ANSYS Discovery – Narzędzie do symulacji nie tylko dla specjalistów

Przez wiele lat programy do prowadzenia analiz numerycznych wykorzystywało jedynie wąskie grono ekspertów. Powodem tego był skomplikowany proces przygotowania modelu oraz konieczność posiadania wiedzy z zakresu symulacji komputerowych. Nowy ANSYS Discovery to narzędzie, które zostało stworzone, aby przełamać bariery związane z symulacjami komputerowymi, czyniąc je prostymi, intuicyjnymi i niezwykle szybkimi.

Narzędzie do symulacji dla każdego konstruktora

Zapewnienie możliwości prowadzenia symulacji w czasie niemal rzeczywistym oraz możliwość ich dokładnej weryfikacji pozwala na wdrożenie symulacji wcześniej niż kiedykolwiek było to możliwe. Nowy ANSYS Discovery to narzędzie skierowane głównie do konstruktorów pracujących nad produktem na wczesnych etapach jego rozwoju. Interaktywne menu pomocy dostarcza informacje na temat wszystkich funkcji oprogramowania. Dzięki temu każdy inżynier może z łatwością podejmować bardziej świadome decyzje w najważniejszych etapach procesu projektowania. Nowy przejrzysty interfejs graficzny pozwala w prosty sposób sprawdzić pomysły konstruktorów. Oprogramowanie umożliwia płynne przejście pomiędzy różnymi poziomami dokładności symulacji numerycznych przez wykorzystanie technologii znanej z takich produktów jak ANSYS Fluent czy ANSYS Mechanical. Została ona jednak wzbogacona o nową atrakcyjniejszą oprawę graficzną.

Szereg usprawnień wspomagających przygotowanie modelu

Odpowiednie zdefiniowanie modelu na potrzeby symulacji to często bardzo długotrwały proces. Skomplikowane złożenia składające się nieraz z dziesiątek lub setek elementów wymagają niezwykle czasochłonnej definicji kontaktu pomiędzy poszczególnymi częściami. Nowy Discovery wprowadza narzędzie umożliwiające łatwe wyszukiwanie i niezwykle szybkie definiowanie kontaktu pomiędzy elementami złożenia.

Za dobry przykład może posłużyć zawieszenie terenowego wózka inwalidzkiego produkowanego przez AdvenChair, które podczas wycieczek górskich poddawane jest różnym obciążeniom (Rys.1.).

Narzędzie do definicji kontaktów już po jednym kliknięciu, pozwala wyświetlić na geometrii wszystkie miejsca, w których występują kontakty pomiędzy elementami konstrukcji zawieszenia. Funkcja służąca do zaznaczania kontaktów umożliwia ich grupowanie oraz definiowanie. Dzięki automatycznej inspekcji złożenia przez oprogramowanie, zdefiniowanie nieliniowego kontaktu ciernego, czy połączenia zawiasowego występującego w zawieszeniu wózka, jest niezwykle szybkie i intuicyjne. 

Optymalizacja topologii w ANSYS Discovery

Optymalizacja topologii jest jednym z najbardziej innowacyjnych sposobów uzyskania najlepszego rozkładu materiału. Rozwój metod wytwarzania umożliwił nam produkcję niezwykle skomplikowanych elementów. Zastosowane w nowym Discovery narzędzie do optymalizacji topologicznej, pozwala na przewidywanie najlepszego rozkładu materiału pod kątem maksymalizacji sztywności elementu, jego częstotliwości drgań własnych czy też redukcji objętości materiału.

Przy projektowaniu ramy wózka inwalidzkiego istotne jest zwrócenie uwagi na jego masę i właściwości mechaniczne. Po wprowadzeniu w Discovery oczekiwanej procentowej redukcji objętości elementu oraz odległości od warunków brzegowych, w której nie będą przeprowadzane zmiany geometrii, możemy w kilku iteracjach otrzymać optymalny kształt (Rys. 2.). Pracująca w terenie rama wózka inwalidzkiego poddawana jest różnym obciążeniom. Discovery pozwala na przeprowadzenie serii symulacji oddających zróżnicowane warunki fizyczne oraz uwzględnienie ich wyników w procesie optymalizacji geometrii. Dodatkowo wdrożone w programie narzędzia do edycji geometrii umożliwiają wygładzenie otrzymanego kształtu oraz w jednym kliknięciu zamienienie siatki trójkątów, z których jest złożony badany element, na w pełni parametryczny model CAD.

