ANSYS14.0新功能

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

ANSYS14.0新功能

ANSYS軟件是融結(jié)構(gòu)、流體、電場、磁場、聲場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ANSYS開發(fā),它能與多數(shù)CAD軟件接口,實現(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)品設計中的高級CAE工具之一。

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

放大工程

ANSYS 14.0的工作平臺已經(jīng)遠遠超出加強個性化工作流程,自動參數(shù)評估,以及不同應用之間的通用數(shù)據(jù)的透明共享。嵌入式設計優(yōu)化功能可以保證參數(shù)實驗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團隊、集團和地區(qū)使用,保障公司的知識產(chǎn)權(quán)。ANSYSY14.0為非傳統(tǒng)用戶打開了大門, 使他們能進一步獲取仿真的全部價值。

流體動力學方面,在設置仿真項目之前,工程師首先需要花費大量時間建立一個高質(zhì)量的網(wǎng)格。ANSYS 14.0提供了快速和強大的功能來自動執(zhí)行此類任務。取決于客戶的求解目標與意愿,這套工具能從CAD模型中提取流體區(qū)域并自動創(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)力學領域,模擬復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。

當模擬結(jié)果需要在多物理場中共享時,標準的做法是從外部文件導入數(shù)據(jù)–如壓力,溫度或熱交換系數(shù)。自動化算法提供了一個有效的工具,將數(shù)據(jù)從一個物理場映射到另一個去。在ANSYS14.0,自動化的算法和加權(quán)選項得到增強,為用戶提供額外的控制和糾錯能力。 “使用ANSYS的外部數(shù)據(jù)工具導入3D掃描數(shù)據(jù),我們能夠很容易將氣動型材的厚度映射到3D模型上進行靜態(tài)和模態(tài)分析,以及對發(fā)動機的軸對稱模型的形變研究,”透博梅卡(Turbomeca)公司的機械和結(jié)構(gòu)分析工程師Hervé Chalons如此說,他所在的公司是Safran集團旗下專門負責研發(fā)直升飛機發(fā)動機的部門, “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大穩(wěn)固,最終,這個易于使用的工具將幫助我們節(jié)省建立仿真模型時間?！?

復雜系統(tǒng)的模擬

研發(fā)團隊需要精確地預測產(chǎn)品在現(xiàn)實世界里的復雜行為。只有ANSYS工程模擬套件,能夠在一個單一仿真系統(tǒng)中全面捕捉多物理場的相互作用—結(jié)構(gòu),流體動力學,機電和系統(tǒng)互動。
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上精確的多領域的系統(tǒng)仿真結(jié)果。

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

許多工業(yè)生產(chǎn)過程單元的成功設計都依賴于對不同相(氣體,液體,固體顆粒)之間的動態(tài)的相互作用的準確預測。由于在多相模擬領域的不斷進步, ANSYS 流體動力學在14.0版本中進一步拓展了多相應用的范圍,從而使得模擬結(jié)果更加精確有效和強勁。

對于必須考慮復雜非線性現(xiàn)象的應用——比如生物醫(yī)學設備,熱軋鋼板,聲學和剎車噪音——可從最新版本的眾多先進模型中受益。生物醫(yī)學的研究人員可以使用增強的材料模型,如Holzapfel模型在支架建模時捕捉到纖維增強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散。

通過高性能計算(HPC)推動創(chuàng)新

ANSYS 14.0提供了覆蓋整個多物理場的功能全面的求解器和HPC增強套件。智能求解器管理增強 ——包括架構(gòu)感知分區(qū)技術——可將任務均勻分割和分配到閑置的計算資源上?！鞍臀鲊沂凸旧钌钍芤嬗贏NSYS產(chǎn)品的卓越的并行可擴展性,先進的多相流模型和動網(wǎng)格模型,”巴西石油公司研發(fā)中心技術顧問Carlos Alberto Capela Moraes說, “新的改進,例如感知架構(gòu)分區(qū)技術以及更加強大的可擴展性,將使我們能夠執(zhí)行以往任何時候更詳細,準確,完整的模擬——這也使我們進一步地認識到再現(xiàn)石油行業(yè)上游過程單元中的關鍵場景及復雜操作是非常重要的?！?

現(xiàn)在,GPU用來增強硬件的計算性能。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算技術同步。

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

在天線設計領域,一個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模擬器進行嚴謹?shù)姆治鲆恢笔莻€挑戰(zhàn)。一個解決方案是從陣列中提取一個符合鏈接邊界條件的點來進行分析,提取它的性能表現(xiàn)并擴展到無限大的陣列。由于該方法忽略了真實環(huán)境下有限大小陣列的邊緣效應,取得的結(jié)果只是遠場模式以及點對點耦合因素的近似值。ANSYS 14.0的新有限陣列模擬功能,基于ANSYS的域分解和自適應網(wǎng)格劃分技術而建立,提供明確的有限陣列模型。高效省時的HPC技術可以準確的預測有限大小邊緣效應下陣列的行為。

CAD網(wǎng)格自動化

CAD 模型常常包括多個部件、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。這是一個繁瑣的過程并且費時。在ANSYS 14.O中,裝配體網(wǎng)格工具能自動從CAD裝配體中抽取流體域,而且,它能根據(jù)用戶的目標和偏好,自動創(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)格技術提供更密更理想的高質(zhì)量網(wǎng)格,一般用于遠離壁面或邊界的地方。而在靠近壁面的區(qū) 域,Cut-tet技術提供了高質(zhì)量網(wǎng)格。兩種網(wǎng)格技術都提供邊界層,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,用戶之前需要花費大量時間進行的前處理工作,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)格技術能在復雜的CAD裝配體中自動抽取流體域并劃分網(wǎng)格。這個例子顯示了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區(qū)域用邊界層網(wǎng)格

工作流性能和易用性

對單個工況的仿真能提供其性能信息,但工程師仿真整個性能范圍后能獲得更多的洞察。ANSYS Workbench提供了設計探索和優(yōu)化的框架,能進行幾何模型、網(wǎng)格控制、材料屬性和操作條件的參數(shù)化建模,從而實現(xiàn)自動化仿真過程。ANSYS 14.0允許通過遠程求解管理器(RSM),包括在機群環(huán)境下,來對更新的設計點進行仿真。

幾何建模和協(xié)同仿真

現(xiàn) 在,ANSYS DesignModeler中能直接對幾何實體(像面、邊、點等)進行模型操作了,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,通過工具欄進行配置,幫助用戶對常用的功能進行界面定制,以及直接簡便的活動相應工具。對常用的操作增加了快捷鍵,以減少給定任務的操作步數(shù)。其它ANSYS 14.0的相關改進包括在切割時自動凍結(jié)、更好的處理錯誤、單選和框選間易于切換、邊的方向和頂點的可視化控制來幫助確認和修復拓撲問題。

參數(shù)化建模和優(yōu)化設計

ANSYS Fluent的伴隨求解器允許工程師進行參數(shù)化計算。它對如何最好地修改設計以獲得性能和穩(wěn)健性的改善提供了指導。它也對這種改善提供了快速的量化估算, 在大范圍的設計改變情況下常希望能有這種估算。伴隨計算的強大功能比之前單個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計的一致性。

參數(shù)化建模和優(yōu)化設計

復合材料

復合結(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,對復合材料失效如漸進失效提供了特定的模擬技術。

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