Новые возможности ANSYS Mechanical R19

Аватар пользователя Sergey Khrulev
2 1914

Вашему вниманию традиционно предлагается обзорная статья по новым возможностям свежего релиза - ANSYS Mechanical R19. Поговорим о самых важных и полезных нововведениях ANSYS в области механики.

Новые возможности

  1. Механика разрушения

В версии 19.0 в программу введен новый метод моделирования роста трещины под названием S.M.A.R.T. (Separating, Morphing, Adaptive и Re-meshing Technology). Технология работает как в случае статического роста (КИН или J-интеграл), так и в случае усталостного (закон Пэриса) развития трещины.  Поддерживаются все три вида трещин в Mechanical (Semi-elliptical, Arbitary и Pre-meshed), но только первого типа (отрыв).

Рисунок 1. Моделирование роста трещины

  1. Акустика

В области акустики добавлена возможность задания условия поглощения PML на домен любой геометрической формы.

Рисунок 2. PML регион произвольной формы

Кроме того, в новой версии, в основной функционал из ACT перекочевала Transfer Admittance Matrix (матрица полной проводимости), а также результаты в дальнем поле и между портами.

Рисунок 3. Результаты в дальнем поле

  1. Топологическая оптимизация

Новый релиз принес с собой также нововведения в области топологической оптимизации. В версии 19.0 при проведении топологической оптимизации можно учесть инерционные и тепловые нагрузки.

Рисунок 4. Расчет топологической оптимизации с учетом тепловой нагрузки

Кроме того, теперь расчет топологической оптимизации можно проводить через RSM на кластерах Windows и Linux, а также добавлять к проекту нескольких производственных ограничений одновременно.

В настройки расчета добавлен штрафной коэффициент по жесткости получаемого результата. 

Рисунок 5. Штрафной коэффициент в расчете топологической оптимизации

Кроме того, в новой версии появилась опция автоматического создания системы проверочного расчета (Static Structural) на схеме проекта Workbench. Постоянные обновления одних и тех же ячеек вам больше не потребуются.

  1. Small Sliding контакт

Улучшена производительность и расширена область применения, представленного в версии 18.2 Small Sliding контакта. Идея нового алгоритма в том, чтобы создать возможность для ограниченного перемещения контактного узла, относительно соответствующего ему целевого, без регулярного установления контакта на каждой итерации. Таким образом, он позволяет учитывать некоторое скольжение, оставаясь при этом в рамках линейного контакта (рисунок 6).

Рисунок 6. Small Sliding контакт

Кроме того, контакт теперь можно создавать между несколькими балочными телами, а также добавлено несколько прочих улучшений: новая модель расслоения Power Law Debonding Model для разрушения смешанного типа, опция ортотропного трения с фиксированной системой координат, закон вязкого трения для стационарного состояния качения.

 

Удобство использования

  1. Лицензирование

Число доступных ядер в лицензиях Mechanical Enterprise, Mechanical Premium и Mechanical Pro возросло до 4х. Таким образом, конфигурация Mechanical Premium + 1 HPC pack сможет использовать максимум 12 ядер. Однако, это не распространяется на legacy лицензии (конфигурации, имевшие место до версии R17.0 – Structural, Multuphysics, Professional NLS и т. д.), а также на DesignSpace – в данных продуктах по-прежнему доступно только два ядра. Кроме того, HPC паки теперь работают одновременно с продуктами механики, гидрогазодинамики и электроники. 

  1. Clipboard панель

Новая панель Clipboard - это ряд опций, позволяющих создавать, изменять, добавлять, и перезаписывать выборки геометрических объектов в буфере обмена для временного сохранения. Таким образом, к некоторой наиболее интересной выборке всегда можно быстро обратиться.

Рисунок 7. Панель Clipboard

  1. Именованные наборы

В работу с именованными наборами добавлен ряд возможностей по включению граней элементов. Опция Element Face в Entity Type теперь обладает новыми критериями: 

    • Normal. Включает все грани элемента, где направление нормали совпадает с выбранной осью
    • Location X, Location Y, и Location Z. Включает все грани элемента, где положение центра грани совпадает с введенным значением.
  1. График Material Plot

Это новый объект интерфейса, позволяющий визуализировать распределение свойств материала на выбранной геометрии.

Рисунок 8. График распределения материалов

  1. Работа с результатами

Новая опция контекстного меню по сути позволяет отображать фиксированной пробой не только глобальный минимум/максимум, но также и несколько локальных.

Рисунок 9. Локальные максимумы

В 19й версии значительно упрощена процедура чтения файлов с результатами – больше не требуется иметь файл с ошибками (.err), достаточно только файлов с результатами (.rst или .rth). Более того, в случае с решением задачи в параллельном режиме загружать можно не только готовый «собранный» общий файл с результатами, но и его отдельные фрагменты.

Новая опция On Demand Stress/Strain позволяет вычислять напряжения и деформации без записи в итоговый файл с результатами.

Рисунок 10. Использование опции On Demand Stress/Strain

  1. Настройки сетки

В области создания сетки также представлен ряд нововведений. Для упрощения процесса построения сетки в задачах механики изменено расположение некоторых опций в окне свойств ветви Mesh.

В новой версии существенно улучшена работа алгоритмов построения оболочечной сетки гекса сетки методом MultiZone.

Рисунок 11. Построение оболочечной сетки

Рисунок 12. Построение гекса сетки методом MultiZone

Кроме того, в версии 19.0 представлены новые типы декартовых сеток: ступенчатая и вписанная в тело. Первая крайне неточно описывает поверхности, но очень быстро строится и оптимально подходит для решения задач топологической оптимизации, а вторая будет полезна при решении задач явной динамики.

Рисунок 13. Ступенчатая декартова сетка

Физика

  1. Нелинейная адаптивность

В новой версии была улучшена опция нелинейной адаптивности – автоматического перестроения сетки в процессе решения нелинейной задачи. Теперь поддерживаются 10 узловые тетра элементы (Solid 187 и Solid 227), сочетание нескольких критериев перестроения в одной опции, а также учет проникающего давления среды. Кроме того, в целом повышено качество сетки, после перестроений.

Рисунок 14. Моделирование процесса выдувания стекла при помощи опции нелинейной адаптивности сетки

  1. External Model

В новой версии список величин, которые можно загрузить через External Data пополнился граничными условиями и предварительной затяжкой болта (Bolt Pretension).

Рисунок 15. Импорт граничных условий

 

Рисунок 16. Импорт затяжки болта

  1. Мультифизика

В версии 19.0 появилась новая архитектура для одностороннего расчета взаимодействия текучей среды и конструкции (1 way-FSI), основанная не на CFD-Post.

Рисунок 17. Новая настройка 1-way FSI расчета

Элементы для связанных расчетов (22x coupled-field elements) теперь поддерживают связанное решение и тепловых и прочностных задач с учетом магнетизма (поддержка магнитных степеней свободы).

Условие поглощения волн PML теперь применимо также и к задачам на пьезоэлектрический эффект.

Рисунок 18. Пьезоэлектрическая область PML

Прочее

  1. Композитные материалы

В новой версии появилась возможность использования External Data для импортирования пространственных полей свойств материала по элементам, узлам или слоям.

Выкладку композитного материала оболочечной модели теперь можно передавать на подготовленную заранее Solid сетку, что упрощает ряд ситуаций, когда нет возможности создать такую модель в ACP стандартным способом (выдавливание).

Рисунок 19. Схема проекта с использованием сторонней solid сетки

В версии 19 добавились новые модели материалов для ANSYS Composite Cure Simulation: AVRAMI (уравнение кинетики отверждения Ерофеева) и вязкоупругое поведение через ряды Прони.

  1. Рождение и смерть элементов

Опции «рождения» (активации) и «смерти» (деактивации) элементов и контактов теперь интегрированы в Mechanical в виде отдельных объектов интерфейса. Для реализации данных опций больше не требуется ввода командных вставок.

Рисунок 20. Опции рождение и смерти элементов и контактов в дереве проекта

  1. Динамика

Версия 19.0 привнесла в расчеты явной динамики то, чего многие уже очень давно хотели -  наконец-то в модуле Explicit Dynamics стало можно задавать шарниры и точечные массы. Все сопутствующие шарнирам объекты (Joint load, stops, locks, restitution) также теперь доступны в явной динамике.

Мастер дроп тестов, представленный в предыдущей версии теперь может работать не только с Explicit Dynamics, но и с Workbench LS-Dyna.

Рисунок 21. Мастер дроп тестов

Пользователи LS-Dyna также будут рады наконец-то добавленной в новой версии возможности импортировать входной k-файл извне в Workbench.

Рисунок 22. Импорт входного файла LS-Dyna через External Data

В области функционала динамики жестких тел была улучшена производительность решателя при учете трения в шарнире – переходе от трения покоя к трению скольжения, а также при работе с большими областями контакта в модели. Данные нововведения будут крайне полезны всем желающим строить упруго-массовые модели транспортных средств в ANSYS Rigid Body Dynamics.

В области линейной динамики можно отметить появление нового элемента Bushing Element COMBI250 и возможности проведения совместного виброакустического расчета с учетом циклической симметрии.

Рисунок 23. Циклическая симметрия в виброакустическом расчете

  1. Решатель и технология элементов

В новой версии добавлен алгоритм интегрирования по времени Backward Euler time integration для нестационарных расчетов Transient Structural, обладающий более устойчивой сходимостью благодаря высокому уровню численного демпфирования.

Элементы армирования в новой версии поддерживают базовые элементы высокого порядка (SOLID186, SOLID187, SHELL281), а также возможность работы с плоским напряженным состоянием.

В версии 17 была введена DMP версия Block Lanczos, но поддерживалась она только в модальном анализе.  В версии 19, DMP версия Block Lanczos теперь может быть использована также для расчета потери устойчивости (ANTYP,BUCKLE и BUCOPT,LANB).

Переход от 2D к 3D расчету (MAP2DTO3D) теперь также поддерживает распределенные вычисления.

Подмоделирование было последним типом расчета, который не поддерживался распределенными вычислениями ANSYS.  В версии 19, распределенный ANSYS теперь можно использовать для расчета подконструкции (включая метод суперэлемента).

Файлы результатов распределенного решения теперь объединяются прямо в процессе, «на лету». Также в новой версии существенно улучшена масштабируемость – некоторые задачи можно распределять более чем на 3000 ядер.

Рисунок 24. Сравнение производительности разных версий

 

Комментарии

Аватар пользователя rgm54

Какие возможности появились в новой версии для моделирования и расчета эффекта памяти формы для полимерных композитных материалов

Аватар пользователя Sergey Khrulev

Здравствуйте.
Никаких. Все нововведения 19.0 в ACP и Engineering Data никак не связаны с эффектом памяти формы.
Для эффекта памяти формы по-прежнему есть две модели материала: Superelasticity и Shape memory Effect.

Добавить комментарий

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии