Podobnie jak w ostatnich latach premiera nowej wersji oprogramowania ANSYS 2020 R1 miała miejsce na początku roku w styczniu. Kolejne wydanie oprogramowania niesie ze sobą wiele nowości, w niniejszym artykule przedstawione zostały nowości z zakresu analiz mechanicznych, które zdaniem naszego zespołu są najciekawsze.

Wraz z premierą ANSYS 2020 R1 pojawia się możliwość uruchomienia aplikacji Mechanical w trybie standalone   (z pominięciem środowiska Workbench). Aplikację można wywołać z paska zadań, tak jak zostało to przedstawione na rysunku 1. Środowisko Mechanical pozwala bezpośrednio wczytać geometrię badanego obiektu lub pliki w formacie programów ANSYS MAPDL, ICEM CFD, LS-Dyna czy Fluent.

Kolejną nowością w zakresie analiz mechanicznych jest możliwość nadania oraz zmiany przekroju elementów jednowymiarowych z poziomu menu graficznego programu Mechanical. Eliminuje to potrzebę użycia programu SpaceClaim do edycji przekroju elementu, przez co skraca operację edycji profilu. 

Lokalizacja aplikacji Mechanical 2020 R1

Rysunek 1. Lokalizacja aplikacji Mechanical 2020 R1 (standalone) oraz otwarte środowisko w tle

Jednocześnie odblokowana została możliwość odczytania elementów belkowych bez zdefiniowanego przekroju w programie CAD. W ramach tejże nowości dodano nowy pasek z przekrojami, który został przedstawiony na rysunku 2. Oprócz możliwości użycia standardowych przekrojów pojawia się również możliwość zdefiniowania niestandardowego przekroju przez użytkownika.
Pasek przekrojów elementów belkowych w programie ANSYS Mechanical

Rysunek 2. Pasek przekrojów elementów belkowych w programie ANSYS Mechanical

Wersja 2020 R1 wprowadza możliwość zdefiniowania nowych modeli materiałowych, które nie były dostępne w poprzednich wersjach. Nowe modele materiałowe dotyczą głównie zjawisk termomechanicznego zmęczenia (TMF) i są to m.in. modele:

Przebieg obciążeń dla analizy zmęczenia TMF

Rysunek 3. Przebieg obciążeń dla analizy zmęczenia TMF

  • Chaboche Kinematic Hardening with Static Recovery,
  • Exponential Visco-Hardening Viscoplascity,
  • Perzyna and Pierce Viscoplascity,
  • Multilinear Isotropic Hardening with Static Recovery.

Ta nowość pozwala na obliczenie trwałości produktu poddanego skomplikowanym obciążeniom termiczno-mechanicznym (Rysunek 3).
Ulepszeniu uległy funkcjonalności wprowadzone w wersji 2019 R3. Analizy typu “Coupled Field Static” oraz “Coupled Field Transient”, mają teraz możliwości użycia zaimportowanej temperatury jako warunek początkowy (do tej pory była możliwość użycia zaimportowanej temperatury jako warunek brzegowy), wsparcia zewnętrznych modeli (modele innych niż ANSYS solverów obliczeniowych) czy globalnego śledzenia temperatury za pomocą specjalnych “Trackerów”. Przykład wyników analizy Coupled Field przedstawiono na rysunku 4.
Rysunek 4. Przykład sprzężenia termiczno-wytrzymałościowego

Rysunek 4. Przykład sprzężenia termiczno-wytrzymałościowego

Zmianie uległa również wersja języka Python zaimplementowanego w środowisku ACP, służącego do tworzenia skryptów w programie Mechanical. W najnowszej wersji programu ANSYS nastąpiła migracja z Pythona 2 do wersji 3.7.4, co poszerza możliwości tworzenia spersonalizowanych skryptów. W najnowszej wersji można znaleźć takie moduły środowiska programistycznego jak: 

  • VTK – przetwarzanie obrazów oraz wizualizacja
  • wxPython – moduł do tworzenia menu graficznych

Dużym usprawnieniem w technologii obliczeń równoległych w programie ANSYS Mechanical jest opcja “Contact Split” dostępna w zakładce “Advanced Analysis Settings”.

Włączenie tej opcji pozwala polepszyć wydajność solvera w przypadku użycia dużej liczby kontaktów gdy wykorzystujemy wiele rdzeni procesora do obliczeń. Opcja ta dzieli obliczenia kontaktów pomiędzy rdzenie procesora, co znacznie wpływa na zmniejszenie czasu obliczeń
(rysunek 5).

Wpływ opcji “Contact Splitting” na czas obliczeń

Rys. 5. Wizualizacja szyku antenowego wraz z czasem obliczeń

Najnowsza wersja oprogramowania ANSYS poza wymienionymi powyżej punktami niesie również ze sobą znaczny wzrost wydajności. W porównaniu z wersją 2019 R1 można zauważyć znaczny spadek zużycia pamięci RAM w przypadku obliczeń równoległych (rysunek 6). Więcej informacji na temat wzrostu wydajności programu ANSYS Mechanical można przeczytać w dokumencie załączonym na końcu artykułu.
Porównanie użycia pamięci dla tego samego modelu przy zmiennej liczbie procesorów dla wersji 2019 i 2020

Rys. 6. Rozkład prądów na kadłubie samolotu przy uwzględnieniu metody Creeping wave dla anteny monopolowej 1.2 GHz

W najnowszej wersji program ANSYS Mechanical przyniósł wiele nowości, które pomagają tworzyć nowe, innowacyjne rozwiązania. Wykaz wszystkich nowości można znaleźć w dokumentacji, zapraszamy również do zapoznania się z nowościami przedstawionymi na oficjalnej stronie Ansys.