高级有限元仿真

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语言：英语
网址：http://www.ansys.com/products/default.asp
类别：有限元分析

　　ANSYS系列产品

　　ANSYS 新版本在CAE 功能上引领现代产品研发科技，涉及的内容包括：高级分析、网格划分、优化、多物理场和多体动力学。

　　立足于拥有世界上最多的用户，ANSYS 11.0 不仅为当前的商业应用提供了新技术，而且在以下方面取得了显著进步：

　　· 继续开发和提供世界一流的求解器技术

　　· 提供了针对复杂仿真的多物理场耦合解决方法

　　· 整合了ANSYS 的网格技术并产生统一的网格环境

　　· 通过对先进的软硬件平台的支持来实现对大规模问题的高效求解

　　· 继续改进最好的CAE 集成环境－ANSYS WORKBENCH

　　· 继续融合先进的计算流体动力学技术

　　加速多步求解

　　ANSYS VT 加速器，基于ANSYS 变分技术，是通过减少迭代总步数以加速多步分析的数学方法。这包括了收敛迭代和时间步迭代或者二者的综合。收敛迭代的例子是非线性静态分析，不涉及接触或塑性，而时间步迭代指的是线性瞬态结构分析，二者组合的例子，非线性结构瞬态或者热瞬态分析。

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　　ANSYS VT 加速器提供了2-10X 的加速比，允许用户快速重新运行模型。具体的加速比受到硬件、模型和分析类型的影响。而且，这个工具在非线性或瞬态分析的参数研究中可以获得5-30X 的加速。在使用ANSYS VT 加速器之前，用户可以作下列类型的改进：

　　· 修改或者增加或移除载荷（约束不能更改，但是数值可以修改）

　　· 材料和材料模型

　　· 截面常数和实常数

　　· 几何

　　ANSYS VT 加速器软件，使用ANSYS MECHANICAL HPC 的授权，可以应用到结构循环对称模态分析以及高频电磁谐分析。ANSYS VT 加速器可以结合ANSYS DESIGNXPLORER VT 技术，实现更快速的参数化研究。

　　网格变形和优化

　　对于很多单位，进行优化分析的最大障碍是CAD 模型不能重新生成，特征参数不能反映那些修改研究的几何改变。通过与ANSYS WORKBENCH 的结合，ANSYS MESH MORPHER

　　（FE-MODELER 的新增加模块）可以实现这个功能，甚至更多。

　　通过网格操作而不是实体模型，ANSYS MESH MORPHER 对于来自于CAD 的非参数几何数据，如IGES 或者STEP，以及来自于ANSYS CDB 文件的网格数据，实现了模型参数化。将网格读入FE MODELER，并且产生对应于该网格的“综合几何”的初次配置。在ANSYS 11.0，ANSYS MESH MORPHER 提供了四种不同的转换：面平移、面偏置、边平移和边偏置。更多样的配置可以通过以上转换的组合实现。例如，一个圆柱表面的面偏置就等效于变更其半径。

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　　这些转换决定了目标配置并自动定义转换参数。一旦确定，这些转换参数可以通过ANSYS DESIGNXPLORER VT 拟合方法来拟合，如KRIGING 算法、非参数化退火算法和神经网络算法等。一旦拟合完成，可以使用ANSYS DESIGNXPLORER VT 中的能量优化技术找到最优值或者执行6 SIGMA 分析设计。ANSYS MESH MORPHER 为仿真驱动的产品开发打破了优化障碍。

　　流固耦合

　　在ANSYS WORKBENCH 中，ANSYS 和ANSYS CFX 技术的集成取得了更大的进步。在11.0 的ANSYS WORKBENCH 环境中，用户可以完整地建立、求解和后处理双向流固耦合仿真。最新的版本也提供了单一后处理工具，可以用更少的时间获得复杂多物理问题的解决，并且扩展了仿真的应用领域。

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　　利用ANSYS CFX 软件的统一网格接口可以在ANSYS 和ANSYS CFX 之间传递FSI 载荷，所有流固耦合问题的结果的鲁棒性和精度获得了改进。界面载荷传递技术的突破，很明显的好处就在于让同一团队的FEA 和CFD 专家共享信息更方便。在11.0 中流固耦合的领域也得到了扩展。

　　涡轮系统一体化解决方案

　　ANSYS WORKBENCH 环境提供了旋转机械设计过程所需的几何设计和分析的集成系统。ANSYSWORKBENCH，作为高级物理问题的集成平台，能够让设计人员建立旋转机械的模型，比如水泵、压缩机、风扇、吹风机、涡轮、膨胀器、涡轮增压器和鼓风机。ANSYS 解决方案集成到设计过程，从而消除了中性文件传输、结果变换和重分析，使得CAE过程几周内就完成了。

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　　涡轮机械设计过程的第一步就是使用初始尺寸以获得概要设计，指定性能准则和尺寸约束。在11.0 中，ANSYS BLADEMODELER 中集成了PCA 工程有限公司的专用于离心压缩机和水泵的初始尺寸软件。VISTA-CC 是一个快速主乾设计程序—只需要压缩机的质量流量、压力比和几何约束，就可以获得压缩机草图、 叶片和出口角度、速度三角形。它也提供了无量纲的性能参数，比如设计决策所依赖的额定转速和额定流率。

　　统一网格技术

　　ANSYS 11.0 提供给用户新的统一分网环境，帮助用户实现基于物理的网格划分解决方案，例如机械、电磁、CFD 或者显式仿真。来自于ANSYS、ANSYS ICEM CFD 和ANSYS CFX 的一流网格几乎已经延伸到ANSYS WORKBENCH 中，综合多种算法的优势，提供一个智能的、灵活且鲁棒的网格划分能力。

　　基于预定义的物理过滤器，各种控制自动定义了，比如网格尺寸、网格过渡、网格均匀性、划分速度、网格质量和曲率的细化控制等。如果必要，高级用户控制选项可用来使用。划网的智能特性提供了灵活的附加控制，帮助初级用户为了改进求解速度或者精度而得到适合于物理问题的良好网格。多重网格控制方法，以及高级选项，提供了备份网格划分方法以改善网格划分的整体鲁棒性。

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　　在11.0 中，共同网格对象已经实现了，为多个应用之间的交互提供了附加的灵活性。这为求解器（FSI、隐式/显式等）之间的交互提供了增强的双向通讯。同时也提供了网格划分的统一方法。这个共同网格对象保证了在ANSYS WORKBENCH 框架中集成第三方的划网功能。

　　ANSYS ICEM CFD 和AI ENVIRONMENT 11.0 中的创新在于多区域体网格划分工具，可用于空气动力学中。新的网格划分方法提供了对块（结构网格方法）的灵活性和控制，易于使用的自动（非结构化）网格方法。半自动多区网格算法允许用户在面和体上对网格进行总体控制，边界上通过映射或者扫描块提供了纯六面体网格，而内部过渡到四面体或者六面体为主的网格。映射、扫描和自由划分技术为模型中最重要区域的结构化六面体网格划分提供了自由，可以保证用较少的精力得到高质量的自动化网格。

　　ANSYS ICEM CFD 和AI ENVIRONMENT 11.0 产品也回答了古老的问题：“我应该用四面体划网还是花更多的时间用六面体划网”。相对于传统的四面体网格算法，新的体-拟合笛卡儿划网方法可以帮你用更少的时间划分纯六面体网格。包含四面体和金字塔形状的混合网格划分方法减少了限制并且提供了更容易的方法编辑网格。这个方法产生的六面体网格的统一性更适合于显式碰撞分析或者任何六面体网格更适合的分析。

　　线性和非线性动力学

　　在11.0 中，ANSYS 巩固了它的高级动力学分析能力并扩展到ANSYS WORKBENCH 中。线性和非线性结构动力学和应力分析，现在已经无缝的集成到了ANSYS WORKBENCH 仿真环境中。使得刚体和柔体的频率响应和时间历程动力学集成在一起。在一次设置中，用户现在能够选择一系列的力学行为：线性、高级非线性；完全刚体和完全柔体以及他们的组合。其他特征包括支持简单和复杂的连接和约束，基于几何的自动连接侦测，非线性材料和接触、运动学分析以及与CAD 系统的相关性。

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　　扩展的ANSYS 动力学使得以下分析更为理想：

　　· 交互式的零件和装配体连接的定义和验证

　　· 纯刚体假设下的装配体动力学响应

　　· 纯刚体假设的潜在缺陷的识别

　　·在CAD 系统或者ANSYS DESIGNMODELER 中的参数化模型的快速WHAT-IF研究

　　通过以下技术，ANSYS 用户现在可以用刚体/柔体多体动力学仿真方案进行产品开发：

　　· 一致的ANSYS WORKBENCH 仿真

　　· 刚体到柔体的转换

　　显式动力学

　　ANSYS AUTODYN 软件是与众不同的通用的显式分析工具，适合于固体、流体和气体及其交互的非线性动力学模拟。在11.0中，ANSYS AUTODYN 第一次作为ANSYS WORKBENCH 环境下的集成工具。ANSYS AUTODYN与ANSYS MESHING及ANSYS的紧密结合，提供了一个只有通过显式动力学结果才可以做出快速决策的环境。

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　　ANSYS AUTODYN 的图形化界面易于使用并且完全集成进入ANSYS WORKBENCH，可以建立、运行和后处理如下的问题：

　　· 关联来自于CAD 工具或者ANSYS DESIGNMODELER 的实体几何

　　· 计算结构动力学的有限元求解器

　　· 快速CFD 的有限体积求解器

　　· 高速、大变形和破碎的无网格粒子求解器

　　· 解决包括FE、CFD 和SPH 耦合的多物理场耦合

　　· 结合本构响应和耦合热动力学的材料模型

　　· 在共享和分布式内存系统上的串行和并行计算

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