Học liệu

PHẦN MỀM ANSYS WORKBENCH

  • 17/10/2020
  • Học liệu

I.1.      Giới thiệu về ANSYS

ANSYS Mechanical Workbench là một môi trường nền trên đó tích hợp các bộ mô phỏng kỹ thuật với công nghệ mô phỏng tiên tiến. Quy trình thực hiện một dự án mô phỏng trên ANSYS workbench rất trực quan, hỗ trợ liên kết các quá trình mô phỏng với nhau, có giao diện định hướng cho người dùng, thậm chí phân tích đa hệ vật lý phức tạp chỉ với việc kéo-và-thả đơn giản. Chế độ giao tiếp với các hệ thống CAD khác theo hai chiều mạnh mẽ, tự động chia lưới chất lượng cao, cơ cấu cập nhật theo từng bước của dự án, quản lý tham số toàn diện và các công cụ tối ưu hóa được tích hợp, ANSYS Workbench đem lại hiệu năng mô phỏng cao, bảo toàn dữ liệu trong quá trình chuyển đổi phân tích, cho phép “Mô phỏng định hướng cho phát triển của sản phẩm”

Nhờ ứng dụng phương pháp PTHH, các bài toán kỹ thuật về cơ, nhiệt, thủy khí, điện từ, sau khi mô hình hóa và xây dựng mô hình toán học, cho phép giải chúng với các điều kiện biên cụ thể với số bậc tự do lớn.

Trong bài toán kết cấu (Structural), phần mềm ANSYS dùng để giải các bài toán trường ứng suất – biến dạng, trường nhiệt do các kết cấu. Giải các bài toán dạng tĩnh, dao động, cộng hưởng, bài toán ổn định, bài toán va đập, bài toán tiếp xúc. Các bài toán được giải cho các dạng phần tử kết cấu thanh, dầm, 2D và 3D, giải các bài toán với các vật liệu đàn hồi, đàn hồi phi tuyến, đàn déo lý tưởng, dẻo nhớt, đàn nhớt. Trước hết, cần chọn được kiểu phần tử, phù hợp với bài toán cần giải. ANSYS cung cấp trên 200 phần tử khác nhau. Mỗi kiểu phần tử, tương ứng với một dạng bài toán. Khi chọn một phần tử, bộ lọc sẽ chọn các moodun tính toán phù hợp, và đưa ra các yêu cầu về việc nhập các tham số tương ứng để giải. Đồng thời việc chọn phần tử, ANSYS yêu cầu chọn dạng bài toán riêng cho từng phần tử. Việc tính toán còn phụ thuộc vào vật liệu. Mỗi bài toán cần đưa mô hình vật liệu, cần xác lập rõ là vật liệu đàn hồi hay dẻo, là vật liệu tuyến tính hay phi tính, với mỗi vật liệu, cần nhập đủ các thông số vật lý của vật liệu. ANSYS là phần mềm giải các bải toán bằng phương pháp số, chúng giải trên mô hình học thực.Vì vậy, cần đưa vào mô hình học đúng. ANSYS cho phép xây dựng các mô hình học 2D và 3D, với các kích thước thực, hình dáng được giản đơn hóa hoặc mô hình hình học với các điểm, đường, diện tích, và mô hình phần tử hữa hạn với các nút và phần tử. Hai dạng mô hình được trao đổi và thống nhất với nhau để tính toán. ANSYS là phần mềm giải bải toán bẳng phương pháp PTHH, nên sau khi dựng mô hình hình học, ANSYS cho phép chia lưới phần tử do người sử dụng chọn hoặc tự động chia lưới. Số lượng nút và phần tử quyết định đến độ chính xác của bài toán, nên càng chia lưới càng nhỏ càng tốt. Nhưng việc chia nhỏ phần tử phụ thuộc năng lực từng phần mềm. Nếu sự dụng phiên bản công nghiệp, số nút và phần tử có thể lên đến con số hàng tram ngàn, phiên bản Đại học thì chỉ đến chục ngàn và phiên bản SV là hàng ngàn.

Để giải một bài toán bẳng phần mềm ANSYS, cần đưa vào các điều kiện ban đầu và điều kiện biên cho mô hình hình học. Các ràng buộc và các ngoại lực hoặc nội lực (lực, chuyển vị, NĐ, mật độ) được đưa vào tại từng nút, từng phần tử trong mô hình hình học.

Sau khi xác lập các điều kiện bài toán, để giải chúng, ANSYS cho phép chọn các dạng bài toán. Khi giải các bài toán phi tuyến, vấn đề đặt ra là sự hội tụ của bài toán. ANSYS cho phép xác lập các bược lặp để giải bài toán lặp với độ chính xác cao. Để theo dõi bước tính, ANSYS cho biểu đồ quan hệ các bước lặp và độ hội tụ. Các kết quả tính toán được ghi lưu vào các File dữ liệu. Việc xuất các dữ liệu được tính toán và lưu trữ, ANSYS có hệ hậu xử lý mạnh, cho phép xuất dữ liệu dưới dạng đồ thị, ảnh đổ, để có thể quan sát trường ứng suất và biến dạng, đồng thời cũng cho phép xuất kết quả dưới dạng bảng số.

