ANSYSAIM介绍：适合所有工程师的仿真软件

2016-10-17 by:CAE仿真在线来源:互联网

ANSYS AIM 将ANSYS 行业领先的求解器技术与向导式定制化仿真过程相结合,使整个工程组织机构都能获得基于仿真的指南。

为了开发使行业发生变革的创新产品,各公司需要不断探索新方法以改善产品设计过程并提高产品可靠性。现在人们广泛认可的一种观念是,在设计过程早期部署基于仿真的指南方法能够让组织机构将产品设计的性能和可靠性提升到新高度,但在实际操作上经常难以实现这一目标。很多传统仿真工具需要非常陡峭的学习曲线,因此更适合仿真专家而非广大的工程技术人员使用。ANSYS多年来一直提供工程仿真技术而享誉业界,最新的产品发布则包括旨在革新仿真过程的全新仿真环境。之所以有如此宏伟愿景,是因为该产品让所有工程师能够使用行业领先的单个物理场、多个物理场(连续使用单个物理场解决方案)与多场耦合(同时包含一个以上物理场的耦合解决方案)等仿真技术。以ANSYS Workbench平台为基础的ANSYS AIM是一种全新的沉浸式仿真环境,降低了工程仿真的进入门槛。AIM将ANSYS行业领先的求解器技术与向导式定制化仿真过程相结合,使整个工程组织机构都能获得基于仿真的指南。

流体控制阀的流固耦合仿真。显示了流体力作用下的阀杆变形。

直观的用户体验

ANSYS AIM提供现代化的直观用户体验,使所有工程师都能在整个产品开发过程中根据仿真制定设计决策。该用户环境为仿真新手和临时用户简化了单个物理场、多个物理场以及多场耦合的仿真设置、运行与结果评估流程。AIM的仿真流程核心是仿真过程模板。模板可针对单个物理场和涉及多个物理场仿真的应用定义基于任务的工作流程。模板能让初学者和不熟练的用户快速学习并利用仿真来指导设计决策。AIM用户界面还提供很多视觉提示,以引导用户完成仿真过程的各个步骤,并对需要用户注意的输入进行建模。在整个仿真过程中,AIM的综合帮助系统提供大量视频内容和有用信息来帮助用户更容易理解工程术语。该帮助系统可以帮助用户更加熟悉仿真过程。

底层求解器和网格剖分技术是以可靠的ANSYS 技术为基础;这些技术都经过了世界上最严格的客户开发和验证。

仿真工作流程的定制化

ANSYS AIM用户环境基于可方便定制的Workbench平台,提供相应工具来编制脚本和定制环境,以实现仿真工作流程的自动化。对于很多拥有大规模设计团队的公司来说,CAE方法小组可以定义仿真最佳实践和标准的工程仿真工作流程。为了更加方便地支持设计团队部署仿真技术,AIM允许根据组织机构的具体仿真过程创建定制化模板。定制模板和自动化工作流程使CAE方法团队能够获得工程仿真知识,并为设计团队在设计过程中使用仿真技术提供专家指导。在整个设计团队中推广仿真能加速产品创新和产品上市时间,从而实现稳定可靠的创新产品。

ANSYS AIM 基于任务的工作流程指导对自行车曲柄装配体进行静态分析的仿真过程。沉浸式菜单支持快速制定规范以及编辑模型输入和结果。

ANSYS AIM概览

AIM通过IronPython(Python编程语言的一种开源实现方案)进行本地日志和脚本编写,从而实现定制化功能。利用日志和脚本功能可记录所有仿真步骤,并轻松定制以创建自定义模板。有了这些模板,CAE方法专家就可以获得工程仿真最佳实践,并为其组织机构定义标准的仿真工作流程。AIM用户界面还可进一步通过用户界面扩展功能进行调整,以创建定制数据面板、工作流程和最终用户文档。此外,AIM还包含功能强大的表达式语言,以便通过表达式定义变量边界条件和其它模型输入。定制化工具、表达式语言和脚本语法可用在仿真物理领域的所有方面。利用AIM的定制化功能,CAE方法团队就可以在更广泛的工程组织机构中成功部署具有一致性的工程仿真最佳实践和自动化工作流程。

模拟现实产品环境

现实产品环境包含多种物理效应——流体力、热效应、结构完整性和电磁辐射都可以影响产品性能。为了最大限度地提高产品性能和可靠性,工程师经常要考虑多个物理场如何对开发中的产品使用产生影响。AIM使工程师能够仿真多场耦合的相互作用,以确保产品设计在现实环境中适当运行。

