ANSYS14.0新功能

2013-08-14 by:Ansys Workbench有限元技术来源:仿真在线

ANSYS14.0新功能

ANSYS软件是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。由世界上最大的有限元分析软件公司之一的美国ANSYS开发,它能与多数CAD软件接口,实现数据的共享和交换,如Solidworks,proengineer, NASTRAN, Alogor, I-DEAS, AutoCAD等, 是现代产品设计中的高级CAE工具之一。

ANSYS14.0提供了大量新的和先进的功能,为客户提供的解决方案,以放大工程,模拟最复杂的工程产品,并利用高性能计算(HPC)推动创新。

放大工程

ANSYS 14.0的工作平台已经远远超出加强个性化工作流程,自动参数评估,以及不同应用之间的通用数据的透明共享。嵌入式设计优化功能可以保证参数实验和六西格玛研究的正确性。专门开发的工程仿真数据管理集成工具可供整个团队、集团和地区使用,保障公司的知识产权。ANSYSY14.0为非传统用户打开了大门, 使他们能进一步获取仿真的全部价值。

流体动力学方面,在设置仿真项目之前,工程师首先需要花费大量时间建立一个高质量的网格。ANSYS 14.0提供了快速和强大的功能来自动执行此类任务。取决于客户的求解目标与意愿,这套工具能从CAD模型中提取流体区域并自动创建cutcell结构笛卡尔网格(六面体网格单元)或非结构化四面体网格(cuttet)。

在结构力学领域,模拟复合材料带来了一些挑战,如定义包括成百上千层不同方向的结构,或分析一层一层潜在可能的失效。专用的ANSYS复合 PrepPost?工具可以显著缓解这类模型的分析压力。ANSYS14.0中将Composite PrepPost与其它结构仿真功能紧密集成在了Workbench中。

当模拟结果需要在多物理场中共享时,标准的做法是从外部文件导入数据–如压力,温度或热交换系数。自动化算法提供了一个有效的工具,将数据从一个物理场映射到另一个去。在ANSYS14.0,自动化的算法和加权选项得到增强,为用户提供额外的控制和纠错能力。 “使用ANSYS的外部数据工具导入3D扫描数据,我们能够很容易将气动型材的厚度映射到3D模型上进行静态和模态分析,以及对发动机的轴对称模型的形变研究,”透博梅卡(Turbomeca)公司的机械和结构分析工程师Hervé Chalons如此说,他所在的公司是Safran集团旗下专门负责研发直升飞机发动机的部门, “新的平滑算法和控制工具使我们能够确保插入数据的质量以及保持映射程序的强大稳固,最终,这个易于使用的工具将帮助我们节省建立仿真模型时间。”

复杂系统的模拟

研发团队需要精确地预测产品在现实世界里的复杂行为。只有ANSYS工程模拟套件,能够在一个单一仿真系统中全面捕捉多物理场的相互作用—结构,流体动力学,机电和系统互动。
新的ANSYS Fluent? 与 ANSYS Simplorer?协同仿真可以帮助工程师来分析电池系统。 Simplorer环境下的仿真没有忽略流动系统的非线性行为。借助于完全集成的一系列三维仿真工具,这种协同仿真能够给用户奉献上精确的多领域的系统仿真结果。

ANSYS14.0还引入了双向电磁/应力耦合分析,还可重新模拟变形几何上的电磁场分布。这方面的应用包括电机,作动器,汽车、航空航天以及能源工业的电力变压器;对这些问题,零部件的变形是非常重要的。

许多工业生产过程单元的成功设计都依赖于对不同相(气体,液体,固体颗粒)之间的动态的相互作用的准确预测。由于在多相模拟领域的不断进步, ANSYS 流体动力学在14.0版本中进一步拓展了多相应用的范围,从而使得模拟结果更加精确有效和强劲。

对于必须考虑复杂非线性现象的应用——比如生物医学设备,热轧钢板,声学和刹车噪音——可从最新版本的众多先进模型中受益。生物医学的研究人员可以使用增强的材料模型,如Holzapfel模型在支架建模时捕捉到纤维增强组织或形状记忆合金的特性。电子元件的热、结构、耦合模拟可以模拟湿汽扩散。

通过高性能计算(HPC)推动创新

ANSYS 14.0提供了覆盖整个多物理场的功能全面的求解器和HPC增强套件。智能求解器管理增强 ——包括架构感知分区技术——可将任务均匀分割和分配到闲置的计算资源上。“巴西国家石油公司深深受益于ANSYS产品的卓越的并行可扩展性,先进的多相流模型和动网格模型,”巴西石油公司研发中心技术顾问Carlos Alberto Capela Moraes说, “新的改进,例如感知架构分区技术以及更加强大的可扩展性,将使我们能够执行以往任何时候更详细,准确,完整的模拟——这也使我们进一步地认识到再现石油行业上游过程单元中的关键场景及复杂操作是非常重要的。”

