С приложением ansys - umotnas.ru o_O
С приложением ansys - umotnas.ru o_O
|
страница 1страница 2 ... страница 8страница 9
|
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
Похожие работы
|
С приложением ansys - страница №1/9
Министерство образования России Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Уральский государственный университет им. А.М.Горького Математико-механический факультет Кафедра алгебры и дискретной математики ТЕМА РАБОТА С ПРИЛОЖЕНИЕМ ANSYS
Екатеринбург 2010 Содержание Введение 3 Вступление 4 Ядро Parasolid 5 Ansys 7 Ansys сегодня 8 Ansys в различных отраслях 11 Подробнее об Ansys CFX 24 Проект 1 27 Проект 2 40 Приложение 1 57 Приложение 2 98 Приложение 3 133 Приложение 4 258 ВведениеОбъект исследования – Инженерное приложение Ansys Цель работы – Придумать и реализовать 2 проекта при помощи приложения Ansys, предоставить развернутое описание своих действий в помощь те, кто будет заниматься этим в дальнейшем, основываясь на достигнутых мною результатах В этой работе мы рассмотрим общие сведения об Ansys и его возможностях, а так же пронаблюдаем процесс создания модели, задания различных данных и работы с получившимися результатами на примере двух несложных проектов. ВступлениеANSYS — универсальная программная система конечно-элементного (МКЭ) анализа, существующая и развивающаяся на протяжении последних 30 лет, является довольно популярной у специалистов в области компьютерного инжиниринга (CAE, Computer-Aided Engineering) и КЭ решения линейных и нелинейных, стационарных и нестационарных пространственных задач механики деформируемого твёрдого тела и механики конструкций (включая нестационарные геометрически и физически нелинейные задачи контактного взаимодействия элементов конструкций), задач механики жидкости и газа, теплопередачи и теплообмена, электродинамики, акустики, а также механики связанных полей. Моделирование и анализ в некоторых областях промышленности позволяет избежать дорогостоящих и длительных циклов разработки типа «проектирование — изготовление — испытания». Система работает на основе геометрического ядра Parasolid. Ядро ParasolidParasolid — коммерческое ядро геометрического моделирования, разрабатываемое и поддерживаемое компанией Siemens PLM Software. Parasolid является наследником ядра ROMULUS, разработанного компанией Shape Data в 1978 г. Первая версия Parasolid появилась в 1988 г., вскоре после этого Shape Data была поглощена McDonnell Douglas, а ядро Parasolid легло в основу системы Unigraphics. Ядро Parasolid предназначено для точного математического представления трехмерной формы изделия и управления этой моделью. Полученные с его помощью геометрические данные используются системами автоматизированного проектирования (CAD), технологической подготовки производства (CAM) и инженерного анализа (САЕ) при разработке конструктивных элементов, деталей и сборок. Ядро поддерживает SMP (многопроцессорное аппаратное обеспечение) и включает множество объектно-ориентированных функций для приложений под управлением Windows NT, UNIX, и LINUX. Более десяти лет продолжается работа над ядром Parasolid в Кембридже (Великобритания) — признанном центре по вопросам геометрического компьютерного моделирования. За это время Parasolid стал самым быстрым, мощным и надежным инструментом 3D-моделирования. Это ядро является единственным доступным для лицензирования ядром, которое используется в большой системе. Сегодня более 200 программных продуктов по всему миру используют Parasolid, а количество пользователей, работающих с программами на основе этого ядра, приближается к 500 тыс. Сегодня Parasolid является ключевым компонентом целого ряда программ САПР — лидеров в своих областях. Parasolid позволяет моделировать различные объекты: от простых кубиков, цилиндров и сфер до сложных корпусов современных автомобилей и сверхточных лопастей вертолетов. Работая в таких направлениях, как автомобилестроение и авиастроение, фирме Unigraphics пришлось искать решения реальных и сложных проблем. В итоге ядро Parasolid демонстрирует великолепные результаты во многих областях: сглаживание, построение оболочек, сшивка поверхностей. Ядро поддерживает эффективную работу с десятками тысяч деталей, входящих в сборку, и обеспечивает самую высокую точность хранения геометрии — 10-8. Посредством обменных файлов системы на базе Parasolid могут быстро и без потерь передавать геометрические данные друг другу. Parasolid доминирует на рынке не только систем CAD для персональных компьютеров, но и CAM-систем. Четыре из пяти ведущих разработчиков систем CAM используют Parasolid, с охватом около 80% всего рынка. Несмотря на то что производительность процессов удваивается каждые 18 месяцев, все же компьютерам не удается угнаться за все возрастающими запросами пользователей. Сегодня одним из способов повышения скорости работы является использование нескольких процессоров. Parasolid стал первым ядром, воплотившим поддержку многопроцессорных вычислений. При этом от разработчиков программ САПР не потребовалось никакого дополнительного программирования. Но каким бы длинным ни был список функций ядра, этого отнюдь не достаточно. Каждая функция должна быть абсолютно надежной и корректно отрабатывать в самых сложных ситуациях. Надежность непросто выразить в числах, но это именно то, что всегда выделяло Parasolid при сравнении с другими системами. Функциональные возможности ядра Функциональные возможности Parasolid включают средства создания и редактирования моделей, такие как булевы операции, характеристическое моделирование, расширенные средства моделирования поверхностей, утолщений, пазов, смежных поверхностей, скруглений и деталей из листового железа. Parasolid также включает инструменты для прямого редактирования деталей: сжатия-расширения, создания смещений, замены геометрии и перемещения элементов детали с автоматическим обновлением соответствующих данных. Parasolid также обеспечивает поддержку визуализации и графических средств, включая линии невидимого контура, структурные схемы страниц и чертежи, тесселяцию и запросы данных модели. Parasolid обеспечивает набор опций для сложного скругления ребер и поверхностей, включая прокатывание шара, с переменными радиусами, скругление между наборами поверхностей и граней, скругления, лежащие на ребре, непрерывность кривизны, конические сечения, скругление коническим сечением с использованием ограничивающих кривых. Импорт данных из других CAD систем, особенно обрезанных поверхностей, поддерживается Parasolid благодаря технологии Tolerant Modeling («Моделирование с заданной точностью»). Parasolid может применять различные отклонения на каждом ребре. Сшивание поверхностей достигается с помощью автоматического расчета допустимых отклонений, обеспечиваемого Parasolid. Parasolid также содержит полностью интегрированные В-кривые и В-поверхности, использующие представления в промышленном стандарте NURBS для упрощения обмена данными, а также аналитические поверхности (когда это возможно) для повышения надежности и эффективности. Parasolid также имеет расширенные возможности листового моделирования, включая сшивания и утолщение листов для создания твердых тел. Для эффективного использования Parasolid, пользователям необходимо обладать знаниями в области систем автоматизированного проектирования (САПР), вычислительной геометрии и топологии. Последние версии Parasolid сфокусированы на расширении экстремального моделирования в наиболее технически сложных областях. 3 марта 2009 г. Siemens PLM Software объявила о начале поставок 21-й версии геометрического ядра Parasolid. В новой версии Parasolid V21 введены функции автоматического отображения требуемого поведения модели, когда при локальном редактировании взаимодействуют такие элементы, как отверстия и выступы. Также расширены возможности построения и редактирования поверхностей и листовых тел. Пользователи могут выполнять операцию выдавливания с усовершенствованным управлением углом поворота, а также с более сложной геометрией направляющих кривых. Операция построения по сечениям поддерживает поворот сечения вдоль траектории. Введен новый механизм диагностики, а средства, отслеживающие создание, редактирование и удаление геометрических объектов — обеспечивают поддержку сложных механизмов отмены операций. AnsysПрограммная система КЭ анализа ANSYS разрабатывается американской компанией ANSYS Inc.. Компания также выпустила другие системы КЭ моделирования, в том числе DesignSpace, AI Solutions (NASTRAN, ICEM CFD); предназначенные для использования в более специфических отраслях производства. В качестве стратегического партнёра фирма сотрудничает со многими компаниями, помогая им провести необходимые изменения. Предлагаемые фирмой ANSYS Inc. средства численного моделирования и анализа совместимы с некоторыми другими пакетами, работают на различных ОС. Программная система ANSYS сопрягается с известными CAD-системами Unigraphics, CATIA, Pro/ENGINEER, SolidEdge, SolidWorks, Autodesk Inventor и некоторыми другими. Программная система ANSYS является довольно известной CAE-системой, которая используется на таких известных предприятиях, как ABB, BMW, Boeing, Caterpillar, Daimler-Chrysler, Exxon, FIAT, Ford, General Electric, Lockheed Martin, MeyerWerft, Mitsubishi, Siemens, Shell, Volkswagen-Audi и др., а также применяется на многих ведущих предприятиях промышленности РФ. Первая реализация программы значительно отличалась от последних её версий и касалась только решения задач теплопередачи и прочности в линейной постановке. Как и большинство других программ того времени, она работала в пакетном режиме и лишь на супер-ЭВМ. В начале 70-х годов XX века в систему было внесено много изменений в связи с внедрением новой вычислительной технологии и реализацией запросов пользователей. Были добавлены нелинейности различной природы, появилась возможность использовать метод подконструкций, была расширена библиотека конечных элементов. Компания обратила внимание на появившиеся в то время персональные компьютеры и векторные графические терминалы. В течение нескольких лет эти новые аппаратные средства были освоены программными разработками компании. В конце 70-х гг. существенным дополнением к системе ANSYS, явился интерактивный режим работы. Это значительно упростило процедуры создания КЭ модели и оценку результатов (пре- и пост-процессорная обработка). Стало возможным использовать интерактивную графику для проверки геометрии модели, заданных свойств материала и граничных условий перед началом счёта. Графическая информация могла быть сразу же выведена на экран для интерактивного контроля результатов решения. Ansys сегодняANSYS позволяет решать задачи в следующих областях:
Комплектации программы подразделяются согласно аналитическим возможностям на следующие основные, или базовые:
Возможности базовых комплектаций могут быть расширены добавлением модулей различной функциональности, представляющих собой как вспомогательные, так и самостоятельные програмные средства, и поставляемые опционно к базовым (т.е. докупаемые), и интегрируемые с ними посредством платформы Workbench:
Вычислительные возможности программы могут быть усилены добавлением лицензии на параллельные вычисления и соответствующего модуля ANSYS Mechanical HPC. Следует отметить, что ANSYS был первой универсальной коммерческой конечно-элементной программой, преодолевшей в прочностной задаче рубеж в 100 миллионов степеней свободы. Задача размерностью в 111 миллионов неизвестных была решена в 2004 году на платформе SGI Altix (Itanium 2) под управлением Linux за 8.6 часа . В настоящее время эти возможности доступны и для Windows. Аналитические возможности могут быть усилены совместным использованием с другими продуктами фирмы ANSYS,Inc. Так, задачи взаимодействия деформируемых конструкций с потоками жидкостей и газов (FSI) решаются совместно ANSYS с CFX и Fluent, и интегрирующей платформой, управляющей решением, будет Workbench. Для примера рассмотрим обширность Ansys для решения прочностных и тепловых задач Имеются следующие инструменты для решения задач механики твёрдого тела: Элементы:
в т.ч. специальные:
Физические модели: механические характеристики могут быть температурозависимы, ввод данных табличный упругие
неупругие
Типы задач:
также специальные типы:
Решатели:
Имеются инструменты эффективной параллелизации вычислений для высокопроизводительных систем (hpc) с распределённой памятью (сетевые кластеры) и общей памятью (smp) для Windows, Linux, Unix. Соответствующие модификации решателей стандартной версии, а также несколько дополнительных, доступны в виде опционной лицензии ANSYS Mechanical HPC, стоимость которой исчисляется поядерно. Два ядра, или два одноядерных процессора в рамках smp архитектуры, могут быть задействованы пользователями стандартной версии Structural, Mechanical, Multiphysics. Третье и последующие ядра, а также возможность кластерных вычислений, уже требуют добавления к названным комплектациям лицензий ANSYS Mechanical HPC количеством (N_ядер-2), где N_ядер - суммарное желаемое число ядер. Теплофизика: Блок теплового анализа позволяет моделировать все три типа теплообмена: теплопроводность, радиацию и конвекцию, при этом два последних вида моделируются условиями на поверхности. Основное предназначение состоит в нахождении распределения температур в твёрдых телах, в том числе и в связи с рассеянием энергии при электромагнитных процессах. Задачи тепла могут решаться совместно с задачами механики, при этом как теплофизические, так и механические свойства могут быть функциями температуры. На рисунке: моделирование процесса покраски корпуса автомобиля, распределение температур. следующая страница >> |
|
|