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(dòng)基于仿真的設(shè)計(jì)進(jìn)入更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。這個(gè)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(jí)分析、網(wǎng)格劃分、優(yōu)化、多物理場(chǎng)和多體動(dòng)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(jìn)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(duì)復(fù)雜仿真的多物理場(chǎng)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(duì)先進(jìn)的軟硬件平臺(tái)的支持來實(shí)現(xiàn)對(duì)大規(guī)模問題的高效求解
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    繼續(xù)改進(jìn)最好的CAE集成環(huán)境-ANSYS WORKBENCH
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    繼續(xù)融合先進(jìn)的計(jì)算流體動(dòng)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(jí)和最可靠的適于各行各業(yè)的仿真解決方案。下面的亮點(diǎn)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(shí)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(shí)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(yùn)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(gè)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(jìn):
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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(shí)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(duì)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(shí)現(xiàn)更快速的參數(shù)化研究。

網(wǎng)格變形和優(yōu)化

對(duì)于很多單位,進(jìn)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(shí)現(xiàn)這個(gè)功能,甚至更多。

通過網(wǎng)格操作而不是實(shí)體模型,ANSYS MESH MORPHER對(duì)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(shí)現(xiàn)了模型參數(shù)化。將網(wǎng)格讀入FE MODELER,并且產(chǎn)生對(duì)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(shí)現(xiàn)。例如,一個(gè)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(dòng)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(jì)。ANSYS MESH MORPHER為仿真驅(qū)動(dòng)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(jìn)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(shí)間獲得復(fù)雜多物理問題的解決,并且擴(kuò)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(jìn)。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(tuán)隊(duì)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(kuò)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(jī)械設(shè)計(jì)過程所需的幾何設(shè)計(jì)和分析的集成系統(tǒng)。ANSYS WORKBENCH,作為高級(jí)物理問題的集成平臺(tái),能夠讓設(shè)計(jì)人員建立旋轉(zhuǎn)機(jī)械的模型,比如水泵、壓縮機(jī)、風(fēng)扇、吹風(fēng)機(jī)、渦輪、膨脹器、渦輪增壓器和鼓風(fēng)機(jī)。ANSYS解決方案集成到設(shè)計(jì)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(jī)械設(shè)計(jì)過程的第一步就是使用初始尺寸以獲得概要設(shè)計(jì),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(jī)和水泵的初始尺寸軟件。VISTA-CC是一個(gè)快速主干設(shè)計(jì)程序—只需要壓縮機(jī)的質(zhì)量流量、壓力比和幾何約束,就可以獲得壓縮機(jī)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(jì)決策所依賴的額定轉(zhuǎn)速和額定流率。

1-D尺寸工具、自動(dòng)網(wǎng)格、流線工具和自動(dòng)報(bào)告生成器的引入,幫助用戶開發(fā)更好的旋轉(zhuǎn)機(jī)械。

ANSYS承諾將持續(xù)為特定工業(yè)需求開發(fā)更強(qiáng)大的解決方案,以上的具體集成就是一個(gè)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(shí)現(xiàn)基于物理的網(wǎng)格劃分解決方案,例如機(jī)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(shì),提供一個(gè)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(dòng)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(xì)化控制等。如果必要,高級(jí)用戶控制選項(xiàng)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(jí)用戶為了改進(jìn)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(jí)選項(xiàng),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(duì)象已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了,為多個(gè)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(qiáng)的雙向通訊。同時(shí)也提供了網(wǎng)格劃分的統(tǒng)一方法。這個(gè)共同網(wǎng)格對(duì)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(dòng)力學(xué)中。新的網(wǎng)格劃分方法提供了對(duì)塊(結(jié)構(gòu)網(wǎng)格方法)的靈活性和控制,易于使用的自動(dòng)(非結(jié)構(gòu)化)網(wǎng)格方法。半自動(dòng)多區(qū)網(wǎng)格算法允許用戶在面和體上對(duì)網(wǎng)格進(jìn)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(dòng)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(shí)間用六面體劃網(wǎng)”。相對(duì)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(shí)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(gè)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(dòng)力學(xué)

在11.0中,ANSYS鞏固了它的高級(jí)動(dòng)力學(xué)分析能力并擴(kuò)展到ANSYS WORKBENCH中。線性和非線性結(jié)構(gòu)動(dòng)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(shí)間歷程動(dòng)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(jí)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(dòng)連接偵測(cè),非線性材料和接觸、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析以及與CAD系統(tǒng)的相關(guān)性。

    擴(kuò)展的ANSYS動(dòng)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(yàn)證
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    純剛體假設(shè)下的裝配體動(dòng)力學(xué)響應(yīng)
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    純剛體假設(shè)的潛在缺陷的識(shí)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(dòng)力學(xué)仿真方案進(jìn)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(dòng)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(dòng)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(gè)只有通過顯式動(dòng)力學(xué)結(jié)果才可以做出快速?zèng)Q策的環(huán)境。

    ANSYS AUTODYN的圖形化界面易于使用并且完全集成進(jìn)入ANSYS WORKBENCH,可以建立、運(yùn)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(shí)體幾何
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    計(jì)算結(jié)構(gòu)動(dòng)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(chǎng)耦合
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    結(jié)合本構(gòu)響應(yīng)和耦合熱動(dòng)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(jì)算

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