要非常陡峭的學習曲線,因此更適合仿真專家而非廣大的工程技術人員使用。ANSYS多年來一直提供工程仿真技術而享譽業(yè)界,最新的產品發(fā)布則包括旨在革新仿真過程的全新仿真環(huán)境。之所以有如此宏偉愿景,是因為該產品讓所有工程師能夠使用行業(yè)領先的單個物理場、多個物理場(連續(xù)使用單個物理場解決方案)與多場耦合(同時包含一個以上物理場的耦合解決方案)等仿真技術。以ANSYS Workbench平臺為基礎的ANSYS AIM是一種全新的沉浸式仿真環(huán)境,降低了工程仿真的進入門檻。AIM將ANSYS行業(yè)領先的求解器技術與向導式定制化仿真過程相結合,使整個工程組織機構都能獲得基于仿真的指南。

流體控制閥的流固耦合仿真。顯示了流體力作用下的閥桿變形。

直觀的用戶體驗

ANSYS AIM提供現代化的直觀用戶體驗,使所有工程師都能在整個產品開發(fā)過程中根據仿真制定設計決策。該用戶環(huán)境為仿真新手和臨時用戶簡化了單個物理場、多個物理場以及多場耦合的仿真設置、運行與結果評估流程。AIM的仿真流程核心是仿真過程模板。模板可針對單個物理場和涉及多個物理場仿真的應用定義基于任務的工作流程。模板能讓初學者和不熟練的用戶快速學習并利用仿真來指導設計決策。AIM用戶界面還提供很多視覺提示,以引導用戶完成仿真過程的各個步驟,并對需要用戶注意的輸入進行建模。在整個仿真過程中,AIM的綜合幫助系統(tǒng)提供大量視頻內容和有用信息來幫助用戶更容易理解工程術語。該幫助系統(tǒng)可以幫助用戶更加熟悉仿真過程。

底層求解器和網格剖分技術是以可靠的ANSYS 技術為基礎;這些技術都經過了世界上最嚴格的客戶開發(fā)和驗證。

仿真工作流程的定制化

ANSYS AIM用戶環(huán)境基于可方便定制的Workbench平臺,提供相應工具來編制腳本和定制環(huán)境,以實現仿真工作流程的自動化。對于很多擁有大規(guī)模設計團隊的公司來說,CAE方法小組可以定義仿真最佳實踐和標準的工程仿真工作流程。為了更加方便地支持設計團隊部署仿真技術,AIM允許根據組織機構的具體仿真過程創(chuàng)建定制化模板。定制模板和自動化工作流程使CAE方法團隊能夠獲得工程仿真知識,并為設計團隊在設計過程中使用仿真技術提供專家指導。在整個設計團隊中推廣仿真能加速產品創(chuàng)新和產品上市時間,從而實現穩(wěn)定可靠的創(chuàng)新產品。

ANSYS AIM 基于任務的工作流程指導對自行車曲柄裝配體進行靜態(tài)分析的仿真過程。沉浸式菜單支持快速制定規(guī)范以及編輯模型輸入和結果。

ANSYS AIM概覽

AIM通過IronPython(Python編程語言的一種開源實現方案)進行本地日志和腳本編寫,從而實現定制化功能。利用日志和腳本功能可記錄所有仿真步驟,并輕松定制以創(chuàng)建自定義模板。有了這些模板,CAE方法專家就可以獲得工程仿真最佳實踐,并為其組織機構定義標準的仿真工作流程。AIM用戶界面還可進一步通過用戶界面擴展功能進行調整,以創(chuàng)建定制數據面板、工作流程和最終用戶文檔。此外,AIM還包含功能強大的表達式語言,以便通過表達式定義變量邊界條件和其它模型輸入。定制化工具、表達式語言和腳本語法可用在仿真物理領域的所有方面。利用AIM的定制化功能,CAE方法團隊就可以在更廣泛的工程組織機構中成功部署具有一致性的工程仿真最佳實踐和自動化工作流程。

模擬現實產品環(huán)境

現實產品環(huán)境包含多種物理效應——流體力、熱效應、結構完整性和電磁輻射都可以影響產品性能。為了最大限度地提高產品性能和可靠性,工程師經常要考慮多個物理場如何對開發(fā)中的產品使用產生影響。AIM使工程師能夠仿真多場耦合的相互作用,以確保產品設計在現實環(huán)境中適當運行。

AIM包含重要的多場耦合仿真功能,可解決眾多工業(yè)領域中的各種產品設計挑戰(zhàn);AIM每年都會推出新版本,以快速提高軟件功能的深度和廣度。為了評估產品設計的流體和熱性能,AIM包含了用于評估層流和湍流的穩(wěn)態(tài)流體流動和熱傳遞,用于確定流體和固體溫度的共軛傳遞(CHT),用于檢查自然對流的流體浮力效應,以及用于模擬高速氣流的壓縮性效應。AIM具有穩(wěn)健可靠的快速流體解決方案,能準確確定流體速度、壓降以及升力和阻力系數等關鍵設計參數,從而預測產品設計的流體和熱行為。為了評估結構性能,AIM包含了部件和裝配體的靜應力分析功能(包括非線性接觸和大撓曲),用以確定固有頻率和振動特征的模態(tài)分析,以及計算組件和裝配體疲勞壽命的耐久性分析。

