ANSYS14.0新功能

2013-08-14 by:Ansys Workbench有限元技術(shù) 來源:仿真在線

ANSYS14.0新功能

ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、聲場(chǎng)分析于一體的大型通用有限元分析軟件。由世界上最大的有限元分析軟件公司之一的美國(guó)ANSYS開發(fā),它能與多數(shù)CAD軟件接口,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的共享和交換,如Solidworks,proengineer, NASTRAN, Alogor, I-DEAS, AutoCAD等, 是現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的高級(jí)CAE工具之一。

ANSYS14.0提供了大量新的和先進(jìn)的功能,為客戶提供的解決方案,以放大工程,模擬最復(fù)雜的工程產(chǎn)品,并利用高性能計(jì)算(HPC)推動(dòng)創(chuàng)新。

放大工程

ANSYS 14.0的工作平臺(tái)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出加強(qiáng)個(gè)性化工作流程,自動(dòng)參數(shù)評(píng)估,以及不同應(yīng)用之間的通用數(shù)據(jù)的透明共享。嵌入式設(shè)計(jì)優(yōu)化功能可以保證參數(shù)實(shí)驗(yàn)和六西格瑪研究的正確性。專門開發(fā)的工程仿真數(shù)據(jù)管理集成工具可供整個(gè)團(tuán)隊(duì)、集團(tuán)和地區(qū)使用,保障公司的知識(shí)產(chǎn)權(quán)。ANSYSY14.0為非傳統(tǒng)用戶打開了大門, 使他們能進(jìn)一步獲取仿真的全部?jī)r(jià)值。

流體動(dòng)力學(xué)方面,在設(shè)置仿真項(xiàng)目之前,工程師首先需要花費(fèi)大量時(shí)間建立一個(gè)高質(zhì)量的網(wǎng)格。ANSYS 14.0提供了快速和強(qiáng)大的功能來自動(dòng)執(zhí)行此類任務(wù)。取決于客戶的求解目標(biāo)與意愿,這套工具能從CAD模型中提取流體區(qū)域并自動(dòng)創(chuàng)建cutcell結(jié)構(gòu)笛卡爾網(wǎng)格(六面體網(wǎng)格單元)或非結(jié)構(gòu)化四面體網(wǎng)格(cuttet)。

在結(jié)構(gòu)力學(xué)領(lǐng)域,模擬復(fù)合材料帶來了一些挑戰(zhàn),如定義包括成百上千層不同方向的結(jié)構(gòu),或分析一層一層潛在可能的失效。專用的ANSYS復(fù)合 PrepPost?工具可以顯著緩解這類模型的分析壓力。ANSYS14.0中將Composite PrepPost與其它結(jié)構(gòu)仿真功能緊密集成在了Workbench中。

當(dāng) 模擬結(jié)果需要在多物理場(chǎng)中共享時(shí),標(biāo)準(zhǔn)的做法是從外部文件導(dǎo)入數(shù)據(jù)–如壓力,溫度或熱交換系數(shù)。自動(dòng)化算法提供了一個(gè)有效的工具,將數(shù)據(jù)從一個(gè)物理場(chǎng)映射到另一個(gè)去。在ANSYS14.0,自動(dòng)化的算法和加權(quán)選項(xiàng)得到增強(qiáng),為用戶提供額外的控制和糾錯(cuò)能力。 “使用ANSYS的外部數(shù)據(jù)工具導(dǎo)入3D掃描數(shù)據(jù),我們能夠很容易將氣動(dòng)型材的厚度映射到3D模型上進(jìn)行靜態(tài)和模態(tài)分析,以及對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的軸對(duì)稱模型的形變研究,”透博梅卡(Turbomeca)公司的機(jī)械和結(jié)構(gòu)分析工程師Hervé Chalons如此說,他所在的公司是Safran集團(tuán)旗下專門負(fù)責(zé)研發(fā)直升飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的部門, “新的平滑算法和控制工具使我們能夠確保插入數(shù)據(jù)的質(zhì)量以及保持映射程序的強(qiáng)大穩(wěn)固,最終,這個(gè)易于使用的工具將幫助我們節(jié)省建立仿真模型時(shí)間?！?

復(fù)雜系統(tǒng)的模擬

研發(fā)團(tuán)隊(duì)需要精確地預(yù)測(cè)產(chǎn)品在現(xiàn)實(shí)世界里的復(fù)雜行為。只有ANSYS工程模擬套件,能夠在一個(gè)單一仿真系統(tǒng)中全面捕捉多物理場(chǎng)的相互作用—結(jié)構(gòu),流體動(dòng)力學(xué),機(jī)電和系統(tǒng)互動(dòng)。
新的ANSYS Fluent? 與 ANSYS Simplorer?協(xié)同仿真可以幫助工程師來分析電池系統(tǒng)。 Simplorer環(huán)境下的仿真沒有忽略流動(dòng)系統(tǒng)的非線性行為。借助于完全集成的一系列三維仿真工具,這種協(xié)同仿真能夠給用戶奉獻(xiàn)上精確的多領(lǐng)域的系統(tǒng)仿真結(jié)果。

ANSYS14.0還引入了雙向電磁/應(yīng)力耦合分析,還可重新模擬變形幾何上的電磁場(chǎng)分布。這方面的應(yīng)用包括電機(jī),作動(dòng)器,汽車、航空航天以及能源工業(yè)的電力變壓器;對(duì)這些問題,零部件的變形是非常重要的。

許多工業(yè)生產(chǎn)過程單元的成功設(shè)計(jì)都依賴于對(duì)不同相(氣體,液體,固體顆粒)之間的動(dòng)態(tài)的相互作用的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。由于在多相模擬領(lǐng)域的不斷進(jìn)步, ANSYS 流體動(dòng)力學(xué)在14.0版本中進(jìn)一步拓展了多相應(yīng)用的范圍,從而使得模擬結(jié)果更加精確有效和強(qiáng)勁。

對(duì) 于必須考慮復(fù)雜非線性現(xiàn)象的應(yīng)用——比如生物醫(yī)學(xué)設(shè)備,熱軋鋼板,聲學(xué)和剎車噪音——可從最新版本的眾多先進(jìn)模型中受益。生物醫(yī)學(xué)的研究人員可以使用增強(qiáng) 的材料模型,如Holzapfel模型在支架建模時(shí)捕捉到纖維增強(qiáng)組織或形狀記憶合金的特性。電子元件的熱、結(jié)構(gòu)、耦合模擬可以模擬濕汽擴(kuò)散。

通過高性能計(jì)算(HPC)推動(dòng)創(chuàng)新

ANSYS 14.0提供了覆蓋整個(gè)多物理場(chǎng)的功能全面的求解器和HPC增強(qiáng)套件。智能求解器管理增強(qiáng) ——包括架構(gòu)感知分區(qū)技術(shù)——可將任務(wù)均勻分割和分配到閑置的計(jì)算資源上?！鞍臀鲊?guó)家石油公司深深受益于ANSYS產(chǎn)品的卓越的并行可擴(kuò)展性,先進(jìn)的多相流模型和動(dòng)網(wǎng)格模型,”巴西石油公司研發(fā)中心技術(shù)顧問Carlos Alberto Capela Moraes說, “新的改進(jìn),例如感知架構(gòu)分區(qū)技術(shù)以及更加強(qiáng)大的可擴(kuò)展性,將使我們能夠執(zhí)行以往任何時(shí)候更詳細(xì),準(zhǔn)確,完整的模擬——這也使我們進(jìn)一步地認(rèn)識(shí)到再現(xiàn)石油行業(yè)上游過程單元中的關(guān)鍵場(chǎng)景及復(fù)雜操作是非常重要的。”

現(xiàn)在,GPU用來增強(qiáng)硬件的計(jì)算性能。通過ANSYS Mechanica l? 14.0,用戶可以從使用最新一代的GPU獲益,同時(shí)減少后處理操作所需的輸入輸出總量。ANSYS一直致力于保持與最新計(jì)算技術(shù)同步。

在壓縮機(jī)或透平機(jī)中,由于不同級(jí)之間的葉片數(shù)量不同,要準(zhǔn)確捕捉旋轉(zhuǎn)和固定葉片之間的瞬態(tài)相互作用是非常復(fù)雜的。這種葉片數(shù)量的改變通常意味著需要建立整個(gè) 360度的模型來進(jìn)行瞬態(tài)仿真—其計(jì)算量讓人望而卻步。用戶可以通過ANSYS CFD? 14.0里全新的先進(jìn)瞬態(tài)葉片模型,從時(shí)間和內(nèi)存方面大大減少計(jì)算量的要求。用戶只需要進(jìn)行少量葉片模擬,就能保證瞬態(tài)相互作用仿真結(jié)果的高度準(zhǔn)確性。

在天線設(shè)計(jì)領(lǐng)域,一個(gè)非常重要的研究課題是有限大小的天線陣列光束控制能力,它可以提供高增益系統(tǒng)的分析。由于電路結(jié)構(gòu)尺寸較大,使用全波段3D模擬器進(jìn)行嚴(yán)謹(jǐn)?shù)姆治鲆恢笔莻€(gè)挑戰(zhàn)。一個(gè)解決方案是從陣列中提取一個(gè)符合鏈接邊界條件的點(diǎn)來進(jìn)行分析,提取它的性能表現(xiàn)并擴(kuò)展到無限大的陣列。由于該方法忽略了真實(shí) 環(huán)境下有限大小陣列的邊緣效應(yīng),取得的結(jié)果只是遠(yuǎn)場(chǎng)模式以及點(diǎn)對(duì)點(diǎn)耦合因素的近似值。ANSYS 14.0的新有限陣列模擬功能,基于ANSYS的域分解和自適應(yīng)網(wǎng)格劃分技術(shù)而建立,提供明確的有限陣列模型。高效省時(shí)的HPC技術(shù)可以準(zhǔn)確的預(yù)測(cè)有限大小邊緣效應(yīng)下陣列的行為。

CAD網(wǎng)格自動(dòng)化

CAD 模型常常包括多個(gè)部件、間隙或部件接觸。部件、接觸和間隙數(shù)量越大,幾何越亂。CFD工程師需要把CAD文件處理成干凈的幾何,才能從中抽取流體域并劃分網(wǎng)格。這是一個(gè)繁瑣的過程并且費(fèi)時(shí)。在ANSYS 14.O中,裝配體網(wǎng)格工具能自動(dòng)從CAD裝配體中抽取流體域,而且,它能根據(jù)用戶的目標(biāo)和偏好,自動(dòng)創(chuàng)建Cut-cell的結(jié)構(gòu)化直角網(wǎng)格(六面體網(wǎng)格單元)或者非結(jié)構(gòu)化的四面體網(wǎng)格。

Cut-cell網(wǎng)格技術(shù)提供更密更理想的高質(zhì)量網(wǎng)格,一般用于遠(yuǎn)離壁面或邊界的地方。而在靠近壁面的區(qū) 域,Cut-tet技術(shù)提供了高質(zhì)量網(wǎng)格。兩種網(wǎng)格技術(shù)都提供邊界層,來精確解析大梯度問題(如剪切層和邊界層)。使用裝配體網(wǎng)格工具,用戶之前需要花費(fèi) 大量時(shí)間進(jìn)行的前處理工作,包括幾何清理、流體域抽取和分解以創(chuàng)建六面體/四面體的混合網(wǎng)格,現(xiàn)在能自動(dòng)化、穩(wěn)健而快速地得到高質(zhì)量網(wǎng)格了。

ANSYS Workbench網(wǎng)格技術(shù)能在復(fù)雜的CAD裝配體中自動(dòng)抽取流體域并劃分網(wǎng)格。這個(gè)例子顯示了Cut-cell六面體網(wǎng)格,你也可以創(chuàng)建四面體網(wǎng)格。兩種方法都支持在近壁面流動(dòng)區(qū)域用邊界層網(wǎng)格

工作流性能和易用性

對(duì) 單個(gè)工況的仿真能提供其性能信息,但工程師仿真整個(gè)性能范圍后能獲得更多的洞察。ANSYS Workbench提供了設(shè)計(jì)探索和優(yōu)化的框架,能進(jìn)行幾何模型、網(wǎng)格控制、材料屬性和操作條件的參數(shù)化建模,從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化仿真過程。ANSYS 14.0允許通過遠(yuǎn)程求解管理器(RSM),包括在機(jī)群環(huán)境下,來對(duì)更新的設(shè)計(jì)點(diǎn)進(jìn)行仿真。

幾何建模和協(xié)同仿真

現(xiàn) 在,ANSYS DesignModeler中能直接對(duì)幾何實(shí)體(像面、邊、點(diǎn)等)進(jìn)行模型操作了,而且支持名稱選擇和草圖。在ANSYS 14.0中,提供了用于定制化的功能和工具,通過工具欄進(jìn)行配置,幫助用戶對(duì)常用的功能進(jìn)行界面定制,以及直接簡(jiǎn)便的活動(dòng)相應(yīng)工具。對(duì)常用的操作增加了快捷鍵,以減少給定任務(wù)的操作步數(shù)。其它ANSYS 14.0的相關(guān)改進(jìn)包括在切割時(shí)自動(dòng)凍結(jié)、更好的處理錯(cuò)誤、單選和框選間易于切換、邊的方向和頂點(diǎn)的可視化控制來幫助確認(rèn)和修復(fù)拓?fù)鋯栴}。

參數(shù)化建模和優(yōu)化設(shè)計(jì)

ANSYS Fluent的伴隨求解器允許工程師進(jìn)行參數(shù)化計(jì)算。它對(duì)如何最好地修改設(shè)計(jì)以獲得性能和穩(wěn)健性的改善提供了指導(dǎo)。它也對(duì)這種改善提供了快速的量化估算, 在大范圍的設(shè)計(jì)改變情況下常希望能有這種估算。伴隨計(jì)算的強(qiáng)大功能比之前單個(gè)仿真提供更多的洞察。和ANSYS Fluent間的緊密集成保證了可靠性和敏感性設(shè)計(jì)的一致性。

參數(shù)化建模和優(yōu)化設(shè)計(jì)

復(fù)合材料

復(fù)合結(jié)構(gòu)的仿真帶來一些挑戰(zhàn),如結(jié)構(gòu)中成千上百的層的定義,包括其變化的方向或者結(jié)構(gòu)潛在失效的層-層分析。ANSYS Composite PrePost這樣的特定工具對(duì)這里模型提供了明顯的易用性。在14.0中ANSYS Composite PrePost和其它仿真緊密集成在ANSYS Workbench中,對(duì)復(fù)合材料失效如漸進(jìn)失效提供了特定的模擬技術(shù)。

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