Yêu cầu đối với phần cứng máy tính cá nhân:

  • Phần mềm ANSYS, phiên bản ANSYS 10-11 chạy trên máy PC trong môi trường Windows XP hoặc Windows NT;
  • Pentium Pro, Pentium 3-4;
  • Bộ nhớ (RAM) từ128 MB trở lên;
  • Ổ cứng còn trống ít nhất 500MB;
  • Các hệ điều hành Windows XP, Window 2000, và Windows NT đều hỗ trợ cho card đồ họa, có khả năng hỗ trợ độ phân giải của màn hình là 1024x768 High Color(16- bit màu), và hỗ trợ cho màn hình 17 inch(hoặc hơn) cùng với card đồ họa tương ứng.

I.1.      Lịch sử hình thành và phát triển

Lịch sử phát triển phần mềm ANSYS, Gồm 6 giai đoạn:

  • Phiên bản thương mại đầu tiên của phần mềm Ansys được dán nhãn phiên bản 2.0 và phát hành vào năm 1971.
  • Năm 1980, Apple II được phát hành, cho phép Ansys chuyển đổi sang giao diện người dùng đồ họa trong phiên bản 4 vào cuối năm đó. Phiên bản 4 của phần mềm Ansys dễ sử dụng hơn và bổ sung thêm các tính năng để mô phỏng điện từ.
  • Vào năm 1996, Ansys đã phát hành phần mềm phân tích cấu trúc DesignSpace, sản phẩm mô phỏng thử nghiệm rơi và thả LS-DYNA và bộ mô phỏng động lực học chất lỏng (CFD) của Ansys. Ansys cũng bổ sung hỗ trợ xử lý song song cho PC với nhiều bộ vi xử lý.
  • Phiên bản 8.0 đã được xuất bản vào năm 2005 và giới thiệu phần mềm tương tác cấu trúc chất lỏng của Ansys, mô phỏng sự tương tác giữa kết cấu và chất lỏng. Ansys cũng phát hành các sản phẩm phần mềm thiết kế xác thực và DesignXplorer, cả hai đều đối phó với xác suất và tính ngẫu nhiên của các yếu tố vật lý. Vào năm 2009, phiên bản 12 đã được phát hành với phiên bản thứ hai của Workbench. Ansys cũng bắt đầu ngày càng củng cố các tính năng vào phần mềm Workbench.
  • Phiên bản 15 của Ansys được phát hành vào năm 2014. Nó được them vào chức năng mới cho vật liệu composites, lien kết bu long và chia lưới tốt hơn.
  • Trong tháng 2 năm 2015, phiên bản 16 đã giới thiệu công ty vật lý AIM và Electronics Desktop. Năm 2016, phiên bản 17 giới thiệu một giao diện người dung mới và cải tiến cho tính toán mô phỏng động lực học chất lỏng. Vào tháng 1 năm 2017, Ansys đã phát hành phiên bản 18.

I.2.      Các mảng ứng dụng của ANSYS  Workbench

I.2.1.    Mô phỏng tính toán Cơ học

ANSYS Mechanical Enterprise là giải pháp phần mềm kỹ thuật cơ khí hàng đầu sử dụng PTHH - Finite Element Method (FEA) - để phân tích cấu trúc bằng giao diện Ansys Mechanical. Nó bao gồm một loạt các ứng dụng khổng lồ và hoàn thiện với mọi thứ bạn cần từ chuẩn bị hình học đến tối ưu hóa và tất cả các bước tiến hành. Với Mechanical Enterprise, bạn có thể mô hình hóa các vật liệu tiên tiến, tải trọng môi trường phức tạp và các yêu cầu cụ thể của ngành trong các lĩnh vực như thủy động lực học và vật liệu composite.

Một loạt các mô hình vật liệu bao gồm tất cả mọi thứ từ hyperelastic, hợp kim bộ nhớ hình dạng, đất, bê tông, nhựa và cấu trúc kim loại có thể được mô hình chính xác; bạn thậm chí có thể thêm các mô hình vật liệu do người dùng định nghĩa nếu cần. Nhà thiết kế vật liệu có thể dễ dàng tạo ra các yếu tố khối lượng đại diện (RVE) dựa trên lưới, sợi, dệt hoặc hình học do người dùng tạo để tạo điều kiện mô hình hóa nhiều cấu trúc vật liệu phức tạp.

