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ANSYS Mechanical Enterprise
ANSYS Mechanical软件是一种综合全面的有限元分析(FEA)工具,适用于包括线性、非线性、动力学、流体动力学和显式研究在内的结构分析。


1 概述

在不断拓展的仿真应用中,工程师和设计者必须精确预测复杂产品在多种物理场相互作用的自然界中的真实行为。ANSYS多物理场解决方案使得用户能够评估他们的设计在真实世界多物理场条件下的运作状况。ANSYS提供的软件使得工程师、科学家们能够在简单统一的工程仿真环境中模拟结构力学、热传递、流体流动和电磁学相关问题及其多物理场相互作用的问题。

ANSYS Mulitiphysics为多物理场和单一物理场分析都提供了全面的解决方案。该产品包含结构、热、流体和高-低频电磁场分析功能,包含多物理场直接耦合场单元和ANSYS多场求解器,从而同时提供直接耦合和顺序耦合求解多物理场问题的解决方案。将工业界领先的结构、热、流体和电磁各学科求解器技术与开放的ANSYS Workbench环境、灵活的仿真方法和并行产品组合包结合起来,ANSYS Mulitiphysics为用户提供足够的手段解决真实世界的、具有挑战性的多物理场问题。多物理场带来的更多好处:


· 针对所有物理场的高品质求解器:结构力学、热传递、流体流动和电磁场

· 统一的多物理场仿真环境

· 全参数化多物理场分析

· 多物理场仿真的并行求解


2.产品优势

Ø 可靠的求解器技术

ANSYS多物理场解决方案建立在可靠的求解器技术之上,已被很多大学和公司的几十年应用所证实。在所有物理学科中的技术深度和宽度是理解不同物理学科之间相互作用所必须的。ANSYS将工业领先的结构、热、流体和电磁各学科求解器技术与开放的ANSYS Workbench环境、灵活的仿真方法和并行的产品组合包结合起来,为用户提供足够的手段解决真实世界的、具有挑战性的多物理场问题。


汽车刀片保险丝耦合电传导、热传递和热应力分析的多物理场分析


Ø 统一仿真环境

ANSYS Workbench平台是一个强大的多物理场仿真环境,为ANSYS核心功能的应用增添了利器,为CAD接口、几何修复、网格划分、结果后处理提供通用工具,并赋予协同工作能力。ANSYS Workbench环境使得多物理场仿真能够在这样一个开放、适应的软件架构中完成。


感应加热炉电磁-流体耦合

Ø 灵活的仿真方法

ANSYS多物理场解决方案提供了两个被公认的求解技术来求解多物理场问题,包括直接耦合求解与顺序耦合求解。这两种途径提供了灵活的仿真方法来求解广泛的直接耦合和顺序耦合的多物理场问题,如:感应加热、静电激励、焦耳热生成和流固耦合作用(FSI)。


Ø 直接耦合场单元

直接耦合场单元允许用户仅使用一个有限单元模型,选择合适的耦合物理场选项,就能求解耦合场问题。直接耦合场求解技术通过允许用户创建、求解和后处理一个简单的分析模型,极大地简化了各种各样多物理场问题的模拟。

直接耦合场单元的特点:


· 单一模型简化多物理场仿真

· 支持主要的耦合物理场

· 高度非线性多物理场求解的鲁棒性

· 支持并行处理

· 包含几何非线性

Ø 顺序耦合求解

顺序耦合技术允许工程师们通过将多个单一物理场的模型耦合到统一的仿真环境中,用ANSYS Workbench中的自动多物理场耦合技术求解多物理场问题。该平台对于诸如热-应力分析、微波加热和流固耦合等多物理场问题,支持单向和双向顺序求解。


顺序耦合求解特点:


· 不同分析系统之间自动载荷映射

· 单向和双向耦合

· 支持不同物理模型之间的异构网格

· 物理专家之间的协作

· 高级流固耦合

多物理场耦合的关键在于各场分析数据的无缝传递,如果没有协同统一的数据库,或者不是同一家公司产品,分析数据的传递通常是无法达到无缝的要求的。ANSYS不仅提供结构、流体、热、电磁单场分析功能,而且这些分析在统一模拟环境、数据库中进行。经过多年的不断发展和完善,以先进的分析技术和理念引领着多物理场仿真的发展方向。

3.功能特点

Ansys Mechanical创建了一个集成平台,该平台使用有限元分析(FEA)进行结构分析。Mechanical是一个动态环境,它拥有一系列完整的分析工具,从为分析准备几何图形到物理模型以获得更高的保真度。直观、可定制的用户界面使各级工程师能够快速、自信地获得答案。

Ø 线性动力学

Ansys Mechanical涵盖了线性动态分析的所有需求,包括模态、谐波、频谱响应和预应力随机振动,以及快速解决方案的高级求解器选项。

Ø 非线性

超越线性弹性材料,您可以模拟材料发生塑性变形甚至超弹性变形时的行为(橡胶和氯丁橡胶等材料)。

Ø 接触

Ansys Mechanical包括一系列全面的接触功能,使您能够考虑多个零件之间的相互作用。

Ø 结构优化

Ansys Mechanical包括参数化、形状(网格变形)和拓扑优化。Ansys Mechanical中的任何模型都可以用于驱动参数优化。

Ø 热分析

通过模拟部件之间的热传导、对流和辐射,可以预测零部件的温度,然后可以使用这些温度来检查产生的应力和变形。

Ø 材料

一系列材料模型涵盖了超弹性、形状记忆合金、土壤、混凝土、塑料和金属结构等所有材料,可在机械模型中精确建模。

Ø 复合材料

Ansys Mechanical具有利用上游制造模拟工具的数据对短纤维复合材料建模的功能。

Ø 流体力学

Ansys解决了与所有类型海上和海洋结构物的水动力评估相关的绝大多数分析要求。

Ø 流固耦合

根据压力和/或热负荷准确预测流体和固体之间的相互作用。随着流体-结构相互作用的增加和问题需要更详细的评估,Ansys已经为单向和双向耦合提供了自动化、易于使用的解决方案。

Ø 定制和脚本

定制仿真工作流的快、简单的方法。Ansys Mechanical内部的自定义功能允许重复任务或特定工作流自动化并在用户之间共享。


4.新增功能(Ansys Mechanical 2021 R2)

Ansys 2021 R2带来了与Ansys Mechanical的更多产品集成,使用户能够通过在Mechanical界面中使用和编写脚本,访问更多的求解器技术,以实现稳健的模拟和无限的建模可能性。

Ø 装配式结构的新啮合能力

新功能包括自动缝焊、热影响区(HAZ)元件和大型焊接件组件的网格生成。新的指导工作流程可实现效率和持续分析,如疲劳计算。

Ø 简化多阶段分析

使用不同的循环对称扇区计数执行简化的多级分析可通过将模型大小和运行时间减少到原来的1/50倍而节省大量时间。

Ø 与Ansys LS-DYNA的持续集成

将LS-DYNA技术(如光滑粒子流体动力学(SPH)、任意拉格朗日-欧拉(ALE)和隐式-显式解决方案)集成到Ansys Mechanical中,可实现诸如预应力加载和重新启动跌落试验模拟等工作流。