ANSYS 19.0 | 结构新功能亮点

2018-02-12  by:CAE仿真在线  来源:互联网

ANSYS Mechanical是ANSYS家族中历久50年而长盛不衰的结构仿真产品。ANSYS每次的版本更新,Mechanical的新技术新功能都是用户关注的热点。

当今时代,我们的用户在结构仿真中面临诸多的挑战——复合材料、3D打印、流固耦合、非线性自适应、刚柔混合动力学、断裂与疲劳等词汇,正在成为用户关注的新仿真需求。用户都期待着ANSYS19.0能不能再次带给我们更多的技术更新?能不能帮助我们探索更多新领域的仿真技术?

以下就为您带来期待已久的ANSYS Mechanical 19.0的部分新功能,让大家先睹为快!

SMART断裂力学功能增强

断裂力学是一个重要的结构分析类型,但一般的断裂分析相当繁琐,且网格划分方法和质量对结果有极大影响。通常用户必须手工制作网格,然后做出大量的假设以预测裂纹如何传播。

ANSYS的SMART (Separating,Morphing, Adaptive and Re-meshing Technology)断裂力学分析技术,可用来预测裂纹在静态荷载下的扩展情况,以及在动态荷载下的断裂与疲劳的组合分析。

• ANSYS 19.0引入了几项新的技术来增强SMART断裂力学分析,将定义裂纹的易用性与自由度结合起来,超越了线弹性断裂力学的范围,可以考虑真实的非线性效应。

• ANSYS 19.0中提供更多断裂扩展分析方案,包括:基于I型裂纹的扩展、基于失效准则的静态裂纹扩展(应力强度因子或J-积分)、基于Paris-Law法则的疲劳裂纹扩展。裂纹的扩展模型的定义包括标准的半椭圆形裂纹、任意形状裂缝、预置网格的裂缝等。

裂纹的扩展过程模拟,无需依赖网格及裂纹形状

NLAD非线性自适应功能增强

NLAD(非线性自适应)技术,适用于解决超大变形的问题,如橡胶密封和金属成形模拟。在ANSYS 19.0中,NLAD扩展到支持各种高阶二次单元,以提供更高的计算精度和计算性能。如下图的橡胶件受挤压分析,超弹性材料的极度扭曲,经历了13次网格自动重划分。

基于NLAD非线性自适应,分析橡胶件受挤压的超大变形过程

接触分析增强

• ANSYS 19.0在接触定义中增加了一个小滑移接触的开关(Small Sliding Contact),即相对滑移量小于20%的接触长度时,打开开关,可以获得类似线性接触的计算效率,可以显著地提高求解速度。

  
  

• 其他的接触分析增强包括,新增与断裂结合的幂函数脱粘Debond模型、可定义固定摩擦坐标系下的各向异性摩擦、可定义针对稳态滚动的粘性摩擦准则等。

拓扑优化功能增强

• ANSYS 19.0的拓扑优化中支持更丰富的载荷类型,增加了惯性载荷、温度载荷、热边界条件等。

• ANSYS 19.0的拓扑优化中支持更丰富的制造约束,增加了拔模方向、对称、周期对称、挤出工艺等。

  
  

多体动力学功能增强

为协同仿真功能模型单元(FMU)提供输出,以便用户在系统级的瞬态仿真中使用刚-柔混合体模型。ANSYS为Matlab,Simulink,Simplorer提供了统一的输出接口。

显式动力学功能增强

• 提供更多的运动副类型,并增强刚-柔混合的多体分析性能。

• 提供Drop test跌落分析工具,并支持调用LS-Dyna显式动力学分析。

• 在Workbench环境中可导入LS-Dyna的.K文件,并完成分析求解。

全新的流固耦合数据映射传递技术

对于Fluent-Mechanical的流固耦合,ANSYS 19.0优化了数据传递和映射算法,流体数据到Mechanical的转换效率甚至可提升40倍。这也意味着ANSYS为流固耦合分析提供了更紧密的数据集成和提供更高的计算效率。

HPC计算性能增强,且默认可用4核并行

ANSYS 19.0继续提升HPC高性能并行计算的性能,并给予用户更多的免费可用核数(4核)。在下图的发动机体算例中,使用了19.0的接触新功能(小滑移接触模型),减少了1倍的接触非线性迭代数。再结合HPC的性能改进,整体计算速度提升3倍。

• Mechanical 19.0已自带4核并行,用户可体验从2核到4核的高速并行运算性能。

• ANSYS 19.0显著提升了3000核以上的超大规模并行效率,超过3000核以上求解性能依然近乎线性增长。

• ANSYS 19.0也显著提升了非对称矩阵的并行求解性能,典型的非对称矩阵问题出现在摩擦接触分析、阻尼模态分析等领域。

• ANSYS旗下结构、电磁、流体产品已共享HPC License且统一管理,帮助用户更多地使用HPC来提高工作效率。

噪声分析增强

ANSYS 19.0对于空间内声场分析进行了增强,加入了远场麦克风和传输导纳矩阵(格栅)的功能,可以更有效地考虑格栅和多孔界面,这意味着更小的模型尺寸和更快的运行时间。这些功能适用于如音乐厅的大型声场环境,以及汽车尾气系统等具有非常复杂的内腔结构等问题。

其他功能增强:

• 对于复合材料分析,ANSYS 19.0可定义复合材料壳的铺层,并将其自动映射到导入的三维实体模型上。这一功能,可以用于分析造型较为复杂的复合材料实体模型,例如复杂扭曲的复合材料叶片。

• ANSYS 19.0继续增强对ANSYS、Abaqus、Nastran的模型导入和解析功能,可以导入更多边界条件、螺栓预紧力等,并且可以方便的删除、修改、添加边界条件。

• ANSYS 19.0 支持Maxwell 瞬态分析– Mechanical谐振分析的耦合,可以将Maxwell求得的电磁力,传递到结构分析中做频域的谐振分析。

• 用户期待已久的Workbench环境中单元生死技术,在ANSYS 19.0可以定义单元生死,以及在多个载荷步中的对单元和接触状态进行生死操作。

• ANSYS 19.0可支持“随需而算”的应力应变结果后处理。在求解时不计算应力应变结果,以提高解算效率并减少写入文件时间。若后处理需要时,则也可运算获得应力应变结果。

几何建模功能增强

ANSYS 19.0继续增强了Spacecaim的多项几何建模及处理功能,并做了GUI界面的优化。

• 对结构仿真常用的“共享拓扑”技术做了增强,并提升了复杂模型和大型模型的拓扑运算鲁棒性。

• 向更多用户开放3D打印所需的几何处理功能,并对拓扑优化网格和Fluent网格的处理做了专门优化。

网格划分功能增强

ANSYS 19.0继续增强了网格划分的鲁棒性和划分质量,并提供更方便的操作体验。

• 继续提升壳网格划分的一致性和网格质量,例如优化了圆柱壳体质量和改进了扭曲区域的网格质量,此外特别优化了孔洞附近的网格质量。

• 新增了适用于增材制造的笛卡尔网格功能,并新增了用于显式分析及电子设备分析的表面全六面体网格功能。

• 继续提升自动六面体网格技术,包括MultiZone、O-grid、Mapping等方法,六面体网格划分变得更为稳定和自动化。

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