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结构仿真 | Ansys Mechanical 2023 R1版本的五大新功能

发布日期:
2023-07-25

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Ansys Mechanical每年都会持续发布新功能,拓展结构分析的边界,凭借人工智能/机器学习(AI/ML)在资源预测、形貌优化等领域的不断发展,该新版本软件使您能够执行更准确、更高效和可定制的结构仿真分析。


Ansys 2023 R1重点推出了相关增强功能,使您能够使用Mechanical实现更高效、更准确的有限元分析(FEA)仿真,包括:

  • 基于几何结构的重新关联(GBA)

  • 保留几何的网格自适应(GPAD)

  • 计算资源预测

  • 形貌优化

  • 接触设置




1

基于几何结构的重新关联(GBA



Mechanical凭借其能够通过网格划分、设置和求解来处理底层几何结构而闻名业界。老用户可能知道,在编辑几何结构时,Mechanical中的关联性可能会丢失,并且此前在Mechanical中定义的设置会变为未定义的状态。Ansys Workbench虽然具有在几何结构改变后重新关联模型设置的功能,但该过程并非总是万无一失。


如今,当改变几何结构后,您再也不会看到模型树上因为失去关联性而挂满了一连串的问号。在Ansys 2023 R1版本中,您可以高效地编辑模型,并使用新的作用域向导工具自动检测和重新设置作用域。


现在,当您将更新的模型导入回Mechanical时,几何结构中改变的部分将会根据关联性进行着色。然后,您可以通过列表来可视化已重新关联和未关联的项:已被查找到并重新关联的项显示为绿色,具有多个匹配的项显示为黄色,无法自动重新关联的项则显示为红色。


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2

保持几何结构的网格自适应性(GPAD



您是否也有过类似的经历:需要在Mechanical中求解一个复杂模型,但您并不熟悉该模型或事先不了解会产生危险应力和应变的区域?在过去,我们有两种方法可以解决此问题:

  1. 第 一种是生成较粗疏的网格,求解模型,并在重要区域细化网格;

  2. 第二种是从一开始就生成过度细化的网格,以准确捕获重要区域。


我们知道这些方法可能非常耗时,因此我们推出了一项新功能来提高耐久性研究的效率。保留几何结构的网格自适应(GPAD)这一新功能,不仅消除了对初始网格过度细化的需要,而且避免了对网格尺寸大小的猜测。


通过GPAD,您可以使用较粗的网格开始仿真,并且在求解模型时,求解器会监控区域中的数量信息(如应力变化),并自动细化网格。网格的细化并非基于此前求解的粗糙网格,而是通过将网格与底层计算机辅助设计(CAD)相匹配来实现,以更接近模型的真实形状。由于网格重划分发生在求解阶段,所以它可以提高准确性,同时无需耗费大量的计算资源。


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3

计算资源预测



由于存在不同类型的单元、材料、接触、接头、边界和载荷条件等因素,FEA仿真的规模和复杂性日益增加。与此同时,无论是在本地还是在云端,高性能计算资源的使用都在呈指数级增长。在这个阶段了解硬件要求,如内存和中央处理器(CPU)的数量,就非常重要。

极大扩展性所需的理想CPU数量至关重要,这有助于提高时间和成本效率。现在,计算资源预测的增强功能使您能够在求解之前,就可预测所需的内存、求解时间和求解器的扩展性能,从而解决此问题。


资源预测使用基于ML的算法来预测复杂仿真模型所需的内存和求解时间。该算法可对此前已求解的仿真的数百万个匿名数据点进行分析,并将该数据与用户求解的模型进行比较,以得出所需的预测结果。此功能可与具有迭代和直接求解器的线性静态和模态分析配合使用,并提供多达32个内核的扩展性能(从Ansys 2023 R1开始)。


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4

形貌优化



Mechanical中已逐步集成了参数研究、拓扑优化、点阵优化和形状优化等多种不同的优化技术。在2023 R1版本中,我们推出了一项被称为形貌优化的新功能。


装配式结构设计的性能在很大程度上取决于其自身的重量,尤其是在该结构承受动态载荷时,因此轻量化至关重要。对于薄壁结构,我们无法应用拓扑优化,而且使用其它方法寻找解决方案的效率更低——尤其是当我们具有装配和设计约束时。


而形貌优化非常适合这类情况,我们无需更改设计的厚度或形状,仅使用自由变形方法即可确定网格节点的理想位置。我们还可以使用不同的控件来确保设计的可制造性。这种方法有助于改善噪声、振动和声振粗糙度(NVH);疲劳;碰撞性能;和/或减轻结构的重量。


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5

接触设置




对于汽车行业用户来说,白车身(BIW)仿真的接触设置可能是一个非常繁琐的过程。这主要是因为这些BIW仿真涉及各种复杂的特征和许多不同的接触类型,包括粘合剂、焊接、铆接等。在过去创建多个接触需要大量的手动设置,以便用户可以在正确的壳体表面上设置接触。


2023 R1版本的功能增强现在可通过指明目标表面(实际上是双面)来简化设置。它同时考虑了正、负法向目标表面,并且无需创建多个接触定义。


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