Ansys Mechanical – nowe funkcje w wersji 2024 R2

Czy kiedykolwiek miałeś wrażenie, że przygotowanie siatki do analiz elementów skończonych jest jak próba przekonania kota do kąpieli? Mamy dla Ciebie dobrą wiadomość! Najnowsza wersja Ansys przynosi wiele nowych funkcji i usprawnień, które sprawią, że ten proces stanie się bardziej przyjazny i precyzyjny. A teraz przejdźmy już do bardziej poważnych tematów…

Dzięki nowym możliwościom w zakresie meshingu, optymalizacji strukturalnej oraz analiz dynamicznych i akustycznych, praca z Ansys jeszcze nigdy nie była tak wydajna i przyjemna. Oto przegląd kilku z najważniejszych nowości.

Spis treści

1. Nowości w siatkowaniu
2. Optymalizacja topologiczna
3. Nowy warunek brzegowy
4. Nowe opcje importu
5. Nowości w solverach
6. Modelowanie pęknięć
7. Nowy dodatek
8. Podsumowanie

Nowości w siatkowaniu

Wersja 24 R2 wprowadziła nowe możliwości poprawy jakości siatki w cienkich sekcjach modelu. Opcje dostępne w poprzednich wersjach wyłącznie dzięki funkcjom Beta, pozwalają teraz metodzie Patch Conforming na uzyskanie jeszcze lepszej jakości siatki przy zachowaniu co najmniej 2 elementów po grubości. Wszystko to dzięki zakładce Refinement Options (rys. 1).

Warto również wspomnieć o obiekcie Geometry Fidelity, którego wykorzystanie pozwala na lepsze zapanowanie nad problematycznymi obszarami (rys. 2).

Rozszerzone zostały opcje mapowania siatki, dzięki czemu użytkownik jest w stanie zapanować nad przejściami między różnymi rozmiarami elementów. W dostępnych opcjach znalazły się ponadto specjalnie przygotowane podziały pomocne w przypadku geometriach, takich jak koło lub różne jego wycinki (rys. 3).

Metoda MultiZone jest teraz w stanie automatycznie wykryć cienkie ciała i zastosować dekompozycję ThinSweep. Warto tutaj natomiast wspomnieć o kompletnie nowym rodzaju dekompozycji, jakim jest Medial Axis. Funkcja ta dostępna jest jednak jak na razie wyłącznie z poziomu opcji Beta (rys. 4).

Metoda Automatic (PrimeMesh) została zintegrowana z operacją automatycznej naprawy topologii. Pozwala to na automatyczne usunięcie drobnych cech geometrii w przypadku powłok (rys. 5).

Nowe ustawienia pozwalają na lokalną kontrolę naprawy topologii oraz agresywną zmianę cech dla lepszej jakości siatki. Metoda ta wspiera teraz również zagęszczanie siatki względem Body of Influence (rys. 6).

Zmianie uległa detekcja spoin – natywną opcją zostało Mesh Independent Welds. Wprowadzono nowe ustawienia tolerancji kątów spoin pachwinowych oraz dodatkowe ustawienia spoin doczołowych. Rozszerzono definicję plików spoin – plik eksportu wspiera teraz zamknięte pętle spoin oraz zawiera dodatkowo jednostki. Dodano też nowe opcje pozwalające na wybór przejścia pomiędzy warstwami elementów quad (rys. 7) pozwalające na poprawienie jakości elementów w krytycznych regionach.

Jedna z nowości na pewno zainteresuje osoby zajmujące się analizami w środowisku LS-Dyna. W Mechanicalu pojawił się obiekt Body Merge pozwalający na łączenie wielu ciał geometrycznych w jedno (rys. 8). Pozwoli to na uproszczenie modelowania skomplikowanych geometrii.

Optymalizacja topologiczna

Metoda optymalizacji topologicznej Mixable Density, bazująca na analizie Harmonic Response, umożliwia użycie wyników przemieszczenia, prędkości i przyspieszenia jako kryteriów optymalizacji. Ulepszona została interpolacja materiałów, co pozwoliło na wyeliminowanie niepoprawnych postaci drgań własnych w analizach modalnych. Ponadto dodane zostały kryteria naprężeń, takie jak Von-Mises, maksymalne naprężenie główne czy też lokalna energia odkształcenia.

Nowe opcje kontroli globalnych i lokalnych naprężeń umożliwiają precyzyjną optymalizację w wybranych przez nas regionach. Dodane zostało ograniczenie ekstruzji, które zapewnia kształtowanie w wybranej przez nas płaszczyźnie, naśladując tym samym deformacje dwuwymiarowe.

Nowe ograniczenie, Complexity-index, pozwala kontrolować złożoność projektowanego kształtu (rys. 9). Umożliwia to uzyskanie łatwiejszych do wyprodukowania projektów, dostosowując poziom swobody procesu optymalizacji.

Nowy warunek brzegowy

Dostępne wcześniej wyłącznie z poziomu APDLa, Fluid Penetration Pressure (symulacja penetracji płynu lub powietrza w interfejsie kontaktowym), wprowadzone zostało jako nowy warunek brzegowy, dostępny teraz z poziomu GUI Mechanicala (rys. 10). Użytkownik ma możliwość regulacji parametrów, takich jak wartość ciśnienia oraz częstotliwość aktualizacji. Dodatkowo do poprawnej definicji wymagana jest decyzja użytkownika dotycząca uwzględnienia historii penetracji, czy też wskazania punktu startowego (rys. 11). W rezultacie pozwala to na dokładniejsze modelowanie interakcji płynu z konstrukcjami bez konieczności sięgania do skryptowania.

Nowe opcje importu

Nowe funkcje automatycznie konfigurują importowane z Rocky’ego obciążenia, takie jak konwekcje czy też siły (rys. 12). Znacznie upraszcza to proces wprowadzania danych przez użytkownika oraz pozwala zaoszczędzić cenny czas. Opcja ta jest domyślnie włączona, chętni natomiast zawsze mogą z niej zrezygnować w preferencjach Mechanicala (rys. 13).

Tym razem trochę z innego „morza”. Aqwa może teraz obliczać ciśnienia hydrodynamiczne na powierzchniach oraz obciążenia Morisona na ciałach liniowych –  wszystko to w domenie czasu. Nowe możliwości pozwalają na późniejsze mapowanie obciążeń na belki i rury w modelach przygotowanych w Mechanicalu.

Nowości w solverach

Do Nieliniowego Akustycznego Solvera (w Domenie Harmonicznej) wprowadzono równanie Westervelta, pozwalające na zamodelowanie nieliniowego zachowania fal dźwiękowych. Pozwala to na precyzyjne modelowanie zjawisk, takich jak generacja harmoniczna, wave steepening czy też formowanie szoków. Jest to kluczowe dla zastosowań w obrazowaniu medycznym, terapii i nieniszczących testach przemysłowych (rys. 14).

Nowe funkcje umożliwiają tworzenie superelementów wykorzystujących symetrię cykliczną (rys. 15) – dotyczy to przede wszystkim podejścia Multistage Workflow (MSOPT/CECYCMS). Dzięki wykorzystaniu Linear Perturbation Generation Pass obsługiwane są efekty prestressu. Z tak przygotowanych „klocków” korzystać możemy później w analizach statycznych, modalnych oraz harmonicznych.

Przygotowano nowe podejście pozwalające na usuwanie pojedynczych elementów podczas analizy. Rozwiązanie przeznaczone jest w głównej mierze dla przypadków, w których dotychczasowe podejście (EKILL) okazywało się niewystarczające. Połączenie siatki adaptacyjnej z opcją służącą do usuwania elementów pozwala na jeszcze lepsze odzwierciedlenie rzeczywistego zachowania (rys. 16). Wisienką na torcie może okazać się możliwość wstawiania kontaktu w powstające puste przestrzenie. Funkcja ta wspiera duże i małe odkształcenia nieliniowe w analizach 2D.

Modelowanie pęknięć

Skoro mowa już o adaptacyjnej siatce to warto wspomnieć trochę o technologii, która w głównej mierze na niej bazuje. Mowa tutaj o jednym ze sposobów modelowania pęknięć, a dokładniej o rozszerzeniu funkcjonalności wykorzystującej technologię SMART (Separating, Morphing, Adaptive, and Remeshing Technology). Jedna z nowości dotyczy bowiem dodatkowych funkcji wspierających aplikowanie ciśnienia na nowe powierzchnie pęknięcia podczas ich wzrostu (rys. 17).

Kolejna z nowości dostępnych teraz w GUI Mechanicala, czyli Crack Initiation, pozwala na inicjację pęknięcia po spełnieniu określonego kryterium maksymalnego naprężenia głównego. Obiekt inicjacji pęknięcia powinien być powiązany z obiektem SMART Crack Growth (rys. 18). Wyniki pęknięcia mogą być później wyodrębnione za pomocą narzędzia Fracture Tool.

Nowy dodatek

Nowy dodatek Restart Analysis umożliwia restartowanie analiz statycznych oraz analiz w dziedzinie czasu, bezpośrednio z poziomu środowiska Mechanical. Dzięki wprowadzonej funkcjonalności nowy system analizy może być restartowany z wybranego przez nas systemu bazowego. Takie podejście upraszcza zarządzanie złożonymi analizami oraz, co nieraz ważniejsze, pozwala zaoszczędzić cenny dla nas czas.

Podsumowanie

Najnowsza wersja programu Ansys wprowadza liczne usprawnienia i nowe funkcje, które znacząco rozszerzają możliwości narzędzia. Dzięki nowym opcjom meshingu, zaawansowanym metodom optymalizacji oraz ulepszonym funkcjom wielu typów analiz użytkownicy mogą teraz modelować oraz analizować jeszcze bardziej skomplikowane scenariusze z większą precyzją i efektywnością.

Autor: Marcin Dudała, MESco Sp. z o.o.

Przeczytaj również o zmianach w analizach elektromagnetycznych oraz CFD w Ansys 2024 R2.

Obserwuj nas w mediach społecznościowych i bądź na bieżąco