ANSYS 19.0 | 結構新功能亮點

2018-02-12  by:CAE仿真在線  來源:互聯網

ANSYS Mechanical是ANSYS家族中歷久50年而長盛不衰的結構仿真產品。ANSYS每次的版本更新,Mechanical的新技術新功能都是用戶關注的熱點。

當今時代,我們的用戶在結構仿真中面臨諸多的挑戰——復合材料、3D打印、流固耦合、非線性自適應、剛柔混合動力學、斷裂與疲勞等詞匯,正在成為用戶關注的新仿真需求。用戶都期待著ANSYS19.0能不能再次帶給我們更多的技術更新?能不能幫助我們探索更多新領域的仿真技術?

以下就為您帶來期待已久的ANSYS Mechanical 19.0的部分新功能,讓大家先睹為快!

SMART斷裂力學功能增強

斷裂力學是一個重要的結構分析類型,但一般的斷裂分析相當繁瑣,且網格劃分方法和質量對結果有極大影響。通常用戶必須手工制作網格,然后做出大量的假設以預測裂紋如何傳播。

ANSYS的SMART (Separating,Morphing, Adaptive and Re-meshing Technology)斷裂力學分析技術,可用來預測裂紋在靜態荷載下的擴展情況,以及在動態荷載下的斷裂與疲勞的組合分析。

• ANSYS 19.0引入了幾項新的技術來增強SMART斷裂力學分析,將定義裂紋的易用性與自由度結合起來,超越了線彈性斷裂力學的范圍,可以考慮真實的非線性效應。

• ANSYS 19.0中提供更多斷裂擴展分析方案,包括:基于I型裂紋的擴展、基于失效準則的靜態裂紋擴展(應力強度因子或J-積分)、基于Paris-Law法則的疲勞裂紋擴展。裂紋的擴展模型的定義包括標準的半橢圓形裂紋、任意形狀裂縫、預置網格的裂縫等。

裂紋的擴展過程模擬,無需依賴網格及裂紋形狀

NLAD非線性自適應功能增強

NLAD(非線性自適應)技術,適用于解決超大變形的問題,如橡膠密封和金屬成形模擬。在ANSYS 19.0中,NLAD擴展到支持各種高階二次單元,以提供更高的計算精度和計算性能。如下圖的橡膠件受擠壓分析,超彈性材料的極度扭曲,經歷了13次網格自動重劃分。

基于NLAD非線性自適應,分析橡膠件受擠壓的超大變形過程

接觸分析增強

• ANSYS 19.0在接觸定義中增加了一個小滑移接觸的開關(Small Sliding Contact),即相對滑移量小于20%的接觸長度時,打開開關,可以獲得類似線性接觸的計算效率,可以顯著地提高求解速度。

  
  

• 其他的接觸分析增強包括,新增與斷裂結合的冪函數脫粘Debond模型、可定義固定摩擦坐標系下的各向異性摩擦、可定義針對穩態滾動的粘性摩擦準則等。

拓撲優化功能增強

• ANSYS 19.0的拓撲優化中支持更豐富的載荷類型,增加了慣性載荷、溫度載荷、熱邊界條件等。

• ANSYS 19.0的拓撲優化中支持更豐富的制造約束,增加了拔模方向、對稱、周期對稱、擠出工藝等。

  
  

多體動力學功能增強

為協同仿真功能模型單元(FMU)提供輸出,以便用戶在系統級的瞬態仿真中使用剛-柔混合體模型。ANSYS為Matlab,Simulink,Simplorer提供了統一的輸出接口。

顯式動力學功能增強

• 提供更多的運動副類型,并增強剛-柔混合的多體分析性能。

• 提供Drop test跌落分析工具,并支持調用LS-Dyna顯式動力學分析。

• 在Workbench環境中可導入LS-Dyna的.K文件,并完成分析求解。

全新的流固耦合數據映射傳遞技術

對于Fluent-Mechanical的流固耦合,ANSYS 19.0優化了數據傳遞和映射算法,流體數據到Mechanical的轉換效率甚至可提升40倍。這也意味著ANSYS為流固耦合分析提供了更緊密的數據集成和提供更高的計算效率。

HPC計算性能增強,且默認可用4核并行

ANSYS 19.0繼續提升HPC高性能并行計算的性能,并給予用戶更多的免費可用核數(4核)。在下圖的發動機體算例中,使用了19.0的接觸新功能(小滑移接觸模型),減少了1倍的接觸非線性迭代數。再結合HPC的性能改進,整體計算速度提升3倍。

• Mechanical 19.0已自帶4核并行,用戶可體驗從2核到4核的高速并行運算性能。

• ANSYS 19.0顯著提升了3000核以上的超大規模并行效率,超過3000核以上求解性能依然近乎線性增長。

• ANSYS 19.0也顯著提升了非對稱矩陣的并行求解性能,典型的非對稱矩陣問題出現在摩擦接觸分析、阻尼模態分析等領域。

• ANSYS旗下結構、電磁、流體產品已共享HPC License且統一管理,幫助用戶更多地使用HPC來提高工作效率。

噪聲分析增強

ANSYS 19.0對于空間內聲場分析進行了增強,加入了遠場麥克風和傳輸導納矩陣(格柵)的功能,可以更有效地考慮格柵和多孔界面,這意味著更小的模型尺寸和更快的運行時間。這些功能適用于如音樂廳的大型聲場環境,以及汽車尾氣系統等具有非常復雜的內腔結構等問題。

其他功能增強:

• 對于復合材料分析,ANSYS 19.0可定義復合材料殼的鋪層,并將其自動映射到導入的三維實體模型上。這一功能,可以用于分析造型較為復雜的復合材料實體模型,例如復雜扭曲的復合材料葉片。

• ANSYS 19.0繼續增強對ANSYS、Abaqus、Nastran的模型導入和解析功能,可以導入更多邊界條件、螺栓預緊力等,并且可以方便的刪除、修改、添加邊界條件。

• ANSYS 19.0 支持Maxwell 瞬態分析– Mechanical諧振分析的耦合,可以將Maxwell求得的電磁力,傳遞到結構分析中做頻域的諧振分析。

• 用戶期待已久的Workbench環境中單元生死技術,在ANSYS 19.0可以定義單元生死,以及在多個載荷步中的對單元和接觸狀態進行生死操作。

• ANSYS 19.0可支持“隨需而算”的應力應變結果后處理。在求解時不計算應力應變結果,以提高解算效率并減少寫入文件時間。若后處理需要時,則也可運算獲得應力應變結果。

幾何建模功能增強

ANSYS 19.0繼續增強了Spacecaim的多項幾何建模及處理功能,并做了GUI界面的優化。

• 對結構仿真常用的“共享拓撲”技術做了增強,并提升了復雜模型和大型模型的拓撲運算魯棒性。

• 向更多用戶開放3D打印所需的幾何處理功能,并對拓撲優化網格和Fluent網格的處理做了專門優化。

網格劃分功能增強

ANSYS 19.0繼續增強了網格劃分的魯棒性和劃分質量,并提供更方便的操作體驗。

• 繼續提升殼網格劃分的一致性和網格質量,例如優化了圓柱殼體質量和改進了扭曲區域的網格質量,此外特別優化了孔洞附近的網格質量。

• 新增了適用于增材制造的笛卡爾網格功能,并新增了用于顯式分析及電子設備分析的表面全六面體網格功能。

• 繼續提升自動六面體網格技術,包括MultiZone、O-grid、Mapping等方法,六面體網格劃分變得更為穩定和自動化。

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