ANSYS Fatigue Module

При решении некоторых задач расчета напряжений недостаточно для оценки долговечности изделия. Когда к изделию прикладывается изменяющаяся во времени сложная нагрузка, простой анализ напряжений может привести к неверному определению областей, в которых может произойти разрушение, и, как следствие, к созданию деталей с избыточным запасом прочности. Для правильного определения срока службы изделия необходимо выполнить подробный расчет усталостной прочности.

Для выполнения расчета усталостной прочности после анализа напряжений требуется выполнение дополнительных действий. Необходимо определить специфические свойства материалов. Пользователь может сделать это самостоятельно или загрузить данные из существующих библиотек материалов, присутствующих в программных продуктах ANSYS. Изменения нагрузки определяются до выполнения расчета усталостной прочности, значения автоматически загружаются из расчета напряжений.

Решения ANSYS для расчета усталостной прочности в своей основе имеют модуль ANSYS nCode DesignLife и обладают интуитивно понятным, простым в использовании интерфейсом. Модуль ANSYS Fatigue позволяет выполнять расчет усталостной прочности для конечно-элементных моделей, а также эффективно выполнять анализ больших моделей. В ANSYS Fatigue присутствует широкий набор возможностей для выполнения анализа «напряжение-срок службы», «деформации-срок службы», для анализа многоосевых нагрузок, сварочных швов, а также виртуальный вибрационный стенд.

ANSYS Mechanical

Данная конфигурация включает в себя модуль ANSYS Structural, а также и модуль ANSYS Thermal, позволяющий определять поля температур из решения задач стационарной и нестационарной теплопроводности, конвекции, теплообмена излучением.

Возможны расчеты фазовых превращений (замерзание, плавление, сварка и т.д.). Полученные поля распределения температур можно наложить на конструкцию для определения термонапряженного состояния. Кроме того, ANSYS Mechanical позволяет решать связанные междисциплинарные задачи и поддерживает акустический, пьезоэлектрический, термопрочностной и термоэлектрический типы анализа.

Автоматическое определение контактов для сборок

При импорте геометрии ANSYS автоматически определяет и настраивает контакты или шарниры между частями сборки. Имеется возможность изменения настроек, а так же добавления новых контактов вручную. Шарниры в расчетах модуля «flexible/rigid dynamics» определяются автоматически. Каждый контакт или шарнир можно легко выделить при помощи графических инструментов среды.

Углубленные численные методы для решения задач с нелинейностями

Решения ANSYS для задач механики деформируемых твердых тел в своей основе имеют мощную технологию элементов и материалов. Компания ANSYS предлагает набор углубленных методов моделирования для разных типов задач. Возможно выполнение модального, гармонического, спектрального анализа, решение задач динамики вращающихся конструкций и задач механики многих деформируемых тел, циклической симметрии, расслоения, разрушения композиционного материала, механики разрушений. Инструменты ANSYS также позволяют выполнять адаптивное построение сеточной модели, перестроение сеточной модели при двумерном анализе, подмоделирование, рождение и смерть элемента, топологическую оптимизацию.
Инструменты ANSYS для задач механики деформируемых твердых тел предлагают широкий набор возможностей, которые позволяют выполнять моделирование различных физических явлений, осуществлять тепло-прочностной анализ, электромеханический анализ, конструкционно-акустический анализ, анализ диффузии масс и тепловой анализ текучих сред.

Широкие возможности решателя

Для задач механики деформируемых твердых тел ANSYS предлагает широкий набор современных решателей: прямой решатель разряженных матриц, итерационный решатель с Предварительно Заданным Сопряженным Градиентом (PCG), Сопряженный Градиент Якоби (JCG), и т.д. Для расчета больших моделей при параллельном вычислении доступны решатель Алгебраически Сложных Сеток (AMG), а также распределенные версии PCG, JCG и разряженных решателей.

1. Улучшенный интерфейс к CAD и отказоустойчивое построение сеточной модели

Существующие файлы CAD геометрии в «родном» формате могут быть использованы непосредственно в программном обеспечении ANSYS без необходимости перевода в промежуточные форматы, такие как, например, IGES. ANSYS обеспечивает собственную двунаправленную интеграцию с наиболее популярными САПР в течении более чем десяти лет. Интеграция непосредственно в строку меню в CAD-системе делает продукт очень простым для запуска ANSYS – системы моделирования мирового класса непосредственно из САПР. Поскольку механизм импорта геометрии в ANSYS является общим для всех систем автоматизированного проектирования, пользователь имеет возможность работать в рамках единой общей среды моделирования при использовании нескольких пакетов CAD.

2. Автоматический поиск контактов для сборок

После того, как геометрия была импортирована, программные средства ANSYS автоматически обнаруживают и выполняют настройки для контактов или шарниров между деталями в сборке. Настройки и параметры контактных областей могут быть изменены, и дополнительно, могут быть добавлены контактные взаимодействия в ручном режиме. Шарниры для динамики гибких/твёрдых тел определяются автоматически. Каждый контакт или шарнир легко идентифицировать с помощью графических инструментов, предоставляемых программной оболочкой.

3. Всеобъемлющая технология элементов

Нынешнее поколение технологий элементов ANSYS обеспечивает широкие возможности с согласованным теоретическим основанием в сочетании с самыми передовыми алгоритмами. Программное обеспечение ANSYS для конструкционного анализа предоставляет большую библиотеку элементов, включая стержневой, трубчатый, оболочечный, твердотельный, 2-D плоский/осесимметричный и обобщённый осесимметричный 3-D элемент, которые имеют широкое применение, включает моделирование композитов, потери устойчивости и анализ разрушения, анализ динамики и нелинейное поведение. Библиотека также включает в себя элементы специального назначения, как уплотнения, шарниры, граничные элементы и слоистые элементы для композитных структур. Эти элементы обеспечивают превосходную производительность и функциональность. Они также поддерживают расширенные материальные модели и методы, такие как перестроение сетки, механику разрушения и связанных полей, в то же время приспособлены для нужд распределённых вычислений.

4. Обширная библиотека моделей материалов

Очень важно понимать и точно охарактеризовать поведение материала при проектировании или анализе инженерного объекта. ANSYS предоставляет обширную библиотеку математических моделей материалов, которые помогают пользователям в имитации различных видов поведения материала, такие как упругость, вязкоупругость, пластичность, вязкопластичность, пластичность чугуна, ползучесть, гиперупругость, уплотнение и анизотропное поведение. Эти модели материалов можно использовать для имитации различных видов материалов: металлов, резины, пластмасс, стекла, пены, бетона, биологических тканей и специальных сплавов. Кроме того, для оказания помощи в поиске параметров для этих материалов моделей, ANSYS предоставляет набор инструментов построения кривой. Технология виртуального замыкание трещины (VCCT) позволяет вычисление скорости высвобождения энергии для двумерного континуума и элементов 3-D сплошной среды. 2-D элементы также поддерживает моделирование роста трещин.

5. Расширенные численные методы для решения нелинейных задач

Вместе с основательной базой конечных элементов и технологией моделирования материалов, программное обеспечение ANSYS для конструкционного анализа предлагает различные передовые методы моделирования для различных областей приложений, в том числе:

Кроме того, инструменты анализа методом конечных элементов ANSYS предлагают расширенные возможности, которые позволяют моделировать различные физические явления, такие как тепловые напряжения, электромеханические, конструкционно-акустические, масс-диффузионные и простой тепловой анализ жидкости.

6. Мощные возможности решателя

Программное обеспечение ANSYS для выполнения конструкционного анализ предлагает большую библиотеку собственных решателей уравнений. Библиотека содержит разреженный прямой решатель (Sparse), итерационные решатели предварительно сопряженных градиентов (PCG) и сопряженных градиентов Якоби (JCG) и много других. Кроме того, распределенные версии PCG, JCG, и решателя разряженных матриц доступны для использования в высокопроизводительных вычислениях через параллельную обработку. Объединив наши параллельные алгоритмы с вычислительной мощностью графических процессоров, можно дополнительно сократить время решения, необходимое для выполнения расчётов больших моделей. Вариационные технологии от ANSYS позволяет ускорить вычисление частот и форм собственных колебаний циклических структур, особенно когда требуется определение большое количество гармонических индексов. Для гармонического анализа также возможно воспользоваться вариационной технологией. При этом типичные коэффициенты ускорения расчётов находятся в диапазоне от 3 до 10 раз. Нестационарные тепловые и некоторые нелинейные переходные конструкционные задачи решаются в более короткие сроки с помощью этих же принципов.

7. Расширенная обработка результатов

Программное обеспечение ANSYS предоставляет полный набор инструментов пост-обработки для отображения результатов на модели, в виде цветовых контуров или в векторном представлении, а также для выдачи итоговых результатов (минимального/максимального значения и мест их возникновения). Мощные и интуитивно понятные методы ограничения областей выдачи результатов и разрезы позволяют пользователю получить более подробные результаты в интересующих частях геометрии. Все результаты могут быть экспортированы в текстовый файл данных или в электронную таблицу для дальнейших расчетов. Анимация результатов возможна как для статических расчётов, так и для нелинейных или переходных анализов. Любой результат или граничное условие может быть использовано для создания пользовательских графиков.

