Обновление возможностей продуктов Ansys 2022 R1

Новые возможности ANSYS Mechanical 2022 R1. Часть 1

Аватар пользователя Ruslan Abdrahimov
0 572

MAPDL Элементы

Жесткость на изгиб для «размазанных» армированных элементов:

  • Значительно повышает точность решения с помощью трехмерных моделей арматуры с «размазанным» рисунком (REINF)
  • Устраняет необходимость использовать несколько слоев REINF для учета жесткости на изгиб
  • Повышает удобство использования моделирования REINF в новом рабочем процессе моделирования PCB/Chip

 
Хорошее соответствие результатов моделирования: REINF с изгибом по сравнению с полной 3D-моделью

Повышения производительности армированных элементов:

  • Мотивировано требованиями расчета больших моделей (полные модели печатных плат и микросхем)
  • Повышена производительность для предварительной обработки
    • Позволяет использовать большое количество армирующих элементов в одном базовом элементе
    • Сокращает время, необходимое для приложения нагружения
  • Повышенная эффективность решения
  • Повышена производительность при постобработке
    • Значительно сокращено время запроса минимальных/максимальных результатов
    • Улучшенное сглаживание результатов

Обратное решение с одноосными элементами жесткости:

  • Мотивировано требованиями моделирования биомедицинской отрасли для получения свободного нулевого напряженного состояния
  • LINK180 и COMBIN39 теперь поддерживаются в обратном анализе
  • Поддержка задаваемых пользователем нелинейных пружин
  • Возможность прямого моделирования с новым нагружением после обратного решения

Улучшенная формулировка «Enhanced Strain» для PLANE222 и SOLID225 в термо-прочностном анализе:

  • Новая улучшенная формулировка «Enhanced Strain» повышает точность решения мультифизических элементов низкого порядка (PLANE222 и SOLID225) для термо-прочностного анализа
  • Требуется меньше элементов для точного ответа на проблемы, связанные с изгибом
  • Устраняет проблемы объемного запирания, связанные с несжимаемыми материалами

Консольная балка при переменной тепловой нагрузке. Значительное повышение точности за счет формулировки «Enhanced Strain» SOLID225

Повышенная надежность сопряженного анализа

  • Согласованные матрицы жесткости элементов для учета нелинейных скоростей тепловыделения и удельного электрического сопротивления
  • Значительно сокращает количество нелинейных итераций. Преодолевает ранее не сходящиеся задачи
  • Измененные элементы: PLANE222, PLANE223, SOLID225, SOLID226 и SOLID227

Варианты сосредоточенной/согласованной матрицы для тепловых элементов

  • Колебания в тепловом решении можно контролировать с помощью сосредоточенной/согласованной формы матрицы демпфирования (теплоемкости) и матрицы конвекции
  • Теперь доступна новая настройка для выбора этих опций в тепловых элементах
  • С этими настройками пользователь может лучше контролировать, какие регионы должны иметь сосредоточенные или согласованные матрицы

Нестационарный термический анализ двух концентрических цилиндров. Нефизичные колебания температуры подавляются с помощью соответствующей опции матрицы демпфирования

Улучшение элементов шарниров:

  • В связи с проблемой чрезмерного ограничения, которое влияет на метод «Lagrange Multiplier», был реализован подход на основе штрафа
  • Этот метод также позволяет избежать введения каких-либо новых переменных решения, в отличие от метода «Lagrange Multiplier»
  • Совместные элементы на основе штрафов теперь поддерживаются в модальных и линейных анализах возмущения
  • Кроме того, шарнирный элемент со штрафом теперь поддерживает блокировки, остановку и трение

MAPDL Материалы

Реализовано гиперупругое поведение с учетом армирования волокнами. Изотропные гиперупругие материалы теперь могут быть дополнены элементами волокон, например:

  • В изотропную модель можно добавить до 5 волокон
  • Волокна могут иметь разные свойства при растяжении и сжатии

Растяжение

Сжатие

В релизе 2022R1 появились новые модели материалов с памятью формы SMA

Изотропное упрочнение, зависящее от скорости пластической деформации

  • Прямой ввод данных изотропного упрочнения как функции эквивалентной скорости пластической деформации
    • Задание табличных данных для различных скоростей пластической деформации с помощью TBFIELD, PLSR
  • Применимо ко всем моделям изотропного упрочнения
    • Билинейное изотропное упрочнение (TB, PLAS,,,,BISO)
    • Мультилинейное изотропное упрочнение (TB, PLAS,,,,MISO)
    • Нелинейное изотропное упрочнение (TB, NLISO,,,,VOCE/POWER)
  • Согласованная модель учитывает скорость пластической деформации:

  • Метод прямого ввода может использоваться как альтернатива традиционным моделям, зависящим от скорости:
    • Позволяет пользователям напрямую использовать экспериментальные данные с зависимостью от скорости
    • Избегает подгонки параметров модели материала, зависящих от скорости

Подбор гиперупругих параметров с AML

  • Функция Fitting была расширена для поддержки гиперупругости и перечисленных ниже комбинаций
    • Гиперуругость
    • Гиперуругость с эффектом Муллина
    • Гиперуругость с рядами Прони
  • Типы экспериментов
    • Одноосный; Двухосный; Чистый сдвиг; Простой сдвиг и объемный сдвиг
  • Поддерживаются отдельные модели материалов
    • Mooney Rivlin, Polynomial, Yeoh, Arruda Boyce, Gent, Ogden Foam, Blatz-Ko, NeoHookean, Модель TNM (поддержка распространяется на все типы), Extended Tube, Bergstrom-Boyce
    • Эффект Муллина
    • Ряды Прони (опции сдвига и объемной упругости)
  • Поддержка графического интерфейса MAPDL через AML для ранее поддерживаемых гиперупругих моделей в более старом графическом интерфейсе
  • Построение графиков доступно через макрос TBFPLOT для всех моделей

 

MAPDL Контакты

Добавлена формулировка контактов на основе функции двойной формы

  • Алгоритм, основанный на функции двойной формы, используется в текущем релизе для контакта.
    • Это сокращает время решения и использование памяти (повышение производительности)
  • Уменьшает зависимость для каждого ограничения контакта:
    • Функция зазора/проскальзывания контакта ближе к локальному геометрическому зазору/проскальзыванию в контактных узлах
    • Это более эффективно и устраняет потенциальные чрезмерные ограничения
 

Всего итераций

Макс. использование памяти

Макс. выделение памяти

Время решения

Стандартная проекция

69

89.1 GB

121.1 GB

12637 s

Функция двойной формы

68

56.7 GB

84.8 GB

5904 s (2.1x)

 

Новый вариант адаптивного малого скольжения:

  • Предполагается небольшое скольжение во время подшага. Узловая связность контактного элемента реформируется в начале каждого подшага и остается неизменной во время итераций
  • Деление пополам выполняется, если в подшаге обнаруживается большое расстояние скольжения
  • Это помогает справиться с ситуациями, когда контактные пары сначала находятся вдалеке друг от друга, а затем вступают в контакт
  • Адаптивная логика малого скольжения часто улучшает надежность/производительность по сравнению с логикой конечного скольжения, а также может повысить точность решения по сравнению с логикой малого скольжения
 

Итерации

Время Решения

Чистое малое скольжение

Ошибка при нагружении 4,5%

 

Обычное скольжение

450

3 h 13 m

Адаптивное малое скольжение

383

1 h 10 m (3x)

 

Повышение устойчивости решения контактов:

  • Установите радиус «pinball radius» для согласования между малыми и большими деформациями
    • Первоначальные контактные свойства/результаты в инструментах для контакта Mechanical будут такими же во время решения
  • Улучшите локальный поиск контактов, чтобы предотвратить потенциальный ложный контакт
    • Просмотрите локальные целевые сегменты внутри «pinball radius», чтобы найти ближайший сегмент
  • Улучшение решения для посадки с натягом
    • Автоматическое включение/выключение в зависимости от исходного состояния контакта/проникновения
  • Введите жесткость контакта для экспоненциальной зависимости, которая больше не зависит от начального давления
 

Итерации

Время решения

2021 R2

606

1621 s

2022 R1

514

1543 s

 

Повышение точности и устойчивости решения сборок из оболочек

  • Мотивация: вращение без напряжений для сборки из оболочек
  • Улучшение команды SHSD:
    • Поддерживает контактный элемент (177), определяемый как ребро оболочки
    • Поддерживает разрыв/проникновение
  • MPC построен на основе ограничений RBE3 на основе большого вращения
    • Контакт оболочки и оболочки, оболочки и поверхности твердого тела, ребра и ребра

Метод

Макс. Напряжения (MPA)

Стандартный bonded

8064

Общая топология

26

MPC  Bonded (21R2)

Нет решения

Bonded с beams

30

MPC bonded (22R2), все по умолчанию

29

Предварительное натяжение болтов теперь поддерживается осесимметричными элементами «General Axisymmetric Elements»

  • Команда PSMESH поддерживается для общих осесимметричных элементов. Она разрезает болт и генерирует элементы предварительного натяжения между всеми узлами Фурье
  • Команда SLOAD также поддерживается для общих осесимметричных элементов
  • Поддерживается регулировка «adjustment» и дополнительная нагрузка «incremental load»
  • Пример использования: применение предварительных нагрузок для узлов газовых турбин, автомобилей

Осесимметричные результаты аналогичны двухмерным осесимметричным или трехмерным твердотельным объектам

Улучшения независимой от сетки точечной сварки

  • Команда SWGEN / SWADD:
    • Контактные пары MPC узел-поверхность (175–170) заменены ограничениями с распределением сил с пилотными узлами (174–170), чтобы учесть большое вращение конструкции и сделать решение более устойчивым
    • Создание точечной сварки в 2 раза быстрее

Повышение точности нестационарных динамических процессов: алгоритм HHT

  • Улучшена эвристика алгоритма HHT. Матрица жесткости более согласованная
  • Начало нового шага нагрузки продолжается в HHT (используется для возврата в Ньюмарк для 1-го подшага)
  • Перезапуск продолжается с HHT (используется для возврата в Ньюмарк для 1-го подшага)

Сходимость по моментам (повышение устойчивости)

  • Улучшен расчет минимального значения дисбаланса, когда сходимость по моментам мала
  • Минимальное значение остаточного момента основано на размере сетки и габаритных размеров, и минимальному дисбалансу силы, что приводит к плавному и точному схождению

MAPDL Решатель

Улучшения прогнозирования использования ресурсов

  • По умолчанию переключен на новый алгоритм нейронной сети
    • Доступ к прогнозированию ресурсов осуществляется только через графический интерфейс Mechanical
    • Повышенная точность прогнозов требований к памяти

Улучшения распределенного решения ANSYS

  • Появился новый метод распараллеливания - гибридный «Hybrid»
    • Сочетает DMP и SMP (distributed + shared memory parallelism)
    • Активируется с помощью нового аргумента командной строки ->   -nt <#>
    • SMP -> -smp & -np N для указания использования потоков“N” OpenMP
    • DMP -> -np N для указания “N” процессов MPI
    • Hybrid -> -np N для указания “N” процессов MPI
    • -nt M для указания “M” OpenMP потоков на процесс во время выполнения команды SOLVE
  • Гибридное распараллеливание «Hybrid parallel»
    • Широкая применимость -> Работает для всех функций, поддерживаемых в режиме DMP
    • Поддерживается всеми платформами и библиотеками MPI
    • Снижает требования к памяти -> Запускайте более крупные проекты в кластере
    • Повышает масштабируемость -> Используйте больше ядер в вычислительных узлах

Гибридное распараллеливание снижает общие требования к памяти

Hybrid parallel - снижен объем памяти и требования к оборудованию (при том же количестве ядер)

  • Поддержка библиотеки MPI
    • Обновлена до Intel MPI 2019 Update 10 в Windows
    • Поддержка Intel MPI 2018 Update 3 в этом релизе для Linux не изменилась (по умолчанию)
    • Добавлена поддержка Intel MPI 2019 Update 12 для Linux (-mpi intelmpi2019)
    • Поддержка Open MPI v4.0.5 в Linux в этом релизе не изменилась
    • Поддержка Microsoft MPI v10.0 в Windows в этом релизе не изменилась

Улучшенное масштабирование распределенного решения Ansys

  • Значительно более высокая производительность и меньшие требования к памяти и записи-чтению, когда в модели присутствуют уравнения ограничений и/или связи
    • Матрица (файл .full) более эффективна в отношение занимаемого места
    • В основном влияет на разреженные прямые решатели и связанные с ними собственные вычислители (Block Lanczos, Subspace и т. д.)
    • Симметричные матрицы, поддерживаются в 2021 R2
    • Несимметричные матрицы поддерживаются в 2022 R1

Параметры решения:

  • 5,6 миллиона степеней свободы; разреженный решатель
  • Нелинейный статический анализ, включающий контакт, уравнения связей, несимметричные матрицы
  • Linux-кластер; каждый вычислительный узел содержит 2 процессора Intel Xeon Gold 6148 (40 ядер), 384 ГБ ОЗУ, SSD, Mellanox Infiniband, CentOS 7.6

Улучшенное масштабирование при большем количестве ядер

Уменьшение использования памяти при увеличении количества ядер

 

 

MAPDL Нелинейная адаптивность (NLAD)

Нагрузки и ограничения на исходную сетку с несколькими шагами нагружения для нелинейного адаптивного перестроения сетки

  • Мотивировано проблемами применения нагружения и граничных условий для последовательных конфигураций сетки в рамках нелинейной адаптивности
  • Опция улучшена, чтобы поддерживать нагружение давлением
  • Обеспечивает удобный и простой рабочий процесс
  • Расширены возможности проведения нелинейного анализа больших деформаций
  • Поддерживаются все нагрузки и граничные условия
  • Надежная и точная передача нагружения от исходной сетки к текущей сетке даже при больших деформациях

Композитные материалы

Импорт соединений:

  • С модулем «Injection Molding Data», вы можете импортировать результаты «Weld Lines» из Moldex3D® и Moldflow®
  • Вы можете сопоставить линии соединений с именованными наборами на основе элементов в Mechanical. Вы можете использовать их для визуализации и постобработки, а также для назначения ухудшенных свойств материала
  • Weld Line Angle импортируется и отображается как данные материала

Ansys Composite PrepPost:

Несвязанные входные параметры:

  • Новый тип параметра Unbound Input, который не связан с объектом ACP
  • Его можно использовать для любой параметризации или настройки
  • В основном этот тип параметра используется в сочетании с новым объектом Python Script
  • Поддерживается Ansys Workbench

Новый объект Python Script

  • Объект «Script» позволяет выполнять произвольный код Python
  • Режим «Update Mode» определяет, когда запускается код:
    • Либо как часть логики обновления ACP (on triggers)
    • или перед каждым обновлением (always)
    • или запускается вручную (manual)
  • Случаи применения:
    • Комплексная параметризация
    • Настройка и автоматизация моделирования укладки в ACP Pre
    • Реализация пользовательских функций постобработки в ACP Post

Для примера показана последовательность действий для параметризации покрытия слоя (независимо от CAD геометрии)

Визуализация:

  • Новые параметры для настройки отображения ориентации волокон
    • Масштабируйте векторы
    • Установите количество отображаемых векторов
  • Отображение с разных сторон сетки!

Ply Book

  • Ply Book позволяет создавать отчеты для производства
  • Улучшения в различных областях
    • Настройка
    • Новая автоматическая визуализация розеток (справочных систем координат)
    • Новый предварительный просмотр в реальном времени
    • Новые возможности экспорта PDF
  • Новая визуализация также улучшает читаемость Ply Book

Прочие улучшения

  • Пользовательские результаты
    • Пороговое значение для контуров, чтобы скрыть значения выше или ниже
  • Скрипты и помощник Python для пользователей
    • Новые примеры для начала работы со скриптами
    • Помощник построения контура распределения материалов (см. пример)
    • Помощник расчета разрушения материала

Топологическая оптимизация

Экспорт параметров - эта новая функция позволяет пользователям визуализировать результаты (деформация, напряжение, собственная форма и т. д.) окончательной конструкции, давая возможность быстро изучить и проверить механическое поведение.

Дополнительный критерий: максимальное главное напряжение:

  • Максимальное главное напряжение доступно вместе с напряжениями по Мизесу
  • Доступно для оптимизации топологии (SIMP или Level-Set) формы и структуры

Может использоваться как цель или как ограничение

 

Пользовательские критерии:

С 2021 R1 была введена новая возможность для создания определяемого пользователем критерия в восходящей системе статического линейного анализа. Этот критерий (основной/составной) затем может использоваться как цель или ограничение в последующей топологической оптимизации.

Эта функция была расширена:

  • Новый базовый результат: перемещение, вращение, сила реакции или момент реакции
  • Новый выбор: удаленная точка или граничные условия (например, удаленная сила, момент, удаленное перемещение)

Пользовательские критерии также были введены в модальный анализ:

  • Одночастотный критерий, который направлен на контроль i-й собственной частоты, представляющей интерес
  • Критерий робастной частоты, который направлен на управление i-й собственной частотой, представляющей интерес, при эффективной обработке пересечения форм

Workbench Additive

В Mechanical Workbench реализовано моделирование процессов прямого лазерного наплавления (DED). Прогнозирование макроуровневых температурных искажений и напряжений в деталях, чтобы предотвратить ошибки печати, и предоставление данных для улучшения конструкций при аддитивном производстве, включая ориентацию деталей и порядок печати.

Улучшения упрощенного моделирования термообработки (температура релаксации)

  • Обнуление упругой, пластической деформации, напряжений
  • Термическая обработка платформы

Импорт моделей поддержек из САПР

  • Поддержки, созданные с помощью инструмента Additive Prep SpaceClaim, теперь автоматически импортируются в Mechanical, это устраняет необходимость в экспорте поддержек вручную

Это также упрощает рабочий процесс при переходе к Mechanical из Additive Prep для выполнения AM-моделирования

 

Прочие улучшения

  • Более плавный перенос поддержек с Additive Prep в Workbench/Mechanical
  • Новый материал!
    • 17-4PH добавлен в Additive Science (нержавеющая сталь)
  • Настраиваемые системы анализа аддитивного производства (AM)
    • Пользовательские системы автоматически загружают образцы материалов AM и добавляют объект AM Process в Mechanical
  • Распараллеливание: решатель 2D-микроструктуры в Additive Science
    • Распараллеливание всех основных компонентов решателя
  • Улучшения MAPDL

 

Добавить комментарий

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии