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结构强度仿真

了解产品性能、生命周期和潜在故障模式
强度度分析
耐用性

强度度分析
组件强度是了解产品性能、生命周期和潜在故障模式的关键所在。机械载荷、热应力、螺栓拉力、压力条件和旋转加速只是一些说明材料和设计强度要求的因素。ANSYS Mechanical能预测设计在使用中的载荷强度,从而可确保产品的可行性和安全性。

振动分析
振动可能会是不良产品设计的有害副作用,或者是产品工作的环境。其可能会对耐用性和疲劳产生很大影响,导致产品使用寿命缩短。您需要知道您的设计将如何对制动尖叫、地震、运输以及声学及谐波载荷等各种现象产生的振动做出响应,才能预测产品及组件的行为。ANSYS Mechanical仿真不仅有助于了解这一点,而且还可帮助您克服最艰巨的振动挑战问题。

热分析
人们为追求更轻、更小、更高效的设计不断突破性能的极限,因此对于结构的热管理工作变得越来越关键。对流、辐射和传导载荷影响明显,但还需要考虑摩擦和管流等外部来源造成的功率损耗和热能的影响。这意味着分析人员需要掌握更多工具来精确地仿真热模型。

耐用性
构建耐用性产品是降低质保成本和提高可靠性的关键。了解随着时间的推移和负载周期的增加、设计的具体表现,有助于避免产生意外故障和质保成本。疲劳分析是获取产品耐用性信息的重要手段。

刚体动力学
机械系统经常包含一些复杂的装配体,这些装配体由相互关联、承载整体运动的部件组成,比如车辆悬架,生产工艺中的机械手以及飞机上的起落架。若假设各部件为柔性体并采用传统的有限元分析方法来模拟这些系统的运动,计算过程将会复杂、耗时。为了更加快速有效地解决此类问题,ANSYS刚体动力学附加模块可对多刚体动力学提供低成本的鲁棒性分析。

流体动力学
位于离岸的结构会承受波浪、水流和风力作用带来的环境载荷。这些结构的设计要求与传统的陆基建筑大相径庭。仿真环境载荷及其对结构响应的影响是设计的必要环节,而ANSYS提供了一系列丰富功能,能够完美重现多种应用的载荷条件和响应情况。根据特定应用的详细水平要求灵活选择多种求解方式,从用于桁架式结构的简化模型到包含流体载荷环境各个方面的高保真度仿真,不一而足。

复合材料
复合材料轻质、牢固、通用的特性使其成为多种制造类型的优选方案。碳纤维(CFRP)这种通常用于航空航天和汽车领域的复合材料正在越来越多地应用于其它领域,例如自行车车架和乐器。然而,它们的复合特性使得精确仿真成为一种挑战。

冲击
ANSYS Structural系列程序,包括Mechanical、Explicit Dynamics和Rigid Body Dynamics,可对两个或更多个几何体之间的冲击进行建模。这些程序可以计算两个或更多相撞实体之间的力,以及所导致的变形或损坏。Explicit Dynamics通常用于高速度的相互作用或复杂接触。RBD适合无变形的碰撞,或者变形可以忽略的碰撞。

优化
分析过程的第一步是仿真基础设计的性能。然后,您可重复使用模型来研究设计参数、不同的载荷、环境条件变化以及制造变化。ANSYS DesignXplorer可帮助您在统一环境中执行所有仿真,确保满足任何条件的最佳设计。

拓扑优化
除非经过拓扑优化,否则装配体中的每个部件都会有多余的重量。额外的重量意味着要使用多余的材料,运动部件上要承受更高的载荷,而且能源效率会降低、部件的运输成本也会增加。凭借拓扑优化技术,ANSYS Mechanical现在可帮助用户针对任何应用设计出轻巧耐用的组件。用户可方便地定义目标并应用各种控件,以确保满足制造要求,设置最小的材料厚度,并定义排除区域。
传统的设计过程不能充分利用新的制造方式 ,例如增材制造,而这些新制造方法可消除设计约束并创造众多新机遇。最佳的部件形状往往是有机的和违反直觉的,因此需要采取不同的方法加以设计。拓扑优化技术允许用户指定材料体积上的支撑点和载荷点位置,并让软件找出最佳形状。用户可方便地执行结构的轻量化,提取CAD形状,并快速验证最优设计。另外,用户还可仿真与空间相关的各种材料,例如复合材料部件、3D打印组件以及骨骼和组织等,从而获得更精确的结果。

增材制造仿真
ANSYS 提供完整的增材制造 (AM) 仿真工作流程,能让您将金属增材制造研发成果成功转化为实际的制造运营。
增材制造(3D 打印)是一种利用各种材料逐层生成三维部件的技术。近年来,3D 打印技术已经作为实际制造工艺迅速普及开来。在增材制造流程中,数字化的数据文件被传输到生产机器,最终将工程设计转化为 3D 打印部件。起初,增材制造是一种快速的原型制造方法——通过公认的方法,例如注塑、铸造、成型、接合等,在进行生产之前采用的一种快速的部件制造方法(主要是塑料)。
金属增材制造工艺于 20 世纪 90 年代出现。此后不久,几家公司推出了可以 3D 打印直接金属激光烧结技术,提供了可实现多阶段直接金属打印工艺。选择性激光烧结 (SLS) 是一种利用激光作为能源来熔化粉末(金属或聚合物)的增材制造技术。激光瞄准被 3D 模型定义的空间内的点,并将粉末材料结合在一起,形成坚固的结构。

HPC—结构
任何比较详细的结构力学模型(例如网格大小超过大约50万的自由度)通过单个CPU内核求解需要很长的时间。ANSYS HPC能显著缩短求解时间。对于较大的模型(超过大约1000万的自由度)而言,需要使用ANSYS HPC来执行并行处理,才能让仿真变得可行;单个CPU内核通常无法访问足够的计算机内存以处理这类模型。
设计影响
缩短周期时间
每天执行更多设计评估
仿真更大更复杂的模型
ANSYS优势
分布式求解器的良好可扩展性,多达128个内核或更多。
大量结构分析问题都可受益于硬件加速器(即NVIDIA GPU和Intel Xeon Phi协处理器)。除了稀疏矩阵求解器以外,GPU还支持PCG迭代求解器等。
硬件加速器能显著加速大型3D线性模型;这些模型可能涉及(大型)3D装配体,以及键合接触(焊接、胶粘或螺栓连接)。
每个HPC许可证可支持一个CPU内核或一个GPU插槽(或协处理器)。这为HPC在灵活性和速度方面实现了大量的增值,可利用所提供的CPU内核与硬件加速器的任意组合获得最大程度的加速。
ANSYS提供高度灵活的可扩展HPC许可方案。

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