8. Автоматическое создание отчёта

Программное обеспечение ANSYS позволяет инженерам исследовать свои проекты несколькими способами. Затем, все результаты должны быть эффективно задокументированы. ANSYS обеспечивает мгновенную генерацию отчетов, чтобы собрать все технические данные и графические отображения модели в удобном формате (HTML, Microsoft ® Word ™, Microsoft ® PowerPoint ™).

9. Связывание междисциплинарных расчётов

Для точного моделирования продукта, необходимо учитывать условия его окружения. Будет ли продукт испытывать тепловые нагрузки, которые влияют на конструкцию? Будет ли это частью системы, контролируемой с помощью электрических или пьезоэлектрических компонентов?

Инструменты ANSYS позволяют выполнять тепло-прочностные, теплоэлектрические, пьезоэлектрические и акустические анализы. Тесное взаимодействие различных областей физики при решении подобных задач обеспечивается использованием междисциплинарных элементов, которые несут все необходимые степени свободы.

Специальные формулировки элементов позволяют моделировать связанные эффекты, такие как пластичность, вызванная нагревом, используемая в сварке трением с перемешиванием (вверху) или эффект воздействия влаги в PBGA (внизу).



Элементы со связанной формулировкой используются для выполнения моделирования акустики динамика.

10. Пользовательская настройка решателя и программирование скриптов

Возможности настройки решателя через пользовательские элементы, пользовательские материалы и сценарии с использованием параметрического языка программирования (ANSYS Parametric Design Language (APDL)) обеспечивают гибкость и расширяют возможности приложений для конструкционного анализа.

APDL является основой для доступа к сложным функциям структурного решателя. Кроме того, инженеры могут использовать APDL для автоматизации распространенных задач, построения своих собственных параметрических моделей, выполнения оптимизации проектирования, построения адаптивной сетки и т.д., так как APDL предлагает множество удобных функций, таких как параметры, макросы, ветвления, циклы, повторения операций и массивы параметров, которые могут быть использованы в ежедневной работе.

ANSYS Structural

Наиболее популярная у пользователей конфигурация ANSYS Structural позволяет проводить практически любые статические и динамические расчеты как в линейной, так и в нелинейной (физической/геометрической) постановке.

Поддерживается обширная библиотека линейных и нелинейных элементов, множество формулировок моделей материалов и целый ряд методов решения (решателей).

Автоматическое определение контактов для сборок

При импорте геометрии ANSYS автоматически определяет и настраивает контакты или шарниры между частями сборки. Имеется возможность изменения настроек, а так же добавления новых контактов вручную. Шарниры в расчетах модуля «flexible/rigid dynamics» определяются автоматически. Каждый контакт или шарнир можно легко выделить при помощи графических инструментов среды.

Углубленные численные методы для решения задач с нелинейностями

Решения ANSYS для задач механики деформируемых твердых тел в своей основе имеют мощную технологию элементов и материалов. Компания ANSYS предлагает набор углубленных методов моделирования для разных типов задач. Возможно выполнение модального, гармонического, спектрального анализа, решение задач динамики вращающихся конструкций и задач механики многих деформируемых тел, циклической симметрии, расслоения, разрушения композиционного материала, механики разрушений. Инструменты ANSYS также позволяют выполнять адаптивное построение сеточной модели, перестроение сеточной модели при двумерном анализе, подмоделирование, рождение и смерть элемента, топологическую оптимизацию.

Инструменты ANSYS для задач механики деформируемых твердых тел предлагают широкий набор возможностей, которые позволяют выполнять моделирование различных физических явлений, осуществлять тепло-прочностной анализ, электромеханический анализ, конструкционно-акустический анализ, анализ диффузии масс и тепловой анализ текучих сред.

Широкие возможности решателя

Для задач механики деформируемых твердых тел ANSYS предлагает широкий набор современных решателей: прямой решатель разряженных матриц, итерационный решатель с Предварительно Заданным Сопряженным Градиентом (PCG), Сопряженный Градиент Якоби (JCG), и т.д. Для расчета больших моделей при параллельном вычислении доступны решатель Алгебраически Сложных Сеток (AMG), а также распределенные версии PCG, JCG и разряженных решателей.

ANSYS Composite PrepPost

Композиционные материалы создаются путем объединения двух или более слоистых материалов, каждый из которых обладает различными свойствами. Использование таких материалов стало обычным при производстве изделий, которые должны сочетать в себе прочность и легкость. Композиты обладают достаточной гибкостью, поэтому их легко использовать при производстве изделий со сложной формой, например, при производстве корпусов судов или досок для серфинга.

ANSYS Composite PrepPost - это программный модуль, включающий в себя весь функционал, необходимый для анализа многослойных композиционных структур. Интуитивно понятный интерфейс позволяет легко определять материалы, слои и последовательности укладки. Материалы могут быть точно наложены на конструкции с использованием гибких инструментов, основанных на задании систем координат.

