Khám phá mô phỏng số với ANSYS AIM
Steve Scampoli, Giám đốc sản phẩm, ANSYS Inc.
Các công ty tiên phong luôn liên tục tìm kiếm các phương pháp mới để tối ưu hóa thiết kế và giảm chi phí phát triển sản phẩm. Do hầu hết chi phí phát triển đều bị ảnh hưởng ngay từ quá trình thiết kế ban đầu, do vậy nhiều công ty sử dụng khảo sát kỹ thuật số, còn được gọi là tiền mô phỏng nhằm giảm chi phí.
Bằng cách nghiên cứu kỹ các khái niệm về thiết kế và kiểm tra các tiêu chí thiết kế quan trọng, tiền mô phỏng giúp định hướng thiết kế, giảm số lượng mẫu thử nghiệm cần thiết và tránh các thiết kế không hợp lý.
ANSYS AIM giúp cho việc khảo sát kỹ thuật số trở nên dễ dàng hơn bằng cách kết hợp tính tiện dụng, tính chính xác và tối ưu hóa thiết kế trong cùng một công cụ mô phỏng.
Độ lớn vận tốc trong hộp cầu chì tự động với điều kiện biên được xác định bằng cách sử dụng một biểu thức phụ thuộc biến thể hiện đường cong hiệu suất của quạt tản nhiệt
"ANSYS AIM giúp việc khảo sát kỹ thuật số dễ dàng hơn bằng cách kết hợp tính tiện dụng, chính xác và tối ưu hóa thiết kế trong một công cụ mô phỏng".
Vận tốc chất lưu qua môi trường rỗ xốp trong ống xả
Tiền mô phỏng cho thiết kế sản phẩm
ANSYS AIM tích hợp công nghệ được kiểm chứng bởi ANSYS. Mô hình hóa (dựa trên ANSYS SpaceClaim) cho phép người dùng nhanh chóng tạo ra các mô hình hoàn toàn mới hoặc chỉnh sửa các thiết kế sẵn có. Bằng cách sử dụng công nghệ bộ giải hàng đầu thế giới của ANSYS, AIM cung cấp cho các kỹ sư thiết kế những kết quả đáng tin cậy, cho dù là mô phỏng chất lỏng, nhiệt, kết cấu hay điện từ.
Tùy thuộc vào sản phẩm, cần xem xét lưu lượng và đặc tính nhiệt, tính toàn vẹn của kết cấu hay hiệu suất điện từ của thiết kế. Với giao diện người dùng dễ dàng sử dụng của AIM, quy trình công việc và trải nghiệm người dùng có tính nhất quán cao cho tất cả các kiểu mô phỏng, khiến AIM dễ học và dễ nhớ, giúp các kỹ sư thiết kế nhanh chóng đáp ứng được bất kỳ thách thức mô phỏng nào.
ANSYS tiếp tục mở rộng các tính năng ANSYS AIM đảm bảo một phạm vi ứng dụng thiết kế sản phẩm rộng hơn nữa, bao gồm một số tính năng mới để đánh giá đặc tính vật lý của thiết kế sản phẩm, cùng với những tiến bộ trong kết hợp phân tích và tuỳ biến.
Đánh giá đặc tính chất lưu
Ứng suất tương đương từ mô phỏng ứng suất trước của vành bánh ô tô
Hình ảnh cung cấp bởi SVS .
Một số tính năng mới cho phép các kỹ sư thiết kế nhanh chóng đánh giá đặc tính của chất lưu và nhiệt. Những cải tiến đáng kể bao gồm giải pháp dựa trên các biểu thức toán học và môi trường rỗ xốp. Với giải pháp biểu thức hóa, người dùng có thể dễ dàng định nghĩa các điều kiện biên thực tế trên thiết kế. Trong nhiều ứng dụng, điều kiện biên chất lưu phụ thuộc vào kết quả của chính mô phỏng đó.
Ví dụ, trong các ứng dụng điện tử và thông gió (HVAC), quạt làm mát dùng trong đối lưu cưỡng bức, và các nhà thiết kế đánh giá khả năng của quạt nhằm phân phối lượng khí làm mát. Sử dụng các biểu thức hóa, các kỹ sư định nghĩa một điều kiện biên áp suất đầu vào là một hàm của lưu lượng khối tại đầu ra thể hiện đường cong hiệu suất của quạt.
Mô hình quạt chính xác cho phép các đội thiết kế xác định lượng không khí được cung cấp và khả năng làm mát.
Biểu thức hóa cũng có thể được sử dụng cho nhiều ứng dụng khác, nơi điều kiện biên phụ thuộc vào các biến. Ngoài ra, các kỹ sư thiết kế bây giờ có thể hiểu được ứng xử của dòng chảy chất lỏng đi qua môi trường rỗ xốp sử dụng ANSYS AIM. Sử dụng mô hình môi trường rỗ xốp, người dùng có thể chỉ định lực cản dòng chảy trong vùng rỗ xốp để mô tả sự tổn thất xung lượng.
Nhiều ứng dụng công nghiệp, chẳng hạn như dòng chảy qua bộ lọc, bộ ống phức tạp hoặc tấm đục lỗ, yêu cầu kết hợp dòng chảy qua môi trường rỗ xốp để mô tả chính xác.
Các tính năng này và nhiều tính năng mới của chất lỏng trong AIM có thể đánh giá chính xác các thông số thiết kế chính như tốc độ và độ sụt áp, nhanh chóng thay đổi thiết kế và xác định thiết kế tối ưu.
Đánh giá tính toàn vẹn của kết cấu
Ngoài các cải tiến về chất lỏng, các tính năng mới ANSYS AIM trong phần kết cấu bao gồm các liên kết bulông và tiếp xúc phi tuyến, cho phép các kỹ sư thiết kế nhanh chóng đánh giá tính toàn vẹn của sản phẩm. Các liên kết dạng bulông rất phổ biến trong xây dựng và thiết kế máy, và được sử dụng trong các toà nhà khung thép, ô tô và thiết bị công nghiệp.
Việc mô phỏng chính xác các trình tự siết, dẫn đến áp suất tiếp xúc và ứng suất ma sát giữa các bộ phận, là yêu cầu để dự đoán chính xác tính toàn vẹn của kết cấu.
Khả năng mô tả lực siết bulông của AIM cho phép xác định tải trọng của bulông trước khi sử dụng mô phỏng lực kẹp bulông. Độ dài kẹp của bulông ngắn lại - vùng giữa mặt trục và đầu của bulông, có thể được khóa lại để xác định ứng xử của liên kết bulông với các tải bổ sung.
Lực siết bulông, tiếp xúc phi tuyến và nhiều tính năng mới khác cho phép người sử dụng nhanh chóng đánh giá kết cấu công trình ngay từ đầu chu trình thiết kế, giảm nhu cầu xây dựng các mẫu thử nghiệm đắt tiền.
Đánh giá đặc tính điện từ
ANSYS gần đây đã giới thiệu một số cải tiến mới đối với ANSYS AIM phục vụ cho việc đánh giá đặc tính điện từ. Nhu cầu tiết kiệm năng lượng ngày càng tăng cao trong công nghiệp biến đổi năng lượng. Các công ty cũng cần giảm chi phí sản xuất bằng cách thiết kế các thiết bị điện từ sử dụng ít thép, đồng và nam châm vĩnh cửu hơn.
Các kỹ sư thiết kế phải tính đến việc tăng mật độ công suất công suất và cần phải hiểu các tổn thất nhiệt khi thực hiện thay đổi này.
Các tính năng mới trong AIM bao gồm khả năng mô phỏng đáp ứng tần số từ và đa trường từ - nhiệt một chiều. Với những tính năng này, người sử dụng có thể xác định dòng xoáy cảm ứng/dòng điện dịch và nhiệt cảm ứng của các thiết bị chuyển đổi năng lượng như máy biến thế, bộ chuyển đổi, Transistor có cực điều khiển cách ly () và thanh góp điện.
Một giải pháp thích nghi tự động cho mô phỏng điện từ đảm bảo độ chính xác và cho phép người dùng tập trung vào thiết kế vì không cần phép lặp thủ công để tinh chỉnh mật độ lưới không cần thiết.
Hướng dẫn quy trình công việc và bộ giải tự thích nghi của AIM giúp cho những người không chuyên về mô phỏng điện từ cũng có thể dễ dàng đánh giá cả hiệu năng từ tính và hiệu năng nhiệt của thiết kế.
Cho phép cộng tác kỹ thuật
Mật độ dòng điện trong mô phỏng phản ứng tần số từ của máy biến áp phẳng, bao gồm nhiệt độ phụ thuộc vào đặc tính vật liệu
Các công ty sáng tạo coi tiền mô phỏng là một phần tất yếu của quá trình phát triển sản phẩm. Định hướng mô phỏng phải được tích hợp vào các giai đoạn ban đầu của quá trình phát triển sản phẩm- khi chi phí để thay đổi thiết kế còn thấp và để giải phóng các chuyên gia mô phỏng, vì vậy họ có thể tự do kiểm chứng phân tích sản phẩm (thường đòi hỏi kiến thức vật lý tiên tiến).
Trong các công ty này, các kỹ sư thiết kế cần gửi mô hình của họ cho các các nhà phân tích mô phỏng kiểm chứng sản phẩm mô phỏng cuối cùng hoặc đơn giản để xác nhận kết quả trước của họ.
AIM bao gồm các cải tiến tạo thuận lợi cho hợp tác kỹ thuật bằng cách cho phép truyền dữ liệu mô phỏng từ AIM tới ANSYS Mechanical hoặc ANSYS Fluent thông qua kết nối các dự án trong ANSYS Workbench.
Việc chuyển dữ liệu đáng tin cậy giữa AIM và ANSYS cho phép các nhà thiết kế truyền dữ liệu mô hình một cách nhanh chóng và chính xác đến các nhà phân tích, thúc đẩy hợp tác kỹ thuật và hợp lý hoá quá trình phát triển sản phẩm.
Quá trình phát triển sản phẩm.
Tùy biến quy trình mô phỏng
Trong nhiều công ty, các nhóm xây dựng phương pháp mô phỏng xác định các quy trình mô phỏng chuẩn trước khi được triển khai cho các tổ chức thiết kế rộng hơn. Khả năng tùy biến của AIM cho phép các nhóm phương pháp phát triển các ứng dụng tùy chỉnh, có thể được điều chỉnh phù hợp theo một quy trình mô phỏng riêng của tổ chức.
Kể từ phiên bản ban đầu, AIM đã bao gồm nhiều cải tiến tuỳ chỉnh, bao gồm các ứng dụng tùy chỉnh nhiều bước và các ứng dụng trong ngữ cảnh để tự động hóa quá trình mô phỏng. Cải tiến các tùy biến cho phép các nhóm xây dựng phương pháp cung cấp hướng dẫn mô phỏng chuyên sâu cho các kỹ sư thiết kế đã thúc đẩy tiền mô phỏng trong quá trình thiết kế.
Tiền mô phỏng trở thành một phần thiết yếu
Các tính năng và cải tiến mới của ANSYS AIM cho phép mô phỏng trên nhiều ứng dụng công nghiệp, chẳng hạn như chất lỏng, nhiệt và kết cấu của van và các thiết bị điều khiển dòng; tải trọng do gió và lưu chất lên các kết cấu; nhiệt độ và ứng suất trong bộ trao đổi nhiệt, linh kiện động cơ và thiết bị điện tử; hiệu suất điện từ và nhiệt của máy biến áp, bộ chuyển đổi, s và thanh góp điện.
Những ví dụ này chỉ là một vài trong số rất nhiều ứng dụng có thể được giải quyết bằng tiền mô phỏng nhằm xác định thiết kế sản phẩm thực tế.
Sự tiện dụng của ANSYS AIM, kết hợp với công nghệ bộ giải công nghiệp hàng đầu, cho phép các kỹ sư thiết kế tận dụng các tiền mô phỏng trong nhiều ngành công nghiệp - làm cho việc khảo sát kỹ thuật số trở thành một phần thường lệ trong quá trình phát triển sản phẩm.
Nguồn: ANSYS Advantage V11I3, 2017
- Làm ơn ghi rõ "Nguồn Advantech .,Jsc" hoặc "Theo www.advantech.vn" nếu bạn muốn phổ biến thông tin này