Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Сегодня интенсивное развитие большинства отраслей промышленности, а также научной исследовательской деятельности неразрывно связано с внедрением высокотехнологичных инноваций, основанных, как правило, на использовании современных технологий инженерного анализа – CAE.
Одним из таких программных обеспечений является Ansys.
Продукты ANSYS могут быть классифицированы на основе физических дисциплин иинженерных приложений, на которые они ориентированы:
Механика деформируемого твердого тела.
Электромагнетизм.
Вычислительная гидродинамика.
Быстропротекающие высоконелинейные динамические процессы.
Кроме того, в состав программных продуктов ANSYS входят специализированные приложения для подготовки расчетных моделей (препроцессоры), работы с CAD-геометрией (геометрические интерфейсы), генерации сетки (сеточные препроцессоры) и управления расчетными данными.
При конструировании и проектировании РЭА, а так же элементов РЭА (в частности печатных плат), в расчетах механических и термодинамических воздействий и отказов при данных типах воздействий практическое применение получать модули Workbench, Mechanical, CFX, IcePak. Сущность, структура, особенности и области применения данных модулей будут рассмотрены ниже.
В основе расчетов комплекса ANSYS лежит метод конечных элементов. Этот метод является одним из вариационных методов и часто трактуется как метод Ритца. Область, занимаемая телом, разбивается на конечные элементы. Чаще всего это треугольники и прямоугольники в плоском случае и тетраэдры и параллелепипеды в пространственном. Внутри каждого элемента задаются некоторые функции формы, позволяющие определить перемещение внутри элемента по перемещениям в узлах, т.е. в местах стыков конечных элементов. За координаты функции принимают функции, тождественно равные нулю всюду, кроме одного конечного элемента, внутри которого они совпадают с функциями формы. В качестве неизвестных коэффициентов метода Ритца берутся узловые перемещения. После минимизации функционала энергии получается алгебраическая система уравнений (так называемая основная система). Формируется матрицы жесткости и масс каждого элемента, соответствующая его обобщенным перемещениям и матрицы жесткости и масс всей конструкции. Таким образом, ситуация здесь такая же, как и в вариационных разносных методах, в которых для получения разностной системы уравнений применяется один из вариационных принципов.
Метод конечных элементов по существу сводится к аппроксимации сплошной среды с бесконечным числом степеней свободы совокупностью подобластей (или элементов), имеющих конечное число степеней свободы. Затем между этими элементами каким-либо способом устанавливается взаимосвязь. Если известны соотношения между силами и перемещениями для каждого отдельного элемента, то можно описать свойства и исследовать поведение конструкции в целом.
Элементы библиотеки конечных элементов комплекса ANSYS имеют большое количество общих свойств. Таблица исходных данных конечных элементов обычно содержит следующие объекты:
Библиотека содержит большое количество элементов типа стержней, балок, твердых тел, оболочек, анизотропные элементов и т.д. Эти элементы помогают решать задачи статики и динамики с учетом геометрической и физической нелинейности, то есть практически весь спектр современных задач механики, деформированных систем.
Комплекс ANSYS состоит из двух основных уровней:
Начальный уровень является уровнем входа в комплекс ANSYS или выхода из него. Он также используется для проведения ряда общих контрольных действий в комплексе, таких как изменения имени задания (jobname), очистки (обнаружения) базы данных и копирования двоичных (бинарных) файлов. При вызове комплекса открывается начальный уровень.
Уровень модуля является уровнем одной из доступных процедур. Каждый модуль является набором функций, выполняющих специфические действия при расчете. Например, общий процессор (PREP7) предназначен для создания модели, модуль расчета (SOLUTION) предназначен для приложения нагрузок и получения расчетных результатов, общий постпроцессор (POST1) предназначен для просмотра результатов решения. Дополнительный постпроцессор POST26 предназначен для просмотра результатов в указанных пользователем точках модели в виде функций времени.
Расчетная платформа
ANSYS Workbench
ANSYS Workbench является платформой для разработки и интеграции программных продуктов ANSYS, Inc., а также для адаптации уже существующих расчетных комплексов. ANSYS Workbench позволяет объединить графический интерфейс приложений и обеспечить работу с базами данных этих программных продуктов в рамках одного проекта.
ANSYS Workbench включает несколько специализированных модулей для работы с геометрией, генерации расчетной сетки, решения задач оптимизации, такие как ANSYS® DesignModeler™, ANSYS® Meshing™ и ANSYS® DesignXplorer™.
ANSYS DesignModeler
Специализированный модуль ANSYS Workbench для работы с импортированной геометрией из сторонних CAD-комплексов. Позволяет исправлять дефекты в геометрии, упрощать геометрическую модель или создавать расчетную модель с нуля.
ANSYS Meshing
ANSYS Meshing представляет собой многофункциональный сеточный препроцессор на основе платформы ANSYS Workbench. Модуль позволяет генерировать высококачественные расчетные сетки в автоматическом режиме для различных приложений (расчетов НДС (напряженно-деформированного состояния), гидрогазодинамического анализа и пр.).
Комплекс ANSYS Meshing позволяет строить трехмерные тетраэдральные расчетные сетки с использованием технологий Patch conforming, Patch independent, а также CFX-Mesh. Поверхностные сетки строятся с использованием треугольных или четырехугольны элементов, а также их комбинаций.
ANSYS DesignXplorer
ANSYS DesignXplorer является модулем параметрической оптимизации, интегрированным в расчетную платформу ANSYS Workbench.
Выбор методов оптимизации: Goal Driven Optimization (GDO) — многокритериальный метод оптимизации решений на основе простого задания требуемых параметров оптимизации. Метод Min-Max Search проверяет все выходные параметры на поверхности отклика и находит мини- мальное и максимальное значение каждого параметра. Метод Parameter Correlation выполняет корреляцию данных для анализа степени чувствительности решения к параметрам оптимизации. Метод Design for Six Sigma учитывает изменения входных параметров и предсказывает отклики на диапазон входных переменных с помощью статистических методов распределения решений (Гаусса, Вейбулла и др.).
Механика деформируемоготвердого тела
Одной из основных задач при проектировании изделий является обеспечение прочности и надежности изделия при эксплуатационных нагрузках. Компания ANSYS, Inc. представляет широкий спектр решений для расчета на пряженно-деформированного состояния конструкций, динамического анализа, оценки температурного состояния узлов и выполнения связанных расчетов. Эти возможности комплекса в разной мере представлены лицензиями ANSYS® Multiphysics™, ANSYS® Mechanical™, ANSYS® Structural™, ANSYS® Professional™ NLS, ANSYS Professional NLT и ANSYS® DesignSpace™.
ANSYS Multiphysics
Многодисциплинарное моделирование встречается во многих приложениях, например, в биомедицине(волнообразные колебания эластичных стенок артерий), в авиастроении (флаттер), строительстве (ветровые и волновые нагрузки на сооружения), трубопроводном транспорте (гидравлический удар и вибрации), электронике (электроупругость, термоэлектричество и пьезо-эффекты). ANSYS Multiphysics — это наиболее полная комплектация расчетного комплекса ANSYS, позволяющая объединить задачи теплообмена, гидро-газодинамики, электромагнетизма и механики деформируемого твердого тела в одну комплексную многодисциплинарную задачу.
ANSYS Mechanical
ANSYS Mechanical позволяет решать широкий спектр задач механики деформируемого твердого тела с учетом нелинейных свойств материалов, пластичности и контактного взаимодействия. Кроме того, комплекс позволяет решать задачи линейной/нелинейной динамики, теплообмена, акустики, а также выполнять связанный анализ.
ANSYS Structural
Лицензия ANSYS Structural содержит все возможности ANSYS Mechanical за исключением тех, которые относятся к решению задач теплообмена.
ANSYS Professional
Лицензия ANSYS Professional содержит большинство возможностей ANSYS Mechanical, но обладает несколько ограниченным функционалом при решении задач с нелинейностями.
Электромагнетизм и проектирование электронных устройств
Электромагнитные решения ANSYS представлены четырьмя продуктами: ANSYS® Emag™, ANSYS Multiphysics, Maxwell® и HFSS™. Каждый из продуктов ориентирован на тот или иной сегмент рынка электронный устройств и электротехнических изделий, от мощных силовых трансформаторов до устройств типа МЭМС.
Maxwell
Maxwell — специализированный программный комплекс для моделирования электромагнитных полей. Используется при проектировании таких устройств, как электромоторы, переключатели, трансформаторы и другие электронные устройства.
HFSS
HFSS предназначен для расчета трехмерных высокочастотных электромагнитных полей, определения S-параметров, анализа электромагнитной совместимости устройств, построения частотно-зависимой модели схем распределения питания и пр.
ANSYS Emag
ANSYS Emag ориентирован на решение задач низко-частотных электромагнитных приложений, например, расчет микроэлектромеханических устройств (МЭМС),электродвигателей, реле и соленоидов. Расчетные возможности комплекса могут быть объединены с ANSYS Mechanical для решения связанных задач.
Кроме того, компания ANSYS предлагает комплекс ANSYS® Icepak™ для расчета температурного состояния электронных устройств и компонентов. ANSYS Icepak содержит встроенный генератор гексаэдральных сеток со ступенчатой аппроксимацией и CFD-решатель ANSYS® FLUENT®. Комплекс позволяет импортировать геометрию из MCAD-/ECAD-систем черезформаты IDF, MCM, BRD, TCB — «электронные» и STEP, IGES, DXF — геометрические.
Вычислительная гидродинамика
Для решения задач вычислительной гидродинамики компания ANSYS, Inc. предлагает два CFD-пакета: ANSYS® CFX® и ANSYS FLUENT. Оба пакета содержат расширенный набор моделей турбулентности, решателей, библиотеку материалов (жидкость/газ). Комплексы позволяют моделировать течения жидкости в объектах с подвижными границами (клапаны, поршни и т.п.), а также в связке с ANSYS Mechanical/Structural решать задачи взаимодействия жидкости и твердого тела (FSI).
ANSYS® CFD™
ANSYS CFD обеспечивает полный доступ ко всем функциональным возможностям CFD-кодов ANSYS: ANSYS CFX и ANSYS FLUENT. ANSYS CFD предназначен для моделирования ламинарных и турбулентных потоков (с учетом/без учета сжимаемости среды); расчета процессов теплообмена (конвекцией, теплопроводностью, излучением), процессов горения; моделирования многофазных потоков и решения задач акустики.
ANSYS® CFD-Post™
Унифицированный постпроцессор для CFD продуктов компании ANSYS, Inc.
Быстропротекающие высоконелинейные динамические процессы
Для моделирования быстропротекающих процессов и решения задач с большими деформациями и напряжениями с использованием явных методов, компания ANSYS предлагает программные продукты ANSYS AUTODYN и ANSYS LS-DYNA.
ANSYS AUTODYN
ANSYS AUTODYN — один из лучших программных комплексов для расчетов задач динамики конструкций, нестационарных течений, моделирования поведения материалов и др. Комплекс получил большую популярность при расчете задач из области физики взрывов и ударов, а также определении отклика конструкций на ударно-волновое воздействие.
ANSYS® Explicit STR™
Лицензия ANSYS Explicit STR позволяет рассчитывать задачи нестационарной нелинейной динамики явными методами в расчетном модуле Workbench Mechanical среды ANSYS Workbench с использованием решателя ANSYS AUTODYN.
ANSYS LS-DYNA
ANSYS LS-DYNA — программный комплекс для анализа высоконелинейных динамических процессов, объединяющий возможности пре- и постпроцессоров ANSYS APDL и решателя LS-DYNA, разработанного компанией Livermore Software Technology Corporation (LSTC).
Препроцессинг
В линейке продуктов ANSYS присутствуют специализированные программные комплексы, которые дополняют возможности ANSYS Meshing при генерации расчетной сетки, исправлении дефектов геометрии или упрощении геометрии. Это комплексы ANSYS® ICEM CFD™ и TGrid™.
ANSYS ICEM CFD
Многофункциональный сеточный генератор для построения тетраэдрических, декартовых и структурированных/неструктурированных гексаэдрических сеток.
TGrid
Специализированный сеточный генератор для работы с комплексной геометрией и поверхностными сетками. Используются продвинутые технологии восстановления геометрии (Wrapping).
Специализированные приложения
В линейке программных продуктов компании ANSYSприсутствуют специализированные отраслевые приложения. На данный момент эти приложения ориентированы на следующие отрасли: судостроение и строительство морских сооружений, радиоэлектроника, турбомашиностроение, ОВК (вентиляция, отопление и кондиционирование), нефтегазовая отрасль. Отметим, что с каждым годом список этих приложений расширяется, а существующие программные продукты дополняются новыми функциональными возможностями.
ANSYS® AQWA™/ANSYS® ASAS™
Расчет морских сооружений и плавучих объектов.
CivilFEM with ANSYS
Расчет объектов промышленного и гражданского
строительства.
ANSYS® TurboGrid™
Создание высококачественной гексаэдральной расчетной сетки для проточной части лопаточной машины любого типа: центробежные, осевые, смешанные машины. ANSYS TurboGrid имеет одностороннюю связь с ANSYS® BladeModeler™.
ANSYS BladeModeler
Создание геометрии лопаточных машин любого типа на основе готовой библиотеки шаблонов. Построенная твердотельная модель может быть передана в модуль ANSYS DesignModeler для редактирования.
ANSYS® Vista™ TF
Двумерный расчет течения в проточной части турбомашины. ANSYS Vista TF состоит из 4 модулей, предназначенных для проектирования определенного типа турбомашины.
ANSYS® Airpak®
Расчет систем вентиляции, отопления и кондиционирования. Используется решатель ANSYS FLUENT.
Система управления расчетными данными
Программные продукты для инженерного анализа (CAE) эволюционируют из средств расчетов в отдельном расчетном или исследовательском подразделении предприятия в одну из частей процесса разработки нового изделия и становятся важной составляющей жизненного цикла изделия. Технологии, реализованные в программном продукте ANSYS® EKM™, предназначены для полноценного решения задач хранения и управления расчетными данными, учета и аудита данных, поиска и восстановления данных, генерации отчетов и проведения сравнения данных, автоматизации процессов, создания базы знаний для типовых видов расчета и создания системы экспертного анализа проектных решений.
PAGE \* MERGEFORMAT 1