现在,GPU用来增强硬件的计算性能。通过ANSYS Mechanica l? 14.0,用户可以从使用最新一代的GPU获益,同时减少后处理操作所需的输入输出总量。ANSYS一直致力于保持与最新计算技术同步。

在压缩机或透平机中,由于不同级之间的叶片数量不同,要准确捕捉旋转和固定叶片之间的瞬态相互作用是非常复杂的。这种叶片数量的改变通常意味着需要建立整个 360度的模型来进行瞬态仿真—其计算量让人望而却步。用户可以通过ANSYS CFD? 14.0里全新的先进瞬态叶片模型,从时间和内存方面大大减少计算量的要求。用户只需要进行少量叶片模拟,就能保证瞬态相互作用仿真结果的高度准确性。

在天线设计领域,一个非常重要的研究课题是有限大小的天线阵列光束控制能力,它可以提供高增益系统的分析。由于电路结构尺寸较大,使用全波段3D模拟器进行严谨的分析一直是个挑战。一个解决方案是从阵列中提取一个符合链接边界条件的点来进行分析,提取它的性能表现并扩展到无限大的阵列。由于该方法忽略了真实环境下有限大小阵列的边缘效应,取得的结果只是远场模式以及点对点耦合因素的近似值。ANSYS 14.0的新有限阵列模拟功能,基于ANSYS的域分解和自适应网格划分技术而建立,提供明确的有限阵列模型。高效省时的HPC技术可以准确的预测有限大小边缘效应下阵列的行为。

CAD网格自动化

CAD 模型常常包括多个部件、间隙或部件接触。部件、接触和间隙数量越大,几何越乱。CFD工程师需要把CAD文件处理成干净的几何,才能从中抽取流体域并划分网格。这是一个繁琐的过程并且费时。在ANSYS 14.O中,装配体网格工具能自动从CAD装配体中抽取流体域,而且,它能根据用户的目标和偏好,自动创建Cut-cell的结构化直角网格(六面体网格单元)或者非结构化的四面体网格。

Cut-cell网格技术提供更密更理想的高质量网格,一般用于远离壁面或边界的地方。而在靠近壁面的区域,Cut-tet技术提供了高质量网格。两种网格技术都提供边界层,来精确解析大梯度问题(如剪切层和边界层)。使用装配体网格工具,用户之前需要花费大量时间进行的前处理工作,包括几何清理、流体域抽取和分解以创建六面体/四面体的混合网格,现在能自动化、稳健而快速地得到高质量网格了。

ANSYS Workbench网格技术能在复杂的CAD装配体中自动抽取流体域并划分网格。这个例子显示了Cut-cell六面体网格,你也可以创建四面体网格。两种方法都支持在近壁面流动区域用边界层网格

工作流性能和易用性

对单个工况的仿真能提供其性能信息,但工程师仿真整个性能范围后能获得更多的洞察。ANSYS Workbench提供了设计探索和优化的框架,能进行几何模型、网格控制、材料属性和操作条件的参数化建模,从而实现自动化仿真过程。ANSYS 14.0允许通过远程求解管理器(RSM),包括在机群环境下,来对更新的设计点进行仿真。

几何建模和协同仿真

现在,ANSYS DesignModeler中能直接对几何实体(像面、边、点等)进行模型操作了,而且支持名称选择和草图。在ANSYS 14.0中,提供了用于定制化的功能和工具,通过工具栏进行配置,帮助用户对常用的功能进行界面定制,以及直接简便的活动相应工具。对常用的操作增加了快捷键,以减少给定任务的操作步数。其它ANSYS 14.0的相关改进包括在切割时自动冻结、更好的处理错误、单选和框选间易于切换、边的方向和顶点的可视化控制来帮助确认和修复拓扑问题。

参数化建模和优化设计

ANSYS Fluent的伴随求解器允许工程师进行参数化计算。它对如何最好地修改设计以获得性能和稳健性的改善提供了指导。它也对这种改善提供了快速的量化估算, 在大范围的设计改变情况下常希望能有这种估算。伴随计算的强大功能比之前单个仿真提供更多的洞察。和ANSYS Fluent间的紧密集成保证了可靠性和敏感性设计的一致性。

参数化建模和优化设计

复合材料

复合结构的仿真带来一些挑战,如结构中成千上百的层的定义,包括其变化的方向或者结构潜在失效的层-层分析。ANSYS Composite PrePost这样的特定工具对这里模型提供了明显的易用性。在14.0中ANSYS Composite PrePost和其它仿真紧密集成在ANSYS Workbench中,对复合材料失效如渐进失效提供了特定的模拟技术。

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