ANSYS

ANSYS - многоцелевой конечно-элементный пакет для проведения анализа в широком круге инженерных дисциплин (прочность, теплофизика, динамика жидкостей и газов и электромагнетизм).

 ANSYS предоставляет исчерпывающий инструментарий для углубленного анализа любых конструкций:

H-элементы: сосредоточенная масса, шарниры, пружина-демпфер, стержни, балки (в т.ч. криволинейные), мембраны, оболочки, деформ. тв. тело, осе-симметричные, суперэлементы, и пр. P-элементы: полиномиальные функции формы до 8-го порядка.

Статика (линейная и нелинейная).

Динамика (линейная и нелинейная, временная и частотная области):

- переходные процессы,

- гармонический,

- спектральный,

- случайные вибрации.

Собственные частоты, в т.ч. для преднапряженных конструкций.

Устойчивость по Эйлеру, и прямое решение задачи о закритическом поведении.

Материалы:

- изо-,орто-,анизотропные,

- линейно и нелинейно (гипер)упругие,

- вязкоупругопластичность,

- изотропное, анизотропное, кинематическое упрочнение

- скоростная чувствительность (пластичность + ползучесть),

- распухание,

- переменные характеристики: температурная, временная зависимость,

- пользовательские модели

 Контактные задачи (в т.ч. с учетом трения - совместная термо-механическая формулировка): узел в узел, узел в поверхность, поверхность в поверхность (абсолютно твердая и деформируемая)

Специальные возможности:

- рождение\смерть элементов,

- опция только растяжение\только сжатие для стержней и мембран,

- предварительное напряжение в стяжных элементах соединений (болты, ...)

- растрескивание в армированном бетоне

2-D, 3-D Механика разрушения:

 сингулярные элементы (автоматизированное построение), коэффициенты интенсивности, J-интеграл, расчет энергии раскрытия

 Усталостный модуль (Fatigue): мало- и многоцикловая усталость. Произвольные циклы и нагрузки (механические и тепловые), возможность прямого ввода коэффициентов концентрации напряжений и масштабных коэффициентов. 

Импорт напряжений в качестве преднапряженного состояния в текстовом формате из любой внешней программы и продолжение истории нагружения.

 ANSYS позволяет рассчитывать все три вида теплообмена в стационарной и нестационарной 1-D, 2-D, 3-D постановке: - Теплопроводность    - Конвекция    - Радиация

Задача может быть решена как в чисто тепловой, так и совместной постановке с электромагнитным, прочностным, гидрогазодинамическим расчетом (например, вихретоковый нагрев, температурные деформации и пр.). Типичные примеры приложений - двигатели внутреннего сгорания, турбины, теплообменники, насосы, компоненты электронных схем и пр. Связанные нелинейные задачи решаются сквозным счетом с использованием переменных во времени и температурозависимые свойства материала.

Нагрузки и граничные условия могут быть переменными, задаваемыми как таблично, так и функционально.

Теплопроводность: контактная, анизотропная. Конвекция при решении тепловой задачи представляется как г.у., прикладываемые к внешним поверхностям модели для определения тепловых потерь или притока тепла от окружающей среды. Лучистый теплообмен может происходить только между серыми диффузионными поверхностями. Степень черноты и коэффициент поглощения поверхности не зависят от длины волны при которой происходит излучение, но могут зависеть от температуры, т.е. степень черноты и коэффициент поглощения не зависят от направления излучения. Возможен расчет с учетом или без учета экранирования по-верхностей.

Специальные возможности: фазовый переход, внутренние источники тепла

Модуль ANSYS/Emag может быть использован для решения самого широкого круга задач, как в плоской (и осесимметричной), так и в объемной постановках. Несколько десятков типов конечных элементов, доступных для моделирования электромагнитных процессов позволяют решать задачи из следующих областей:

Электростатика. Нагрузки - распределение электрического потенциала или электрического заряда. Наряду с классическими граничными условиями могут быть использованы условия границы на бесконечности. Есть возможность расчета емкостей, как собственных, так и взаимных. Для задач электростатики могут быть использованы p-элементы с переменной степенью полинома функции формы (до 8-ой степени).

Магнитостатика. Источники - распределение магнитного потенциала (векторного или скалярного), плотность тока в объемном проводнике, ток в катушке индуктивности и постоянные магниты. В результате может быть получено распределение магнитного потенциала по объему модели, напряженности и индукции поля, магнитных сил и пр. Возможен расчет индуктивностей и взаимоиндуктивностей произвольного количества катушек.

Постоянные токи. Расчет распределения постоянного тока по объемному проводнику без расчета магнитного поля. Нагрузки - распределение электрического потенциала или произвольно приложенные постоянные токи. Этот режим удобен для «сквозного» решения тепловых задач с учетом теплового действия постоянного электрического тока.

Гармонический анализ. Есть возможность моделировать катушки индуктивности и проводники, нагруженные как источником тока, так и источником напряжения. При этом рассчитываются распределения индукции и напряженности поля, вихревых токов, магнитных сил, моментов и пр. Рассчитываются потери энергии в системе, в том числе за счет действия наведенных вихревых токов. При построении модели, так же как и в других типах анализа, могут быть использованы нелинейные и ортотропные материалы, элементы электрических цепей (CIRCUIT) и «бесконечные» элементы (INFIN).

Нестационарный анализ. Нагрузки изменяются по произвольным законам, определяемым пользователем. Возможен анализ нестационарных процессов в моделях с изменяемой в течение времени геометрией, в том числе и с перестроением сетки в непроводящих средах, для таких устройств, как электрические двигатели, электромагнитные клапаны, пускатели, контакторы, реле, датчики и пр.

СВЧ гармонические процессы. Использован волновой подход. Границы модели могут быть идеальными или не идеальными. Нагрузки - порты различных конфигураций: цилиндрические, коаксиальные, прямоугольные, как идеальные, так и с частичным пропусканием/отражением. Возможно задание удаленного источника с плоской волной в области модели. Доступен модальный анализ и расчет добротностей. СВЧ модуль может быть использован для расчета таких устройств как антенны, радары, волноводы, резонаторы, диэлектрические фильтры и пр

 Гидрогазодинамический модуль ANSYS/FLOTRAN предоставляет пользователю следующие возможности моделирования внешних и внутренних 2-D, 3-D течений

- Стационарные и нестационарные

- Сжимаемые и несжимаемые

- Ньютоновы и неньютоновы

- Ламинарные и турбулентные

    Модели турбулентности:

    - Standard k-epsilon,

    - Zero Equation (ZeroEq),

    - Re-Normalized Group (RNG),

    - k-epsilon due to Shih (NKE),

    - Non-linear of Girimaji (GIR),

    - Shih, Zhu, Lumley (SZL),

- Сопряженный теплоперенос

- Естественная конвекция

-          Вынужденная конвекция

Вязкие течения: модель Ньютона и неньютоновские

    Модели вязкости:

    - Power Law (полимеры, кровь)

    - Carreau (общего применения)

    - Bingham (суспензии)

    - Пользовательская модель

А также:

- Многокомпонентные течения

- Фильтрация и распределенные источники

- Жидкости со свободной поверхностью (2-D VOF) с учетом поверхностного натяжения

 ALE - процедура позволяет моделировать течения в подвижных границах. Присутствуют вращающиеся системы координат и циклическая симметрия. Получаемые поля результатов (давление, температура ...) могут быть использованы в качестве нагрузок для прочностного и др. расчетов

 Препостпроцессор ANSYS является законченным инструментом для создания, импорта, редактирования геометрических и сеточных моделей, постановки задачи, решения и визуализации, обработки и внешнего вывода результатов.

Геометрический моделлер позволяет внутренними средствами ANSYS создавать проволочные, оболочечные и твердотельные геометрические модели, а также обрабатывать импортированные (поддерживаются форматы: CATIA, ProE, UG, Parasolid, ACIS SAT, IGES). Экспорт геометрии: IGES.

Сеточный генератор позволяет создавать любые сетки как на основе геомет-рической модели, так и напрямую, а также импортировать и экспортировать готовые.

Внутренний язык программирования APDL (матричные и пр. операции в формате FORTRAN) позволяет программировать любые процедуры, параметризовать построение модели, расчет и вывод результатов. ANSYS позволяет подключать пользовательские модели написанные на FORTRAN и C++.

Вывод результатов: анимация, цветовые контурные заливки, изолинии и изопо-верхности, векторы, эпюры, графики, сечения и разрезы, текстовый листинг и пр., перспективные изображения, прозрачность и текстуры, источники света и т.д.

Внешний вывод результатов: форматированный текст, AVI, VRML, BMP, TIFF, EPS, JPEG, WMF, EMF, PNG

 Probabilistic Design System (PDS) позволяет предсказывать вероятный разброс характеристик конструкций и исследовать их чувствительность в ответ на разброс исходных данных (характеристики материала, точность геометрических размеров, нагрузок, и пр.) в прочностном, тепловом, электромагнитном, гидрогазодинамическом, совместном расчете. Вывод результатов: гистограммы, графики рассеяния, распределения кумулятивных вероятностей и пр.

 ANSYS позволяет проводить два типа оптимизационных исследований на основе прочностного, теплового, электромагнитного, гидрогазодинамического и совместного анализа:

-параметрическая оптимизация

-топологическая оптимизация

При параметрической оптимизации находится экстремум целевой функции (по умолчанию весовая) варьируя переменные величины (геометрические, свойства материала, ...) с учетом ограничений (максимальные напряжения, перемещения и пр.). Топологическая оптимизация позволяет на ранних стадиях проектирования принять конструкторское решение об оптимальной форме и весовом совершенстве изделия исходя из частотного и прочностного критериев

 При наличии специализированного высокоэффективного блока Parallel Performance for ANSYS поддерживаются параллельные вычисления как на платформах с распределенной, так и совместно используемой памятью с несколькими сотнями процессоров (в т.ч. сетевые кластеры на Intel платформе). При этом зависимость скорости счета от числа процессоров близка к линейной.

 Платформы:

32-bit: Intel-Windows, LINUX, IBM AIX, HP-UX, SUN Solaris

64-bit (вкл. Itanium IA-64): Windows, LINUX, IBM AIX, Compaq Alpha Tru64, HP-UX, SGI IRIX, SUN Solaris.