Mechanical Enterprise có các công cụ như Ansys ACT để tùy chỉnh quy trình làm việc của bạn, thêm chức năng và tăng tốc quá trình mô phỏng của bạn và Ansys DesignXplorer với công nghệ tối ưu hóa được tích hợp để có câu trả lời tốt nhất trong thời gian nhanh nhất. Việc bổ sung Ansys SpaceClaim có nghĩa là việc chuẩn bị hình học (giữa bề mặt, khai thác và đơn giản hóa chùm tia) để phân tích, xây dựng mô hình nguyên mẫu hoặc thao tác hình học trong quá trình thay đổi thiết kế là trực quan và nhanh chóng.

I.2.2.    Mô phỏng tính toán Động lực học chất lỏng

Động lực học chất lỏng - Computational Fluid Dynamics (CFD) - là một công cụ có tính linh hoạt, độ chính xác và độ rộng lớn của ứng dụng. CFD  cung cấp thông tin chuyên sâu để giúp bạn tối ưu hóa thiết kế của mình, có thể nằm ngoài tầm với trừ khi bạn chọn phần mềm của mình một cách cẩn thận. Để có được kết quả CFD chính xác, bạn cần phần mềm nghiêm túc. ANSYS CFD vượt xa các kết quả định tính để đưa ra dự đoán định lượng chính xác về tương tác chất lỏng.

CFD không chỉ dành cho các chuyên gia mô hình hóa tàu tên lửa và xe đua. Các kỹ sư ở mọi cấp độ trong các ngành công nghiệp khác nhau đang nhận được giá trị lớn từ phân tích CFD.

Đi xa hơn và nhanh hơn với các kết quả CFD được xác nhận tốt trên phạm vi rộng nhất của các ứng dụng chung, chuyên ngành và đa vật lý. Ansys Fluent và Ansys CFX cung cấp kết quả nhanh chóng cho hầu hết mọi ứng dụng chất lỏng hoặc đa vật lý, với độ chính xác và mạnh mẽ hàng đầu trong ngành. Phần mềm CFD này có các khả năng rộng rãi cần thiết để giải quyết các vấn đề thiết kế của bạn ngày hôm nay và trong tương lai. Bạn có thể sử dụng phân tích Ansys CFD để đổi mới với các khả năng đột phá trong chế tạo máy nén khí, nhiễu loạn, đốt cháy và đóng băng trong chuyến bay.

Những đổi mới gần đây trong việc mô hình hóa, chia lưới và cải tiến môi trường sử dụng, hiệu năng tính toán cao và xử lý hậu kỳ đã giúp tăng tốc thời gian đi đến kết quả mà không ảnh hưởng đến độ chính xác của kết quả. Chúng cho phép người dùng mới làm quen nhanh chóng với công việc, trong khi cung cấp cho người dùng có kinh nghiệm cơ hội lớn hơn để tạo ra sự khác biệt.

I.2.3.    Khoa học vật liệu với Ansys Granta

Mỗi sản phẩm được làm từ vật liệu. Các nhà quản lý, kỹ sư, nhà khoa học và nhà thiết kế cần đưa ra các quyết định và phân tích dựa trên thông tin phù hợp về các vật liệu đó. Và các doanh nghiệp cần xây dựng và quản lý trí thông minh vật chất của thành phố, là một thành phần quan trọng trong chiến lược chuyển đổi kỹ thuật số của họ. Các dòng sản phẩm Ansys Granta có thể giúp đỡ.

 

 

I.2.4.    Chất bán dẫn

Những tiến bộ liên tục trong công nghệ bán dẫn thúc đầy sự ra đời của các sản phẩm trí tuệ nhân tạo, học máy, 5G, ô tô, mạng, đám mây và các ứng dụng điện toán biên. Phổ biến kết nối, độ trễ thấp và tốc độ dữ liệu nhanh hơn cho phép hàng tỷ thiết bị thông minh. Các thiết bị này dựa trên các thiết kế FinFET tiên tiến, công suất thấp và công nghệ đóng gói tích hợp 2.5D / 3D tiên tiến để cung cấp các mục tiêu về năng lượng, hiệu suất, diện tích và độ tin cậy cần thiết.

Khi các nhà thiết kế áp dụng các công nghệ xử lý tiên tiến và kỹ thuật đóng gói 2.5D / 3D rất dày đặc, các tác động của một tập hợp hiệu ứng vật lý ngày càng tăng, cần phải được xem xét để đánh giá rõ hiệu suất và độ tin cậy của chip. ANSYS đã phát triển một bộ sản phẩm đa vật lý rộng và sâu để phân tích chính xác tính toàn vẹn năng lượng, nhiệt, biến thiên, điện từ, cơ học và vật lý khác theo cách nắm bắt sự phụ thuộc phức tạp của chúng qua phổ của chip, gói và hệ thống để thúc đẩy silicon lần đầu tiên và hệ thống thành công.

 

 

Các tin khác