通過空氣流和固體溫度表現的水冷排氣集管的共軛傳熱仿真?？蓧嚎s空氣流與不可壓縮水流在單個CHT 仿真中結合。

流體和結構物理問題可通過單向流固相互作用進行耦合,這樣可將流體力和固體溫度精確轉化為結構仿真,從而評估系統(tǒng)對于流體和熱載荷的結構響應。為確定電氣性能,AIM包含了直流電傳導分析,這樣就能確定產品設計的電流分布、功率損耗和電壓降。AIM還有很多針對多場耦合仿真的功能選項,包括完全耦合的熱電-應力分析,它允許將功率損耗當做熱源來計算產品設計的溫度以及隨后的熱變形和應力。

AIM的多場耦合仿真功能支持廣泛的工業(yè)應用領域,例如閥門、流控制設備和過程測量儀器的流體和結構性能;結構體上的風和流體載荷;熱交換器、發(fā)動機組件和電子設備中的溫度和應力;以及保險絲和母線中的電流分布、溫度和應力。這是一些需要多個物理量的應用實例,可利用ANSYS AIM來確定產品設計在現實環(huán)境中的運行情況。

經過驗證的高性能仿真

在如今快節(jié)奏的產品設計環(huán)境中,設計周期比較短,而且各公司要求快速獲得精確的仿真結果。ANSYSA IM提供經過驗證、精確、可擴展的工程仿真技術,能夠充分滿足上述要求。盡管AIM的圖形用戶界面和用戶體驗是全新的,但其基本的求解器和網格剖分技術卻是以經過檢驗的ANSYS技術為基礎,這些技術面向世界上要求最嚴格的客戶開發(fā)并且已經得到了驗證。

離合器殼和框架裝配體的靜態(tài)分析;顯示等效應力。

母線的直流電傳導仿真;顯示電勢。

AIM仿真工作流程的所有組成部分——網格生成、求解和后處理——都采用并行計算,以最大限度地提高整個仿真過程的速度和計算量。由于采用并行計算,AIM使開發(fā)團隊可以快速分析多個設計方案,并評估高保真仿真模型,包括大型裝配體和非常詳細的幾何結構。為了能夠給復雜幾何結構快速生成高質量網格,AIM采用并行的逐部件網格剖分方式,以便利用多個CPU內核來生成網格。工程團隊可使用多個CPU內核將單個物理場和多場耦合解決方案進行組合,以提高求解速度。每個求解器默認支持兩個CPU內核;對于大規(guī)模仿真而言,軟件可利用ANSYS HPC使用更多CPU內核,以實現更大的仿真吞吐量。AIM后處理也可使用并行計算;包括針對所有物理量的GPU、CPU后處理加速技術,以快速評估定量和定性結果。當使用AIM評估產品設計的性能時,工程師不必在速度、可靠性或精確度方面進行折中考慮。

AIM的多場耦合仿真功能使仿真技術能夠用于多種工業(yè)應用領域中。

設計方案的評估

工程師經常需要評估多種設計方案以做出明智決策,進而優(yōu)化產品。為實現更詳細地理解產品設計空間,AIM能進行普遍的參數化處理,以評估多種設計方案。幾乎任何模型輸入或輸出——幾何尺寸、材料屬性、邊界條件或結果數量——都可被定義為參數,并作為參數仿真的一部分來使用。一旦定義好參數,就可使用參數化仿真模型來快速研究設計方案并更加徹底地理解設計領域。此外,AIM還包含一些用于高效評估設計空間和開發(fā)響應面的試驗設計(DOE)選項,用于確定最佳設計的目標驅動優(yōu)化功能,以及確保產品設計魯棒性的六西格瑪分析。AIM的參數化仿真和優(yōu)化功能讓工程師能夠開發(fā)更高性能的產品設計和實現更大的產品創(chuàng)新。

基于仿真的設計指南成為慣例

ANSYS AIM能求解單物理場和多物理場(順序和直接耦合)應用,并具有高效直觀的工作流程,可讓工程師在各種工業(yè)領域中熟練和常規(guī)性地利用仿真指導。AIM的仿真過程模板和向導式工作流程在設計過程早期為工程團隊提供仿真方向,從而改善產品性能和可靠性。AIM的自動化和定制化功能支持在整個工程組織機構中成功部署針對該組織機構所采用的工程方法而量身定制的自動化仿真工作流程——讓每位工程師都可以使用仿真技術。

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