ANSYSAIM介紹：適合所有工程師的仿真軟件

2016-10-17 by:CAE仿真在線來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

ANSYS AIM 將ANSYS 行業(yè)領(lǐng)先的求解器技術(shù)與向?qū)蕉ㄖ苹抡孢^(guò)程相結(jié)合,使整個(gè)工程組織機(jī)構(gòu)都能獲得基于仿真的指南。

為了開(kāi)發(fā)使行業(yè)發(fā)生變革的創(chuàng)新產(chǎn)品,各公司需要不斷探索新方法以改善產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程并提高產(chǎn)品可靠性。現(xiàn)在人們廣泛認(rèn)可的一種觀念是,在設(shè)計(jì)過(guò)程早期部署基于仿真的指南方法能夠讓組織機(jī)構(gòu)將產(chǎn)品設(shè)計(jì)的性能和可靠性提升到新高度,但在實(shí)際操作上經(jīng)常難以實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。很多傳統(tǒng)仿真工具需要非常陡峭的學(xué)習(xí)曲線,因此更適合仿真專家而非廣大的工程技術(shù)人員使用。ANSYS多年來(lái)一直提供工程仿真技術(shù)而享譽(yù)業(yè)界,最新的產(chǎn)品發(fā)布則包括旨在革新仿真過(guò)程的全新仿真環(huán)境。之所以有如此宏偉愿景,是因?yàn)樵摦a(chǎn)品讓所有工程師能夠使用行業(yè)領(lǐng)先的單個(gè)物理場(chǎng)、多個(gè)物理場(chǎng)(連續(xù)使用單個(gè)物理場(chǎng)解決方案)與多場(chǎng)耦合(同時(shí)包含一個(gè)以上物理場(chǎng)的耦合解決方案)等仿真技術(shù)。以ANSYS Workbench平臺(tái)為基礎(chǔ)的ANSYS AIM是一種全新的沉浸式仿真環(huán)境,降低了工程仿真的進(jìn)入門(mén)檻。AIM將ANSYS行業(yè)領(lǐng)先的求解器技術(shù)與向?qū)蕉ㄖ苹抡孢^(guò)程相結(jié)合,使整個(gè)工程組織機(jī)構(gòu)都能獲得基于仿真的指南。

流體控制閥的流固耦合仿真。顯示了流體力作用下的閥桿變形。

直觀的用戶體驗(yàn)

ANSYS AIM提供現(xiàn)代化的直觀用戶體驗(yàn),使所有工程師都能在整個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中根據(jù)仿真制定設(shè)計(jì)決策。該用戶環(huán)境為仿真新手和臨時(shí)用戶簡(jiǎn)化了單個(gè)物理場(chǎng)、多個(gè)物理場(chǎng)以及多場(chǎng)耦合的仿真設(shè)置、運(yùn)行與結(jié)果評(píng)估流程。AIM的仿真流程核心是仿真過(guò)程模板。模板可針對(duì)單個(gè)物理場(chǎng)和涉及多個(gè)物理場(chǎng)仿真的應(yīng)用定義基于任務(wù)的工作流程。模板能讓初學(xué)者和不熟練的用戶快速學(xué)習(xí)并利用仿真來(lái)指導(dǎo)設(shè)計(jì)決策。AIM用戶界面還提供很多視覺(jué)提示,以引導(dǎo)用戶完成仿真過(guò)程的各個(gè)步驟,并對(duì)需要用戶注意的輸入進(jìn)行建模。在整個(gè)仿真過(guò)程中,AIM的綜合幫助系統(tǒng)提供大量視頻內(nèi)容和有用信息來(lái)幫助用戶更容易理解工程術(shù)語(yǔ)。該幫助系統(tǒng)可以幫助用戶更加熟悉仿真過(guò)程。

底層求解器和網(wǎng)格剖分技術(shù)是以可靠的ANSYS 技術(shù)為基礎(chǔ);這些技術(shù)都經(jīng)過(guò)了世界上最嚴(yán)格的客戶開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證。

仿真工作流程的定制化

ANSYS AIM用戶環(huán)境基于可方便定制的Workbench平臺(tái),提供相應(yīng)工具來(lái)編制腳本和定制環(huán)境,以實(shí)現(xiàn)仿真工作流程的自動(dòng)化。對(duì)于很多擁有大規(guī)模設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)的公司來(lái)說(shuō),CAE方法小組可以定義仿真最佳實(shí)踐和標(biāo)準(zhǔn)的工程仿真工作流程。為了更加方便地支持設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)部署仿真技術(shù),AIM允許根據(jù)組織機(jī)構(gòu)的具體仿真過(guò)程創(chuàng)建定制化模板。定制模板和自動(dòng)化工作流程使CAE方法團(tuán)隊(duì)能夠獲得工程仿真知識(shí),并為設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)在設(shè)計(jì)過(guò)程中使用仿真技術(shù)提供專家指導(dǎo)。在整個(gè)設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)中推廣仿真能加速產(chǎn)品創(chuàng)新和產(chǎn)品上市時(shí)間,從而實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定可靠的創(chuàng)新產(chǎn)品。

ANSYS AIM 基于任務(wù)的工作流程指導(dǎo)對(duì)自行車曲柄裝配體進(jìn)行靜態(tài)分析的仿真過(guò)程。沉浸式菜單支持快速制定規(guī)范以及編輯模型輸入和結(jié)果。

ANSYS AIM概覽

AIM通過(guò)IronPython(Python編程語(yǔ)言的一種開(kāi)源實(shí)現(xiàn)方案)進(jìn)行本地日志和腳本編寫(xiě),從而實(shí)現(xiàn)定制化功能。利用日志和腳本功能可記錄所有仿真步驟,并輕松定制以創(chuàng)建自定義模板。有了這些模板,CAE方法專家就可以獲得工程仿真最佳實(shí)踐,并為其組織機(jī)構(gòu)定義標(biāo)準(zhǔn)的仿真工作流程。AIM用戶界面還可進(jìn)一步通過(guò)用戶界面擴(kuò)展功能進(jìn)行調(diào)整,以創(chuàng)建定制數(shù)據(jù)面板、工作流程和最終用戶文檔。此外,AIM還包含功能強(qiáng)大的表達(dá)式語(yǔ)言,以便通過(guò)表達(dá)式定義變量邊界條件和其它模型輸入。定制化工具、表達(dá)式語(yǔ)言和腳本語(yǔ)法可用在仿真物理領(lǐng)域的所有方面。利用AIM的定制化功能,CAE方法團(tuán)隊(duì)就可以在更廣泛的工程組織機(jī)構(gòu)中成功部署具有一致性的工程仿真最佳實(shí)踐和自動(dòng)化工作流程。

模擬現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品環(huán)境

現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品環(huán)境包含多種物理效應(yīng)——流體力、熱效應(yīng)、結(jié)構(gòu)完整性和電磁輻射都可以影響產(chǎn)品性能。為了最大限度地提高產(chǎn)品性能和可靠性,工程師經(jīng)常要考慮多個(gè)物理場(chǎng)如何對(duì)開(kāi)發(fā)中的產(chǎn)品使用產(chǎn)生影響。AIM使工程師能夠仿真多場(chǎng)耦合的相互作用,以確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中適當(dāng)運(yùn)行。

AIM包含重要的多場(chǎng)耦合仿真功能,可解決眾多工業(yè)領(lǐng)域中的各種產(chǎn)品設(shè)計(jì)挑戰(zhàn);AIM每年都會(huì)推出新版本,以快速提高軟件功能的深度和廣度。為了評(píng)估產(chǎn)品設(shè)計(jì)的流體和熱性能,AIM包含了用于評(píng)估層流和湍流的穩(wěn)態(tài)流體流動(dòng)和熱傳遞,用于確定流體和固體溫度的共軛傳遞(CHT),用于檢查自然對(duì)流的流體浮力效應(yīng),以及用于模擬高速氣流的壓縮性效應(yīng)。AIM具有穩(wěn)健可靠的快速流體解決方案,能準(zhǔn)確確定流體速度、壓降以及升力和阻力系數(shù)等關(guān)鍵設(shè)計(jì)參數(shù),從而預(yù)測(cè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)的流體和熱行為。為了評(píng)估結(jié)構(gòu)性能,AIM包含了部件和裝配體的靜應(yīng)力分析功能(包括非線性接觸和大撓曲),用以確定固有頻率和振動(dòng)特征的模態(tài)分析,以及計(jì)算組件和裝配體疲勞壽命的耐久性分析。

通過(guò)空氣流和固體溫度表現(xiàn)的水冷排氣集管的共軛傳熱仿真?？蓧嚎s空氣流與不可壓縮水流在單個(gè)CHT 仿真中結(jié)合。

流體和結(jié)構(gòu)物理問(wèn)題可通過(guò)單向流固相互作用進(jìn)行耦合,這樣可將流體力和固體溫度精確轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)仿真,從而評(píng)估系統(tǒng)對(duì)于流體和熱載荷的結(jié)構(gòu)響應(yīng)。為確定電氣性能,AIM包含了直流電傳導(dǎo)分析,這樣就能確定產(chǎn)品設(shè)計(jì)的電流分布、功率損耗和電壓降。AIM還有很多針對(duì)多場(chǎng)耦合仿真的功能選項(xiàng),包括完全耦合的熱電-應(yīng)力分析,它允許將功率損耗當(dāng)做熱源來(lái)計(jì)算產(chǎn)品設(shè)計(jì)的溫度以及隨后的熱變形和應(yīng)力。

AIM的多場(chǎng)耦合仿真功能支持廣泛的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域,例如閥門(mén)、流控制設(shè)備和過(guò)程測(cè)量?jī)x器的流體和結(jié)構(gòu)性能;結(jié)構(gòu)體上的風(fēng)和流體載荷;熱交換器、發(fā)動(dòng)機(jī)組件和電子設(shè)備中的溫度和應(yīng)力;以及保險(xiǎn)絲和母線中的電流分布、溫度和應(yīng)力。這是一些需要多個(gè)物理量的應(yīng)用實(shí)例,可利用ANSYS AIM來(lái)確定產(chǎn)品設(shè)計(jì)在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中的運(yùn)行情況。

經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的高性能仿真

在如今快節(jié)奏的產(chǎn)品設(shè)計(jì)環(huán)境中,設(shè)計(jì)周期比較短,而且各公司要求快速獲得精確的仿真結(jié)果。ANSYSA IM提供經(jīng)過(guò)驗(yàn)證、精確、可擴(kuò)展的工程仿真技術(shù),能夠充分滿足上述要求。盡管AIM的圖形用戶界面和用戶體驗(yàn)是全新的,但其基本的求解器和網(wǎng)格剖分技術(shù)卻是以經(jīng)過(guò)檢驗(yàn)的ANSYS技術(shù)為基礎(chǔ),這些技術(shù)面向世界上要求最嚴(yán)格的客戶開(kāi)發(fā)并且已經(jīng)得到了驗(yàn)證。

離合器殼和框架裝配體的靜態(tài)分析;顯示等效應(yīng)力。

母線的直流電傳導(dǎo)仿真;顯示電勢(shì)。

AIM仿真工作流程的所有組成部分——網(wǎng)格生成、求解和后處理——都采用并行計(jì)算,以最大限度地提高整個(gè)仿真過(guò)程的速度和計(jì)算量。由于采用并行計(jì)算,AIM使開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)可以快速分析多個(gè)設(shè)計(jì)方案,并評(píng)估高保真仿真模型,包括大型裝配體和非常詳細(xì)的幾何結(jié)構(gòu)。為了能夠給復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)快速生成高質(zhì)量網(wǎng)格,AIM采用并行的逐部件網(wǎng)格剖分方式,以便利用多個(gè)CPU內(nèi)核來(lái)生成網(wǎng)格。工程團(tuán)隊(duì)可使用多個(gè)CPU內(nèi)核將單個(gè)物理場(chǎng)和多場(chǎng)耦合解決方案進(jìn)行組合,以提高求解速度。每個(gè)求解器默認(rèn)支持兩個(gè)CPU內(nèi)核;對(duì)于大規(guī)模仿真而言,軟件可利用ANSYS HPC使用更多CPU內(nèi)核,以實(shí)現(xiàn)更大的仿真吞吐量。AIM后處理也可使用并行計(jì)算;包括針對(duì)所有物理量的GPU、CPU后處理加速技術(shù),以快速評(píng)估定量和定性結(jié)果。當(dāng)使用AIM評(píng)估產(chǎn)品設(shè)計(jì)的性能時(shí),工程師不必在速度、可靠性或精確度方面進(jìn)行折中考慮。

AIM的多場(chǎng)耦合仿真功能使仿真技術(shù)能夠用于多種工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域中。

設(shè)計(jì)方案的評(píng)估

工程師經(jīng)常需要評(píng)估多種設(shè)計(jì)方案以做出明智決策,進(jìn)而優(yōu)化產(chǎn)品。為實(shí)現(xiàn)更詳細(xì)地理解產(chǎn)品設(shè)計(jì)空間,AIM能進(jìn)行普遍的參數(shù)化處理,以評(píng)估多種設(shè)計(jì)方案。幾乎任何模型輸入或輸出——幾何尺寸、材料屬性、邊界條件或結(jié)果數(shù)量——都可被定義為參數(shù),并作為參數(shù)仿真的一部分來(lái)使用。一旦定義好參數(shù),就可使用參數(shù)化仿真模型來(lái)快速研究設(shè)計(jì)方案并更加徹底地理解設(shè)計(jì)領(lǐng)域。此外,AIM還包含一些用于高效評(píng)估設(shè)計(jì)空間和開(kāi)發(fā)響應(yīng)面的試驗(yàn)設(shè)計(jì)(DOE)選項(xiàng),用于確定最佳設(shè)計(jì)的目標(biāo)驅(qū)動(dòng)優(yōu)化功能,以及確保產(chǎn)品設(shè)計(jì)魯棒性的六西格瑪分析。AIM的參數(shù)化仿真和優(yōu)化功能讓工程師能夠開(kāi)發(fā)更高性能的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)更大的產(chǎn)品創(chuàng)新。

基于仿真的設(shè)計(jì)指南成為慣例

ANSYS AIM能求解單物理場(chǎng)和多物理場(chǎng)(順序和直接耦合)應(yīng)用,并具有高效直觀的工作流程,可讓工程師在各種工業(yè)領(lǐng)域中熟練和常規(guī)性地利用仿真指導(dǎo)。AIM的仿真過(guò)程模板和向?qū)焦ぷ髁鞒淘谠O(shè)計(jì)過(guò)程早期為工程團(tuán)隊(duì)提供仿真方向,從而改善產(chǎn)品性能和可靠性。AIM的自動(dòng)化和定制化功能支持在整個(gè)工程組織機(jī)構(gòu)中成功部署針對(duì)該組織機(jī)構(gòu)所采用的工程方法而量身定制的自動(dòng)化仿真工作流程——讓每位工程師都可以使用仿真技術(shù)。

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