Новые возможности ANSYS Mechanical 2020R1 часть 2

Уважаемые коллеги! Вашему вниманию предлагается вторая часть обзора новых возможностей релиза ANSYS Mechanical 2020 R1. В данной статье рассмотрены основные нововведения в области топологической оптимизации, аддитивного производства, композитных материалов и модуля Material Designer.

Топологическая оптимизация

На этапе валидации оптимизированной формы был реализован прямой переход от фасеточной геометрии, к разбиению сеткой и анализу, с автоматическим переназначением граничных условий.

Классический метод оптимизация топологии (Density-based) теперь поддерживает условие предварительного натяжения болта “Bolt Pretension” с несколькими шагами, и переменами состояния между «Load» и «Lock». Помимо этого, добавились новые ограничения по центру тяжести, моменту инерции (бета) и силе реакции.

Был добавлен новый метод топологической оптимизации - Node-Based Shape (Beta). Данный метод, в отличие от доступных ранее, реализует перемещение узлов сетки для достижения оптимальной формы. При таком подходе не происходит изменения топологии, что позволяет получить более гладкую форму и точно вычислить значения локальных величин на границе.

В таблице ниже приведено сравнение ключевых особенностей нового метода «Node-Based Shape» с классическим методом «Density-Based».

Аддитивное производство

ANSYS Additive Prep (ANSYS SpaceClaim)

Модуль Additive Prep обзавелся новым типом «древовидных» поддержек (Tree supports), являющихся подходящим вариантом для сложных деталей с криволинейными поверхностями (например, топологически оптимизированных) и отверстиями.

Процесс работы с препроцессором для подготовки к печати был существенно упрощен за счет добавления предустановок для множества машин, производства SLM и EOS. При создании файла печати, появилась возможность управлением параметрами мощности, скорости и фокуса для различных типов векторов, и также выбор порядка спекания.

После создания файла печати вы можете использовать новый инструмент «Cost Estimator» для получения оценки общей стоимости печати на основе стоимости работы установки, материала и времени печати, определенных для выбранной машины.

Workbench Additive

К возможностям моделирования печати в Workbench Additive добавился метод наследуемых деформаций (Inherent strain). Данный метод заключается в решении только прочностной задачи, для определения «усадки материала» при остывании, на основе калибровочных коэффициентов, методика определения которых описана в документации Ansys.

STL поддержки, созданные в Additive Prep могут быть импортированы в Mechanical и представлены в виде воксельной сетки, с учетом понижающих коэффициентов «Knockdown factors». Эти коэффициенты учитывают понижение свойств материала при печати поддержек, внутри каждого вокселя, включая тепловые и прочностные свойства, пластичность и ползучесть.

Для соединения слоистой тетра сетки детали и воксельной сетки поддержек появился специальный макрос «AMCONNECT». Макрос создает уравнения связи (constraint equations) связывая узлы поддержек с элементами печатаемого изделия.

В новом обновлении реализован процесс передачи данных из Additive Print в Workbench Additive. Таким образом стало возможным моделирование печати в более простом приложении Additive Print, а этапы отрезки и термообработки выполняются с использованием обширных возможностей Workbench Additive.

Также в Workbench Additive появилась возможность управлением последовательностью отрезки изделия от платформы.

ANSYS Additive (Print/Science)

В приложении Additive Print также появилось несколько интересных улучшений:

• Для импорта стали доступны файлы печати компании EOS (Beta)
• Материал AlSi10Mg стал доступен для всех типов моделирования в Additive Print и Science
• Появился параметр управления диаметром лазерного луча
• Модель J2 пластичности полностью доступна для моделирования (вышла из бета функционала)
• Размер области печати повышен до 1 м^3
• Добавлена возможность отключения оптимизации поддержек
• Реализована передача файлов Additive Print - Workbench Additive

Композитные материалы

Правила “Selection Rules” теперь можно определять по отношению к Rosettes. При активации, начало координат и направления Selection Rule даются относительно выбранной Rosette вместо глобальной системы координат. Это улучшает ассоциативность, делает моделирование более точным и более удобным. Данная функция реализуется для правил Parallel, Cylindrical и Spherical Selection Rule.

Пользовательский интерфейс ACP теперь основан на Python 3.7.4. В дополнение, множество сторонних пакетов также были улучшены.

Material Designer

В модуле Material Designer появился дополнительный тип элементарной ячейки – сотовые конструкции (Honeycomb), с широким набором параметров управления размерами.

Теперь появилась возможность передавать полученные материалы из нескольких модулей Material Designer в единую ячейку Engineering Data. Это дает возможность комбинировать несколько материалов из Material Designer в расчете на макроуровне.