Модуль ANSYS Composite PrepPost предлагает широкий выбор современных критериев оценки разрушения, а также возможности постпроцессинга для углубленного изучения поведения изделия. Результат анализа конструкции из композитов позволяет оценить ее в целом, а также подробно изучить каждый слой, что позволяет точно определить возможные причины разрушения. Циклы проектирования можно с легкостью повторить с учетом изменений геометрии и материалов.

Возможности модуля ANSYS Composite PrepPost позволяют точно определить направление волокон для каждого слоя композита, что очень полезно для оценки конечного изделия.

ANSYS Professional

ANSYS Professional позволяет выполнять линейные прочностные, динамические и тепловые расчеты, решать контактные задачи, проводить геометрически нелинейные расчеты и оптимизацию.

Продукт обладает набором различных меню, которые позволяют выстроить собственную последовательность расчетов и поддерживают программирование. Основываясь на самых передовых технологиях, ANSYS Professional предоставляет даже начинающему пользователю возможность получать достоверные результаты.

ANSYS Professional NLS, позволяющий решать линейные задачи прочности, динамики, тепла, а также для нелинейных задач прочности.

ANSYS Professional NLT, предоставляющий возможности для решения линейных задач прочности, динамики, нелинейных тепловых задач.

Автоматическое определение контактов для сборок

При импорте геометрии ANSYS автоматически определяет и настраивает контакты или шарниры между частями сборки. Имеется возможность изменения настроек, а так же добавления новых контактов вручную. Шарниры в расчетах модуля «flexible/rigid dynamics» определяются автоматически. Каждый контакт или шарнир можно легко выделить при помощи графических инструментов среды.

Углубленные численные методы для решения задач с нелинейностями

Решения ANSYS для задач механики деформируемых твердых тел в своей основе имеют мощную технологию элементов и материалов. Компания ANSYS предлагает набор углубленных методов моделирования для разных типов задач. Возможно выполнение модального, гармонического, спектрального анализа, решение задач динамики вращающихся конструкций и задач механики многих деформируемых тел, циклической симметрии, расслоения, разрушения композиционного материала, механики разрушений. Инструменты ANSYS также позволяют выполнять адаптивное построение сеточной модели, перестроение сеточной модели при двумерном анализе, подмоделирование, рождение и смерть элемента, топологическую оптимизацию.

Инструменты ANSYS для задач механики деформируемых твердых тел предлагают широкий набор возможностей, которые позволяют выполнять моделирование различных физических явлений, осуществлять тепло-прочностной анализ, электромеханический анализ, конструкционно-акустический анализ, анализ диффузии масс и тепловой анализ текучих сред.

Широкие возможности решателя

Для задач механики деформируемых твердых тел ANSYS предлагает широкий набор современных решателей: прямой решатель разряженных матриц, итерационный решатель с Предварительно Заданным Сопряженным Градиентом (PCG), Сопряженный Градиент Якоби (JCG), и т.д. Для расчета больших моделей при параллельном вычислении доступны решатель Алгебраически Сложных Сеток (AMG), а также распределенные версии PCG, JCG и разряженных решателей.

Явная динамика

Решения ANSYS для расчётов динамики в явной постановке

Анализ характеристик вновь разрабатываемого изделия, будь то тактико-технические характеристики нового боеприпаса или устойчивость к падению нового бытового прибора, проведенный до этапа промышленного производства, может сыграть ключевую роль в успехе продукта на рынке. Прогнозирование характеристик на начальном этапе проектирования особенно важно для изделий, подверженных в процессе эксплуатации различным воздействиям, таким как удары, взрывы, проникающие воздействия и другие импульсные динамические нагрузки.

Решения компании ANSYS для задач явной динамики идеально подходят для моделирования физических нагрузок, действующих в течение короткого промежутка времени и способных привести к повреждению или отказу изделия. Зачастую прямое физическое моделирование (эксперимент) для изучения влияния таких воздействий является весьма трудоёмким и требует значительных финансовых затрат. Моделирование физики взрыва и удара позволяет заглянуть вглубь, получить четкое представление о фундаментальных физических процессах, происходящих в изделии, а также дает возможность внести коррективы в конструкцию до запуска изделия в производство, в процессе которого ошибки в конструкции могут стоить очень дорого.

В основе явных динамических решателей продуктов ANSYS для задач динамики в явной постановке лежит решение дифференциальных уравнений в частных производных, выражающих законы сохранения масс, импульсов и энергии с использованием интегрирования по времени в явном виде. Модули ANSYS Explicit STR, ANSYS AUTODYN и ANSYS LS-DYNA совместно предлагают полный набор функций, необходимых для решения сложных задач в явной постановке.