Новые возможности ANSYS Mechanical 2022 R1. Часть 3

В третьей части обзора новых возможностей Ansys 2022 R1 мы рассмотрим новые возможности Ansys Meshing, SpaceClaim Meshing и модуля External Model.

Начнем с нововведений, касающихся Ansys Meshing.

Ansys Meshing

Операция Pull 

В версии 2022 R1 стала доступна новая операция редактирования сетки Pull (Line Coating), которая позволяет создавать линейные тела Line Coating, используя ребра 2D-осесимметричных тел. Узлы созданного тела Line Coating при этом будут общими с узлами нижележащих элементов. 

Рисунок 1. Создание тела Line Coating с помощью операции Pull (Line Coating). 

В предыдущем релизе операция Pull (Extrude), позволяющая протягивать грани объемных элементов с объединением узлов работала только для элементов первого порядка. Начиная с версии 2022 R1 эта операция работает и для элементов второго порядка (со срединными узлами). 

Рисунок 2. Протягивание граней объемных элементов с объединением узлов. 

Функция Batch Connections 

Добавлена опция Triangle Reduction позволяющая контролировать количество треугольников в четырехугольной сетке для опции Batch Connections: 

• None  
• Conservative (по умолчанию) 
  • Убираются треугольники возле краев оболочки 
• Aggressive 
  • Убирается как можно больше треугольников, иногда в ущерб качеству 

Рисунок 3. Пример сокращения числа треугольных элементов с помощью опции Triangle Reduction. 

Weld Meshing

Инструмент создания сетки для сварных швов Weld получил ряд улучшений, большая часть которых связана с удобством использования. Например: 

• Сварные швы теперь отображаются синим, желтым и красным цветами в зависимости статуса. Синим цветом выделяются швы без ошибок, желтым - с предупреждениями, красным - с сообщениями об ошибках. 
• В контекстное меню графики добавлена опция Zoom to Weld, которая позволяет приблизить камеру к сварному шву 
• Точки вдоль ребер представляют размер сетки вдоль линии 
• Чтобы элементы сварных швов и зон термического влияния отображались как сплошные, а другие элементы стали полупрозрачными – включите опцию Show Mesh 
• При выборе объекта Weld в дереве соответствующее тело сварного шва будет выделено в рабочем окне
• Добавлены критерии выбора элементов зон термического влияния (HAZ) для создания именованных наборов 

Рисунок 4. Сварные швы теперь отображаются синим, желтым и красным цветами в зависимости статуса.

Кроме того, добавлена возможность скриптинга и записи действий, связанных с рабочим листом Worksheet. Все операции редактирования рабочего листа, теперь могут быть записаны для автоматизации.  

Например, в настоящий момент, одновременное редактирование нескольких ячеек рабочего листа невозможно. Новая возможность скриптинга может помочь обойти это ограничение. Ниже приведен фрагмент кода, показывающий, как можно изменить высоту смещенного слоя (Offset layer height) для строк 2 и 6: 

current_indices_test = [1, 2, 3, 4, 5] 

weld_1380 = DataModel.GetObjectById(1380) 

weld_1380.SetWeldWorksheetOffsetLayerHeight(current_indices_test, 4) 

Метод MultiZone 

Новая опция Split Angle обнаруживает «перекошенные» блоки и автоматически исправляет их для получения более качественной блочной сетки. Снижая необходимость использования CAD-систем для ручной декомпозиции геометрии. Опция Split Angle включена по умолчанию для метода MultiZone и Explicit Physics Preference. 

Рисунок 5. Примеры использования опции Split Angle. 

Рисунок 6. Пример улучшенной автоматической декомпозиции для метода MultiZone. 

Улучшены методы построения сетки по умолчанию для цилиндров, окружностей и сфер.

Рисунок 7. При добавлении настройки Face Meshing сетка O-Grid строится автоматически без необходимости декомпозиции.

Рисунок 8. Пример сетки для двух соприкасающихся сфер. Метод MultiZone используется с настройками по умолчанию. 

Улучшены методы построения гексаэдрической сетки для простых форм.

Рисунок 9. Пример сетки O-Grid более предпочтительной для явной динамики. 

Прочие улучшения

Повышена надежность метода Patch Conforming Tetrahedrons. В предыдущих версиях увеличение допуска для удаления мелких особенностей геометрии могло вызывать нестабильную работу алгоритмов построения сетки. В версии 2022 R1 было внесено множество улучшений, связанных с методами исключения мелких особенностей геометрии, что часто требуется для задач явной динамики. 

Рисунок 10. Сравнение результатов удаления мелких особенностей геометрии в версиях 2021R2 2022R1.

Для визуализации проблемных областей стало возможным использовать рабочий лист Worksheet, традиционно применяемый для создания именованных наборов. Новые инструменты для поиска проблем доступны при выборе действия Diagnostics и могут использоваться, например, для поиска мелких особенности геометрии, которые были исправлены на уровне сетки. Опции, доступные в 2022 R1: 

• Mesh Element: 
  • Intersecting surface mesh failures 
  • Free edge mesh  
  • Sharp angle 
  • Body Interference 
• Topology 
  • Defeatured Faces  

Рисунок 11. Пример поиска несвязанных на уровне сетки поверхностей. 

Метод Body Fitted Cartesian теперь поддерживает локальную настройку размера элемента Edge Sizing. 

Автоматическое обнаружение отверстий и скруглений Feature Detection теперь работает и для объемных тел и позволяет задать локальную настройку Mapped Mesh для построения структурированной сетки. 

Рисунок 12. Пример использования инструмента Feature Detection.

Сетка для задач явной динамики

Для опции физики Explicit изменились настройки по умолчанию, что позволяет получить более равномерную и гладкую поверхностную треугольную сетку. Так же установлено целевое значение для соотношения сторон Aspect Ratio.

Рисунок 13. Пример построения сетки для сложной геометрии велосипедного шлема с настройками по умолчанию для опции физики Explicit.

Тонкостенные тела

Разбиение тонкостенных тел объемными элементами всегда было проблемой. Основной задачей было избежать очень больших соотношений сторон элементов без значительного увеличения числа элементов. С новой опцией Proximity Gap Factor теперь можно контролировать размер сетки для тонкостенных частей конструкции.

Рисунок 14. Пример использования настройки Proximity Gap Factor(PGF).

SpaceClaim Meshing 

Добавлен новый метод построения сетки ThinSweep. Он позволяет строить блочную сетку для тонкостенных конструкций. Для построения сетки требуется задать число разбиений по толщине и, опционально, толщину детали (для деталей с переменной толщиной, нужно указать значение Thickness больше, чем максимальная толщина) 

Рисунок 15. Применение метода ThinSweep для тонкостенной детали. 

В локальных настройках сетки появилась новая опция Prime, позволяющая указать базовую поверхность для построения сетки.  

Рисунок 16. Выбор базовой поверхности в локальных настройках сетки. 

Для задач явной динамики добавлена новая опция физики Explicit в выпадающем меню в которой определены целевые значения характеристической длины (Characteristic Length) для большей однородности сетки.  

Рисунок 17. Сравнение влияния опций физики Structural и Explicit на сетку.

Постобработка и графика 

Python Result 

Новый объект результатов Python Result позволяет обрабатывать и выводить данные с помощью скриптов на языке IronPython, основываясь на наборе инструментов постобработки Data Processing Framework (DPF). При добавлении объекта Python Result создается скрипт по умолчанию, который можно отредактировать и использовать для обработки результатов. В документации приведены примеры использования: https://ansyshelp.ansys.com/account/secured?returnurl=/Views/Secured/corp/v221/en/wb_sim/ds_python_result.html

Рисунок 18. Пример использования Python Result. 

Path Results 

Расширены возможностей Path Results для моделей с условиями симметрии. При добавлении результатов по пути для модели с условием симметрии, модель будет достроена до полной, а результаты отобразятся везде, где путь пересекается с полной моделью. 

Поддерживаемые условия симметрии: 

• Cyclic 
• Pre-meshed cyclic 
• General Axisymmetric 
• Multi-stage cyclic 

Рисунок 19. Вывод результатов по пути для модели с условием симметрии.

Probe 

Несколько обновлений, относящихся к аннотациям и пробам: 

• Новый столбец Сolor позволяет настраивать цвета аннотаций и проб. Чтобы изменить цвет, дважды щелкните по ячейке Сolor и выберите новый цвет во всплывающем окне 
• Новый столбец Show Always позволяет включать отображение аннотаций вне зависимости от выбранного объекта в дереве проекта 
• Теперь, если результат probe привязан к узлу, то в таблице будет показан номер этого узла 

Рисунок 20. Пример отображения аннотаций и проб.

Accelerated Animation 

Опция ускоренного создания анимации Accelerated (Beta), появившаяся в предыдущем релизе теперь является методом создания анимации по умолчанию, там, где это возможно, и поддерживает визуализацию контуров элементов сетки и пружин. 

Кроме возможности получить результат намного быстрее с меньшими затратами памяти, вы теперь можете во время создания анимации вращать модель, так как пользовательский интерфейс не блокируется в отличие от стандартной анимации. 

Рисунок 21. Пример ускоренной анимации.

Настройка отображения угла грани (Face Angle)

Позволяет задать настройку отображения, чтобы лучше сохранить грани при отображении недеформированного каркаса вместе с контурными результатами. Значение по умолчанию, 120 градусов и может быть задано в диапазоне от 0 до 180 градусов.

Рисунок 22. Пример отображения каркаса. Сверху недеформированный каркас отображается с недостающими ребрами из-за нехватки максимального угла грани в 120 градусов. Внизу Недеформированный каркас отображается целиком при заданном максимальном угле грани в 130 градусов.

Модуль External Model

Несколько нововведений модуля импорта сторонних моделей External Model в версии 2022 R1:

• Добавлено распознавание ключевого слова *HYPERELASTIC из ABAQUS
• Появилась поддержка Bolt Pretensions для балочных элементов *PRE-TENSION SECTION из ABAQUS
• Для импортированных граничных условий теперь доступны новые свойства:
  • Surface Loads теперь имеет 2 новых свойства в поле «Applied By»: Surface Effect и Direct.
  • Для Nodal Loads и Constraints доступно новое свойство Definition >> «Applied By»: Program Controlled, Direct, Components
• Импортированные тела именуются с использованием имен под ключевым словом *PART из k-файла.