ANSYS Mechanical

ANSYS Mechanical est une solution complète de calcul de structures linéaire, non linéaire et dynamique. Elle inclut une riche bibliothèque d’ éléments finis, des modèles de matériaux et des solveurs adaptés à un large éventail de problèmes d'ingénierie. ANSYS Mechanical propose également des fonctionnalités d’analyse thermique et de couplages de physiques pour des analysesacoustique, piézoélectrique, thermique ou thermoélectrique.

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ANSYS Mechanical permet de calculer des modèles de grande taille, comme ici le modèle détaillé complet d'une moissonneuse-batteuse. Avec l'aimable autorisation de CLASS.

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Analyse d'un parachute de freinage avec un sous-modèle détaillé de la zone critique utilisant les propriétés non linéaires des matériaux. Avec l'aimable autorisation de la CCT.

 

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Hochklassige CAD-Schnittstelle und robuste Netzerstellung Hochklassige CAD-Schnittstelle und robuste Netzerstellung

Bereits vorhandene eigene CAD-Geometrie kann direkt in der Strukturanalysesoftware von ANSYS — ohne Übertragung, IGES oder andere Geometrie-Zwischenformate — verwendet werden. Seit mehr als einem Jahrzehnt bietet ANSYS eine eigene bidirektionale Integration zu den gängigsten CAD-Systemen. Die direkte Integration in die CAD-Menüleiste vereinfacht den Aufruf erstklassiger Simulationen unmittelbar aus einem CAD-System heraus.

Da die Importierbarkeit geometrischer Daten in ANSYS unanhängig vom verwendeten CAD-Systeme ist, verfügt der Benutzer über die Flexibilität, innerhalb einer gemeinsamen Simulationsumgebung verschiedene CAD-Pakete anwenden zu können.

image of large cell phone assembly for explicit drop test analysis Automatische Gehäuse-an-Gehäuse-Netzerstellung, große Mobiltelefon-Baugruppe für eine explizite Fallprüfungsstudie 

image of HEX mesh of complex automotive brake rotor assembly Gesamtes HEX-Netz einer komplexen Fahrzeugrotorbremsen-Baugruppe Mit freundlicher Genehmigung von PTC.

automatic tetrahedral mesh for complex engine block Hochwertiges automatisches vierflächiges Netz für komplexen Motorblock 
Mit freundlicher Genehmigung von PTC.

ANSYS unterstützt die folgenden CAD Systeme: 

Autodesk® Inventor® Pro/ENGINEER® Unigraphics®
Autodesk® Mechanical Desktop Solid Edge® CoCREATE Modeling™
Autodesk® Inventor® Professional Stress SolidWorks® SpaceClaim®
CATIA® V4 and V5    

 

Außerdem unterstützt die ANSYS Workbench-Umgebung neutrale Dateiformate, wie IGES, Parasolid®, ACIS® (SAT) und STEP, die die Nutzung jeglicher CAD-Systeme und den eventuellen Export aller dieser Formate erlauben.

ANSYS hält eine breite Palette äußerst robuster automatischer Netzerstellungswerkzeuge bereit — von Tetraeder-Netzen über reine Hexaeder-Netze bis hin zu Inflationsschichten und hochwertigen Schalennetzen. Der Benutzer kann die Netze individuell einrichten, darunter die Oberfläche, Kantenlänge, Einflussbereich, Bearbeitungstoleranz und vieles mehr.

Automatische Kontakterkennung für Montageelemente Automatische Kontakterkennung für Montageelemente

Nach dem Import der Geometrie werden Kontakte oder Verbindungsstellen von den ANSYS-Struktursoftwaretools automatisch erkannt und zwischen den Montageelementen eingerichtet. Die Einstellungen und Möglichkeiten für Kontakte lassen sich bearbeiten, es können auch zusätzliche Kontaktdefinitionen von Hand eingefügt werden. Die Erkennung von Verbindungsstellen für flexible/starre Dynamiken erfolgt automatisch. Jeder Kontakt und jede Verbindungsstelle wird mithilfe der in der Umgebung verfügbaren Grafikwerkzeuge leicht erkannt.

Automated detection of contacts after geomtery import
Automated detection of contacts is performed upon geometry import.
Die Erkennung von Kontakten erfolgt automatisch beim Geometrieimport. Mit freundlicher Genehmigung von Pratt & Miller.

Umfassende Elementtechnologie Umfassende Elementtechnologie

Die aktuelle Generation der Elementtechnologien von ANSYS bietet eine reichhaltige Palette von Funktionalitäten, die auf einer einheitlichen theoretischen Grundlage basieren, wobei modernste Algorithmen zur Anwendung gelangen. Die Strukturanalysesoftware von ANSYS hält eine umfangreiche Elementsammlung bereit, darunter Balken, Rohre, Schalen, Feststoffe, planare/axialsymmetrische 2D- und 3D-Elemente mit vielseitigen Anwendungsmöglichkeiten, wie z. B. Verbundstoffe, Knick- und Einsturzanalyse, Dynamikanalyse sowie nichtlineare Anwendungen. Ferner umfasst die Sammlung Elemente für Spezialzwecke, wie z. B. Dichtungen, Gelenke, Oberflächenelemente für Verbundstrukturen.

Diese Elemente weisen eine außerordentliche Leistungsfähigkeit und Funktionalität auf. Sie unterstützen auch neueste Materialmodelle und -methoden, wie z. B. Neuvernetzung/Zonenneuerstellung, Frakturmechanik und gekoppelte Felder, aber auch Verarbeitungsanforderungen verteilter Solver.

Volumenelemente

2-D Quad/Tri

3-D Hexa/Tetra/Keil/Pyramide

Feststoffschichten

Volumen-Schale

Vier-Knoten-Tetra (stabilisiert)

 

Elemente gekoppelter Felder

Porendruckelemente

Fluid-Wärme

Magnetostrukturell

Thermoelektrisch

Elemente hydrostatischer Flüssigkeiten

Schalenelemente

Niedrigere / höhere Ordnung

Schalenschichten

 

Balkenelemente

Balkenanalyse verschiedener Materialien

Balkenquerschnittdefinition

Spezialelemente

Bewehrungsstäbe/Verstärkungen

Gelenke/Rohre/Winkel

Federn/Scharniere

Kohäsive Zone

Dichtungen

Benutzerelemente

   

Umfangreiche Materialmodellsammlung Umfangreiche Materialmodellsammlung

Bevor es an den Entwurf oder die Analyse einer technischen Anwendung geht, ist es von entscheidender Bedeutung, das Verhalten des Materials nachvollziehen und genau beschreiben zu können. ANSYS hält eine umfangreiche Bibliothek an mathematischen Materialmodellen bereit, die die Benutzer bei der Simulation verschiedener Arten von Materialverhalten unterstützen, darunter Elastizität, Viskoelastizität, Plastizität, Viskoplastizität, Gusseisenplastizität, Fließen, Hyperelastizität, Dichtungen oder Anisotropie. Mit diesen Werkstoffmodellen lassen sich verschiedene Arten von Materialien simulieren: Metalle, Gummi, Kunststoffe, Glas, Schaum, Beton, Biogewebe und Speziallegierungen. Außerdem hält ANSYS eine Reihe von Kurvenanpassungstools bereit, um die Suche nach Parametern für diese Materialmodelle zu erleichtern.

Die Technik zur Schließung virtueller Risse (virtual crack closure technique, VCCT) ermöglicht die Berechnung von Energiefreisetzungsraten für zwei- und dreidimensionale zusammenhängende Elemente. Zweidimensionale Elemente unterstützen ferner die Simulation von Risswachstum.

material models include shape memory for stent analysis
material models include shape memory for stent analysisEs stehen zahlreiche Materialmodelle zur Verfügung, darunter Formgedächtnisse zur Ermöglichung von Stentanalysen.

 

Materialmodelle

Isotropische/Orthotropische Elastizität

Multilineare Elastizität

Hyperelastizität

Anisotrope Hyperelastizität

Bergström–Boyce

Mullins-Effect

Plastizität

Viskoelastizität

Viskoplastizität

Fließen

 
Weitere Modelle
Gusskörperelastizität

Drucker–Prager

Formgedächtnislegierung

Aufquellmaterialmodell
Dichtungsmaterial
Beton
Gurson-Schädigung
USERMAT

Zukunftsweisende numerische Methoden für nichtlineare Probleme Zukunftsweisende numerische Methoden für nichtlineare Probleme

Dank ihrer soliden Grundlage aus Element- und Materialtechnologie bietet die Strukturanalysesoftware von ANSYS modernste Modelliermethoden für verschiedene Anwendungsbereiche, darunter:

Modal Zyklische Symmetrie Bruchmechanik Teilmodelle
Oberschwingung Delamination Adaptive Vernetzung Substrukturierung
Spektrum Versagen von Verbundwerkstoffen 2-D Zonenänderung Entstehung und Vernichtung von Elementen
Rotordynamik Dynamik flexibler Mehrkörper Komponentenmodussynthese Optimierung räumlicher Strukturen

 

Gleichzeitig halten die Analysetools von ANSYS für finite Elemente (FEA) hochentwickelte Funktionen bereit, mit denen sich zahlreiche physikalische Phänomene simulieren lassen, wie z. B. Wärmebelastungs-, elektromechanische, strukturakustische, Massendiffusionsanalysen sowie einfache Thermofluidanalysen.

Nichtlinearer Werkzeugsatz

Nichtlineare Konvergenzsteuerungen

Kontaktdiagnostik

Nichtlineare Diagnostik

2-D-Zonenänderung

Nichtlineare Stabilisierung

Teillösung

Implizite / explizite Übertragung

Entstehung und Vernichtung von Elementen

Anfangsspannung-Belastung

Lineare Störung

Leistungsstarke Solverressourcen Leistungsstarke Solverressourcen

Die Strukturanalysesoftware von ANSYS hält eine riesige Sammlung von fertigen Gleichungs-Solvern bereit. Zu dieser Sammlung zählen der direkte Sparse-Solver, der interative Solver für vorkonditionierte konjugierte Gradienten (PCG), das Konjugierte-Gradienten-Verfahren (JCG) nach Jacobi und andere. Zudem stehen die verteilten Versionen von PCD, JCG und Sparse-Solvern für komplizierte Berechnungen über Parallelverarbeitung zur Verfügung. Durch die Kombination unserer Parallelalgorithmen mit der Leistung von Grafikprozessoren können Sie die Berechnungszeit für umfangreiche Modelle weiter verringern.

Die variantenreiche Technologie von ANSYS gestattet die beschleunigte Berechnung normaler Modi für zyklische Strukturen, insbesondere wenn eine hohe Anzahl harmonischer Indizes benötigt wird. Kippfrequenzen, wie sie z. B. in Oberschwingungsanalysen anzutreffen sind, profitieren ebenfalls von dieser variationsreichen Technologie. Die Geschwindigkeit wird drei- bis zehnfach höher. Transiente thermische Durchläufe und bestimmte Klassen nichtlinearer vorübergehender struktureller Probleme lassen sich in kürzerer Zeit unter Nutzung derselben Prinzipien berechnen.

Solvertyp
Direkt Sparse
Iterativ PCG
Verteilter Speicher Dsparse
DPCG


 

image of solder balls modeled with 4M DOF for creep strain analysis

chart of multiple GPUs used on nodes of a cluster to reduce computing time

 Zur Berechnung von Clusterknoten können mehrere Grafikprozessoren verwendet werden, um die Rechenzeit zu verkürzen. So wurden z. B. Lotperlen mit 4M DOF für eine Kriechdehnungsanalyse modelliert.

Ergebnisse mit freundlicher Genehmigung der MicroConsult Engineering GmbH.

Moderne Nachbearbeitungsmethoden Moderne Nachbearbeitungsmethoden

ANSYS-Software zur Analyse finiter Elemente (FEA) stellt eine umfassende Auswahl an Nachbearbeitungstools zur Anzeige von Ergebnissen von Modellen, darunter Konturen oder Vektordiagrammen, bereit, mit denen sich Ergebnisübersichten (z. B. Mindest-/Höchstwerte und Standorte) erstellen lassen. Leistungsfähige und intuitive Schneidetechniken ermöglichen dem Benutzer die Darstellung detaillierterer Ergebnisse für bestimmte Geometrieabschnitte. Alle Ergebnisse lassen sich in Text- oder Tabellenform für weitere Berechnungen exportieren. Sowohl statische Fälle als auch nichtlineare oder vorübergehende Vorgänge sind mittels Animationen darstellbar. Zur Erstellung individueller Diagramme können beliebige Ergebnis- oder Randbedingungen herangezogen werden.

image of contour plots on bodies Konturdiagramme für Gehäuse

image of simulation results, which can be displayed on any part of the geometry Zu jedem Teil der Geometrie lassen sich Ergebnisse darstellen.

image of path plot Wegdiagramm

Berichterstellung Berichterstellung

Mit Software von ANSYS können Ingenieure ihre Entwürfe auf Herz und Nieren überprüfen. Alle Ergebnisse müssen anschließend effizient dokumentiert werden. ANSYS verfügt über eine sofortige Berichterstellung, die alle technischen Daten und Bilder des Modells in einem gängigen Format (HTML, Microsoft® Word™, Microsoft® PowerPoint™) bereitstellt.

image of reporting capabilities with ANSYS structural analysis software

Kopplung physikalischer Phänomene Kopplung physikalischer Phänomene

Um ein genaues Modell eines Produkts erstellen zu können, muss dessen Umgebung mit einbezogen werden. Wird das Produkt thermischen Belastungen ausgesetzt sein, die seine Struktur beeinträchtigen könnten? Wird es Teil eines von elektrischen oder piezoelektrischen Bauteilen gesteuerten Systems sein?
ANSYS-Tools versetzen Sie in die Lage, thermostrukturelle, thermoelektrische, piezoelektrische und akustische Einwirkungen zu berechnen. Starke Kopplungen nutzen gekoppelte Elemente, die alle erforderlichen Freiheitsgrade aufweisen.

image of simulated coupled effects: plasticity-induced heating used in friction-stir welding operations
image of simulated coupled effects: plasticity-induced heating used in friction-stir welding operations Spezielle Elementformeln ermöglichen die Simulation gekoppelter Effekte, darunter beim Rührreibschweißen genutzte plastisch begründete Erwärmung (oben) oder Feuchtigkeitseffekte in PGBA (unten).
image of coupled element formulations used to perform acoustics simulation of speakers
 image of coupled element formulations used to perform acoustics simulation of speakers
 image of coupled element formulations used to perform acoustics simulation of speakersAufgabenstellungen mit gekoppelten Elementen werden für die Akustiksimulation von Lautsprechern genutzt..


 

Anpassung von Solvern sowie Skripterstellung Anpassung von Solvern sowie Skripterstellung

Anpassfunktionen mittels Benutzerelementen, Benutzermaterialien und -skripts durch Verwendung von ANSYS Parametric Design Language (APDL) schaffen Flexibilität und erweitern die Möglichkeitspalette der Anwendungen für Strukturanalyselösungen.

APDL bildet die Grundlage für den Zugang zu anspruchsvollen Funktionen des Struktur-Solvers. Daneben können die Ingenieure APDL für die Automatisierung gemeinsamer Aufgaben nutzen, ihre eigenen Parametermodelle entwickeln, Entwürfe optimieren, anpassbare Vernetzungen konstruieren usw., hat diese doch viele praktische Funktionen zu bieten, darunter Parameter, Makros, Verzweigungen, Looping sowie Wiederholungs- und Array-Parameter, die für Routineanalysen eingesetzt werden können.