ANSYS 11.0功能

2013-08-11 by:廣州CAE有限元應(yīng)用中心來源:仿真在線

ANSYS 11.0功能

ANSYS公司的工程仿真軟件ANSYS 11.0,引入新的工具和技術(shù),幫助用戶更高效地完成工作,有效推動基于仿真的設(shè)計進入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。這個版本在CAE功能上引領(lǐng)現(xiàn)代產(chǎn)品研發(fā)科技,涉及的內(nèi)容包括:高級分析、網(wǎng)格劃分、優(yōu)化、多物理場和多體動力學(xué)。

    立足于擁有世界上最多的用戶,ANSYS 11.0 不僅為當(dāng)前的商業(yè)應(yīng)用提供了新技術(shù),而且在以下方面取得了顯著進步:
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    繼續(xù)開發(fā)和提供世界一流的求解器技術(shù)
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    提供了針對復(fù)雜仿真的多物理場耦合解決方法
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    整合了ANSYS的網(wǎng)格技術(shù)并產(chǎn)生統(tǒng)一的網(wǎng)格環(huán)境
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    通過對先進的軟硬件平臺的支持來實現(xiàn)對大規(guī)模問題的高效求解
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    繼續(xù)改進最好的CAE集成環(huán)境-ANSYS WORKBENCH
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    繼續(xù)融合先進的計算流體動力學(xué)技術(shù)

ANSYS軟件開發(fā)的核心目標(biāo)就是提供給用戶最高級和最可靠的適于各行各業(yè)的仿真解決方案。下面的亮點展示了ANSYS 11.0的某些關(guān)鍵新技術(shù),可以提高用戶的效率,幫助各大企業(yè)用戶繼續(xù)拓展仿真在產(chǎn)品開發(fā)過程中的角色。

加速多步求解

ANSYS VT 加速器,基于ANSYS變分技術(shù),是通過減少迭代總步數(shù)以加速多步分析的數(shù)學(xué)方法。這包括了收斂迭代和時間步迭代或者二者的綜合。收斂迭代的例子是非線性靜態(tài)分析,不涉及接觸或塑性,而時間步迭代指的是線性瞬態(tài)結(jié)構(gòu)分析,二者組合的例子,非線性結(jié)構(gòu)瞬態(tài)或者熱瞬態(tài)分析。

    ANSYS VT加速器提供了2-10X的加速比,允許用戶快速重新運行模型。具體的加速比受到硬件、模型和分析類型的影響。而且,這個工具在非線性或瞬態(tài)分析的參數(shù)研究中可以獲得5-30X的加速。在使用ANSYS VT加速器之前,用戶可以作下列類型的改進:
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    修改或者增加或移除載荷(約束不能更改,但是數(shù)值可以修改)
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    材料和材料模型
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    截面常數(shù)和實常數(shù)
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    幾何

ANSYS VT加速器軟件,使用ANSYS MECHANICAL HPC的授權(quán),可以應(yīng)用到結(jié)構(gòu)循環(huán)對稱模態(tài)分析以及高頻電磁諧分析。ANSYS VT加速器可以結(jié)合ANSYS DESIGNXPLORER VT技術(shù),實現(xiàn)更快速的參數(shù)化研究。

網(wǎng)格變形和優(yōu)化

對于很多單位,進行優(yōu)化分析的最大障礙是CAD模型不能重新生成,特征參數(shù)不能反映那些修改研究的幾何改變。通過與ANSYS WORKBENCH的結(jié)合,ANSYS MESH MORPHER(FE-MODELER的新增加模塊)可以實現(xiàn)這個功能,甚至更多。

通過網(wǎng)格操作而不是實體模型,ANSYS MESH MORPHER對于來自于CAD的非參數(shù)幾何數(shù)據(jù),如IGES或者STEP,以及來自于ANSYS CDB文件的網(wǎng)格數(shù)據(jù),實現(xiàn)了模型參數(shù)化。將網(wǎng)格讀入FE MODELER,并且產(chǎn)生對應(yīng)于該網(wǎng)格的“綜合幾何”的初次配置。在ANSYS 11.0,ANSYS MESH MORPHER提供了四種不同的轉(zhuǎn)換:面平移、面偏置、邊平移和邊偏置。更多樣的配置可以通過以上轉(zhuǎn)換的組合實現(xiàn)。例如,一個圓柱表面的面偏置就等效于變更其半徑。

這些轉(zhuǎn)換決定了目標(biāo)配置并自動定義轉(zhuǎn)換參數(shù)。一旦確定,這些轉(zhuǎn)換參數(shù)可以通過ANSYS DESIGNXPLORER VT擬合方法來擬合,如KRIGING算法、非參數(shù)化退火算法和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法等。一旦擬合完成,可以使用ANSYS DESIGNXPLORER VT中的能量優(yōu)化技術(shù)找到最優(yōu)值或者執(zhí)行6 SIGMA分析設(shè)計。ANSYS MESH MORPHER為仿真驅(qū)動的產(chǎn)品開發(fā)打破了優(yōu)化障礙。

流固耦合

在ANSYS WORKBENCH中,ANSYS和ANSYS CFX技術(shù)的集成取得了更大的進步。在11.0的ANSYS WORKBENCH環(huán)境中,用戶可以完整地建立、求解和后處理雙向流固耦合仿真。最新的版本也提供了單一后處理工具,可以用更少的時間獲得復(fù)雜多物理問題的解決,并且擴展了仿真的應(yīng)用領(lǐng)域。

利用ANSYS CFX軟件的統(tǒng)一網(wǎng)格接口可以在ANSYS和ANSYS CFX之間傳遞FSI載荷,所有流固耦合問題的結(jié)果的魯棒性和精度獲得了改進。界面載荷傳遞技術(shù)的突破,很明顯的好處就在于讓同一團隊的FEA和CFD專家共享信息更方便。在11.0中流固耦合的領(lǐng)域也得到了擴展。

渦輪系統(tǒng)一體化解決方案

ANSYS WORKBENCH環(huán)境提供了旋轉(zhuǎn)機械設(shè)計過程所需的幾何設(shè)計和分析的集成系統(tǒng)。ANSYS WORKBENCH,作為高級物理問題的集成平臺,能夠讓設(shè)計人員建立旋轉(zhuǎn)機械的模型,比如水泵、壓縮機、風(fēng)扇、吹風(fēng)機、渦輪、膨脹器、渦輪增壓器和鼓風(fēng)機。ANSYS解決方案集成到設(shè)計過程,從而消除了中性文件傳輸、結(jié)果變換和重分析,使得CAE過程幾周內(nèi)就完成了。

渦輪機械設(shè)計過程的第一步就是使用初始尺寸以獲得概要設(shè)計,指定性能準(zhǔn)則和尺寸約束。在11.0中,ANSYS BLADEMODELER中集成了PCA 工程有限公司的專用于離心壓縮機和水泵的初始尺寸軟件。VISTA-CC是一個快速主干設(shè)計程序—只需要壓縮機的質(zhì)量流量、壓力比和幾何約束,就可以獲得壓縮機草圖、葉片和出口角度、速度三角形。它也提供了無量綱的性能參數(shù),比如設(shè)計決策所依賴的額定轉(zhuǎn)速和額定流率。

1-D尺寸工具、自動網(wǎng)格、流線工具和自動報告生成器的引入,幫助用戶開發(fā)更好的旋轉(zhuǎn)機械。

ANSYS承諾將持續(xù)為特定工業(yè)需求開發(fā)更強大的解決方案,以上的具體集成就是一個例子。

統(tǒng)一網(wǎng)格技術(shù)

ANSYS 11.0提供給用戶新的統(tǒng)一分網(wǎng)環(huán)境,幫助用戶實現(xiàn)基于物理的網(wǎng)格劃分解決方案,例如機械、電磁、CFD或者顯式仿真。來自于ANSYS、ANSYS ICEM CFD和ANSYS CFX的一流網(wǎng)格幾乎已經(jīng)延伸到ANSYS WORKBENCH中,綜合多種算法的優(yōu)勢,提供一個智能的、靈活且魯棒的網(wǎng)格劃分能力。

基于預(yù)定義的物理過濾器,各種控制自動定義了,比如網(wǎng)格尺寸、網(wǎng)格過渡、網(wǎng)格均勻性、劃分速度、網(wǎng)格質(zhì)量和曲率的細化控制等。如果必要,高級用戶控制選項可用來使用。劃網(wǎng)的智能特性提供了靈活的附加控制,幫助初級用戶為了改進求解速度或者精度而得到適合于物理問題的良好網(wǎng)格。多重網(wǎng)格控制方法,以及高級選項,提供了備份網(wǎng)格劃分方法以改善網(wǎng)格劃分的整體魯棒性。

在11.0中,共同網(wǎng)格對象已經(jīng)實現(xiàn)了,為多個應(yīng)用之間的交互提供了附加的靈活性。這為求解器(FSI、隱式/顯式等)之間的交互提供了增強的雙向通訊。同時也提供了網(wǎng)格劃分的統(tǒng)一方法。這個共同網(wǎng)格對象保證了在ANSYS WORKBENCH框架中集成第三方的劃網(wǎng)功能。

ANSYS ICEM CFD和AI ENVIRONMENT 11.0中的創(chuàng)新在于多區(qū)域體網(wǎng)格劃分工具,可用于空氣動力學(xué)中。新的網(wǎng)格劃分方法提供了對塊(結(jié)構(gòu)網(wǎng)格方法)的靈活性和控制,易于使用的自動(非結(jié)構(gòu)化)網(wǎng)格方法。半自動多區(qū)網(wǎng)格算法允許用戶在面和體上對網(wǎng)格進行總體控制,邊界上通過映射或者掃描塊提供了純六面體網(wǎng)格,而內(nèi)部過渡到四面體或者六面體為主的網(wǎng)格。映射、掃描和自由劃分技術(shù)為模型中最重要區(qū)域的結(jié)構(gòu)化六面體網(wǎng)格劃分提供了自由,可以保證用較少的精力得到高質(zhì)量的自動化網(wǎng)格。

ANSYS ICEM CFD和AI ENVIRONMENT 11.0產(chǎn)品也回答了古老的問題:“我應(yīng)該用四面體劃網(wǎng)還是花更多的時間用六面體劃網(wǎng)”。相對于傳統(tǒng)的四面體網(wǎng)格算法,新的體-擬合笛卡兒劃網(wǎng)方法可以幫你用更少的時間劃分純六面體網(wǎng)格。包含四面體和金字塔形狀的混合網(wǎng)格劃分方法減少了限制并且提供了更容易的方法編輯網(wǎng)格。這個方法產(chǎn)生的六面體網(wǎng)格的統(tǒng)一性更適合于顯式碰撞分析或者任何六面體網(wǎng)格更適合的分析。

線性和非線性動力學(xué)

在11.0中,ANSYS鞏固了它的高級動力學(xué)分析能力并擴展到ANSYS WORKBENCH中。線性和非線性結(jié)構(gòu)動力學(xué)和應(yīng)力分析,現(xiàn)在已經(jīng)無縫的集成到了ANSYS WORKBENCH仿真環(huán)境中。使得剛體和柔體的頻率響應(yīng)和時間歷程動力學(xué)集成在一起。在一次設(shè)置中,用戶現(xiàn)在能夠選擇一系列的力學(xué)行為:線性、高級非線性;完全剛體和完全柔體以及他們的組合。其他特征包括支持簡單和復(fù)雜的連接和約束,基于幾何的自動連接偵測,非線性材料和接觸、運動學(xué)分析以及與CAD系統(tǒng)的相關(guān)性。

    擴展的ANSYS動力學(xué)使得以下分析更為理想:
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    交互式的零件和裝配體連接的定義和驗證
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    純剛體假設(shè)下的裝配體動力學(xué)響應(yīng)
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    純剛體假設(shè)的潛在缺陷的識別
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    在CAD系統(tǒng)或者ANSYS DESIGNMODELER中的參數(shù)化模型的快速WHAT-IF研究

    通過以下技術(shù),ANSYS 用戶現(xiàn)在可以用剛體/柔體多體動力學(xué)仿真方案進行產(chǎn)品開發(fā):
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    一致的ANSYS WORKBENCH仿真
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    剛體到柔體的轉(zhuǎn)換

顯式動力學(xué)

ANSYS AUTODYN軟件是與眾不同的通用的顯式分析工具,適合于固體、流體和氣體及其交互的非線性動力學(xué)模擬。在11.0中,ANSYS AUTODYN第一次作為ANSYS WORKBENCH環(huán)境下的集成工具。ANSYS AUTODYN與ANSYS MESHING及ANSYS的緊密結(jié)合,提供了一個只有通過顯式動力學(xué)結(jié)果才可以做出快速決策的環(huán)境。

    ANSYS AUTODYN的圖形化界面易于使用并且完全集成進入ANSYS WORKBENCH,可以建立、運行和后處理如下的問題:
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    關(guān)聯(lián)來自于CAD工具或者ANSYS DESIGNMODELER的實體幾何
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    計算結(jié)構(gòu)動力學(xué)的有限元求解器
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    快速CFD的有限體積求解器
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    高速、大變形和破碎的無網(wǎng)格粒子求解器
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    解決包括FE、CFD和SPH耦合的多物理場耦合
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    結(jié)合本構(gòu)響應(yīng)和耦合熱動力學(xué)的材料模型
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    在共享和分布式內(nèi)存系統(tǒng)上的串行和并行計算

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