Otrzymany w wyniku optymalizacji element cechuje się znacznie niższą masą w stosunku do wyjściowego podzespołu, przy jednoczesnym zachowaniu jego właściwości wytrzymałościowych. Niestety proces jego wytwarzania może być niezwykle wymagający. Dlatego Discovery pozwala na wprowadzenie ustawień związanych z wytwarzaniem, umożliwiając między innymi definicje kierunku zmian w kształcie elementu tak, aby proces jego produkcji był możliwie prosty. 

Dostęp do szybkich i precyzyjnych analiz

Nowy ANSYS Discovery zawiera szereg udoskonaleń funkcjonalności znanych z poprzednich generacji produktów Discovery. Symulacje przeprowadzone z wykorzystaniem kart graficznych są jeszcze szybsze niż wcześniej. Dodatkowo program pozwala na przeprowadzane wysokiej jakości symulacji z wykorzystaniem rozwiązań znanych z flagowych aplikacji Ansys.

Interesującym przykładem może być modelowanie przepływu wewnątrz kolektora. Dzięki symulacjom przeprowadzanym w czasie niemal rzeczywistym, możliwe jest obserwowanie wpływu zmian geometrii na charakter badanego przepływu. Pozwala to osiągnąć oczekiwany spadek ciśnienia na wylocie z kolektora. Ponadto szereg narzędzi do wizualizacji umożliwia wyświetlanie linii prądu, konturów prędkości, wektorów czy też izopowierzchni obrazujących obszary, w których występują wyższe prędkości przepływu.

Jeżeli widzimy, że nasze rozwiązanie zmierza w oczekiwanym kierunku, w kilku kliknięciach możemy przełączyć się do trybu umożliwiającego prowadzenie dokładniejszych analiz. Po przejściu do trybu oferującego otrzymywanie bardziej precyzyjnych rozwiązań wystarczy jeszcze raz uruchomić obliczenia. Tym razem zostaną one przeprowadzone z wykorzystaniem technologii produktów takich jak ANSYS Fluent lub ANSYS Mechanical. Wszystkie ustawienia wraz z warunkami brzegowymi czy monitorowanymi wartościami przenoszone są automatycznie.

Na tym etapie mamy dostęp do wyboru ustawień związanych z kontrolą siatki numerycznej, wygenerowanej przez program. Narzędzie umożliwia nie tylko globalną zmianę wielkości elementów siatki, ale również zmianę ustawień związanych z jej lokalnym zagęszczaniem (Rys. 3.). Bardziej zaawansowani użytkownicy mogą również dostosować ustawienia związane ze zbieżnością, czy sposobem modelowania przepływu.

Badany w Discovery układ może również zostać bezpośrednio przeniesiony i poddany kompleksowej analizie w ANSYS Fluent lub ANSYS Mechanical. Stanie się to z uwzględnieniem: warunków brzegowych, informacji o materiałach oraz siatki numerycznej. 

Dlaczego ANSYS Discovery?

Łatwy w użyciu i intuicyjny interfejs, zintegrowane modelowanie geometryczne, symulacje prowadzone w czasie rzeczywistym oraz wiodąca w przemyśle dokładność otrzymywanych rozwiązań, to właśnie cechy odróżniające ANSYS Discovery od innych aplikacji. Warto przetestować to narzędzie w planowanych projektach i sprawdzić w jaki sposób poprawi jakość pracy i wdrażanych rozwiązań.

Szukasz więcej informacji na temat ANSYS Discovery?

Zapraszamy na tę stronę lub do kontaktu z naszymi ekspertami.

Autor artykułu

inż. Krzysztof Wiński zajmuje się numeryczną mechaniką płynów. Jego  zainteresowania wiążą się aerodynamiką pojazdów. Od 2017 roku jest członkiem Studenckiego Koła Aerodynamiki Pojazdów działającego przy Politechnice Warszawskiej, w którym nadzoruje badania nad prototypowym motocyklem wyścigowym o napędzie elektrycznym.