AIM包含重要的多场耦合仿真功能,可解决众多工业领域中的各种产品设计挑战;AIM每年都会推出新版本,以快速提高软件功能的深度和广度。为了评估产品设计的流体和热性能,AIM包含了用于评估层流和湍流的稳态流体流动和热传递,用于确定流体和固体温度的共轭传递(CHT),用于检查自然对流的流体浮力效应,以及用于模拟高速气流的压缩性效应。AIM具有稳健可靠的快速流体解决方案,能准确确定流体速度、压降以及升力和阻力系数等关键设计参数,从而预测产品设计的流体和热行为。为了评估结构性能,AIM包含了部件和装配体的静应力分析功能(包括非线性接触和大挠曲),用以确定固有频率和振动特征的模态分析,以及计算组件和装配体疲劳寿命的耐久性分析。

通过空气流和固体温度表现的水冷排气集管的共轭传热仿真。可压缩空气流与不可压缩水流在单个CHT 仿真中结合。

流体和结构物理问题可通过单向流固相互作用进行耦合,这样可将流体力和固体温度精确转化为结构仿真,从而评估系统对于流体和热载荷的结构响应。为确定电气性能,AIM包含了直流电传导分析,这样就能确定产品设计的电流分布、功率损耗和电压降。AIM还有很多针对多场耦合仿真的功能选项,包括完全耦合的热电-应力分析,它允许将功率损耗当做热源来计算产品设计的温度以及随后的热变形和应力。

AIM的多场耦合仿真功能支持广泛的工业应用领域,例如阀门、流控制设备和过程测量仪器的流体和结构性能;结构体上的风和流体载荷;热交换器、发动机组件和电子设备中的温度和应力;以及保险丝和母线中的电流分布、温度和应力。这是一些需要多个物理量的应用实例,可利用ANSYS AIM来确定产品设计在现实环境中的运行情况。

经过验证的高性能仿真

在如今快节奏的产品设计环境中,设计周期比较短,而且各公司要求快速获得精确的仿真结果。ANSYSA IM提供经过验证、精确、可扩展的工程仿真技术,能够充分满足上述要求。尽管AIM的图形用户界面和用户体验是全新的,但其基本的求解器和网格剖分技术却是以经过检验的ANSYS技术为基础,这些技术面向世界上要求最严格的客户开发并且已经得到了验证。

离合器壳和框架装配体的静态分析;显示等效应力。

母线的直流电传导仿真;显示电势。

AIM仿真工作流程的所有组成部分——网格生成、求解和后处理——都采用并行计算,以最大限度地提高整个仿真过程的速度和计算量。由于采用并行计算,AIM使开发团队可以快速分析多个设计方案,并评估高保真仿真模型,包括大型装配体和非常详细的几何结构。为了能够给复杂几何结构快速生成高质量网格,AIM采用并行的逐部件网格剖分方式,以便利用多个CPU内核来生成网格。工程团队可使用多个CPU内核将单个物理场和多场耦合解决方案进行组合,以提高求解速度。每个求解器默认支持两个CPU内核;对于大规模仿真而言,软件可利用ANSYS HPC使用更多CPU内核,以实现更大的仿真吞吐量。AIM后处理也可使用并行计算;包括针对所有物理量的GPU、CPU后处理加速技术,以快速评估定量和定性结果。当使用AIM评估产品设计的性能时,工程师不必在速度、可靠性或精确度方面进行折中考虑。

AIM的多场耦合仿真功能使仿真技术能够用于多种工业应用领域中。

设计方案的评估

工程师经常需要评估多种设计方案以做出明智决策,进而优化产品。为实现更详细地理解产品设计空间,AIM能进行普遍的参数化处理,以评估多种设计方案。几乎任何模型输入或输出——几何尺寸、材料属性、边界条件或结果数量——都可被定义为参数,并作为参数仿真的一部分来使用。一旦定义好参数,就可使用参数化仿真模型来快速研究设计方案并更加彻底地理解设计领域。此外,AIM还包含一些用于高效评估设计空间和开发响应面的试验设计(DOE)选项,用于确定最佳设计的目标驱动优化功能,以及确保产品设计鲁棒性的六西格玛分析。AIM的参数化仿真和优化功能让工程师能够开发更高性能的产品设计和实现更大的产品创新。

基于仿真的设计指南成为惯例

ANSYS AIM能求解单物理场和多物理场(顺序和直接耦合)应用,并具有高效直观的工作流程,可让工程师在各种工业领域中熟练和常规性地利用仿真指导。AIM的仿真过程模板和向导式工作流程在设计过程早期为工程团队提供仿真方向,从而改善产品性能和可靠性。AIM的自动化和定制化功能支持在整个工程组织机构中成功部署针对该组织机构所采用的工程方法而量身定制的自动化仿真工作流程——让每位工程师都可以使用仿真技术。

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