ANSYS

 

 

معرفی نرم‌افزار

ANSYS نرم‌افزار مهندسی محصول شرکتANSYS Inc  است و از دسته ابزارهای تحلیلی است که از روش اجزاء محدود برای مدل‌سازی و تحلیل در آن استفاده می‌شود. استفاده از نرم‌افزار انسیس، مهندسین و طراحان را قادر می‌سازد تا به‌راحتی بهینه‌سازی ساختاری، حرارتی، دینامیکی، تعادل وزنی و عملکردی و همچنین شبیه‌سازی‌های مد ارتعاشی و ضریب اطمینان را در طرح‌ها و پروژه‌ها به‌صورت مرحله به مرحله اعمال کنند.

ابزارهای پیش‌بینی شده در ANSYS امکان تحلیل انواع مختلف سازه‌ها مانند قاب، مخزن، سد، پل و غیره و اجزای سازه‌ای مانند اتصالات فولادی، اعضای فولادی یا بتنی، ایزولاتورها را به روش‌های مختلف فراهم ساخته‌ است. از جمله این ابزارها می‌توان به تحلیل‌های استاتیکی، بارگذاری رفت و برگشتی، مودال، تاریخچه زمانی و طیفی اشاره نمود. برای شبیه‌سازی شرایط مختلف تکیه‌گاهی گزینه‌های متعددی به‌صورت شتاب، تغییرمکان، نیرو و یا لنگر با الگوهای مختلف در دسترس هستند که به‌طور ثابت یا متغیر با زمان قابل استفاده‌اند. همچنین مدل‌های رفتاری مختلفی از مصالح شکل‌پذیر و ترد مانند مدل‌های خطی و غیرخطی فولاد، مدل دراگر ـ پراگر و مدل گسیختگی بتن در آن پیش‌بینی شده که در حوزه‌ی رفتار غیرخطی به‌کار می‌روند.

ANSYS نرم‌افزار قدرتمند و شبیه‌ساز ساده‌ای است که توانایی یک طراحی قابل اعتماد و استاندارد را به طراحان و مهندسین فراهم می‌سازد. در این نرم‌افزار از سیستم کارآمد و آسان اتوماسیون پایگاه داده‌ها استفاده شده که کاربری این نرم‌افزار را بسیار آسان کرده‌است. سازندگان نرم افزار ANSYS بر این باورند که این نرم افزار می‌تواند برای ۳۲ سال آینده در حل مشکلات طراحی مؤثر، مفید و قابل اعتماد باشد.

نرم‌افزار Design Space ANSYS کاملاً بر آخرین ورژن نرم‌افزارهای اصلی CAD سه‌بعدی منطبق است. این نرم‌افزار می‌تواند از اطلاعات خروجی نرم‌افزار CATIA استفاده نموده و از فرمت‌های رایج هندسی و برداری مانند SAT و Para solid پشتیبانی نماید. این نرم‌افزار از اجزای تک واحدی تا مجموعه‌های بزرگ و پیچیده و حتی سیستم‌های کامل را با کلیه‌ی نماهای سه‌بعدی CAD به یک محصول یا سیستم مجازی کامل و قابل توسعه تبدیل می‌سازد. سیستم شبیه‌سازی این نرم‌افزار از چهار تابع مختلف با قابلیت‌های کاربردی مختلف تبعیت می‌نماید که از مدل‌های اضافی، پلاگین‌های CAD و اتصالات متحرک تشکیل می‌شوند و به گونه‌ای طراحی شده‌اند تا کلیه‌ی نیازهای کاربران خاص را نیز برآورده سازند. در ادامه به برخی از ویژگی‌های مهم نرم‌افزار ANSYS اشاره شده‌است:

  • انجام تحلیل در زمینه‌های گوناگون از قبیل: جامدات، سیالات، انتقال حرارت، الکترومغناطیس، الکترواستاتیک، الکترونیک و دینامیک
  • توانایی تحلیل همزمان مانند تحلیل سیالاتی ـ جامداتی
  • توانایی بهینه‌سازی مدل‌های طراحی شده
  • قابلیت برنامه‌نویسی به‌کمک زبان برنامه‌نویسی نرم‌افزار برای توسعه‌ی امکانات جدید
  • قابلیت تهیه‌ی گزارش و خروجی‌های مختلف به‌صورت فیلم، عکس
  • توانایی تشخیص پارامترهای مختلف و بررسی میزان اهمیت هرکدام از آن‌ها در رسیدن به جواب نهایی طراحی‌ها
  • امکان برقراری ارتباط گسترده با نرم‌افزارهای دیگر

وجود المان‌های مختلف با قابلیت‌های خاص از ویژگی‌های ANSYS است. دسته‌های مختلف المان‌ها مانند المان‌های خطی Beam،Link  و Pipe به‌صورت دو و سه‌بعدی، المان‌های پوسته‌ای (انواع Shell، یک لایه، چند لایه، غشایی، خمشی)، المان‌های حجمی (انواع Solid) با رفتار خطی و غیرخطی، المان‌های تماسی با فاصله‌ی اولیه و فاقد سختی کششی (Contact)، فنرهای غیرخطی (Combin)، کابل، المان کنترلی، المان صلب، جرم متمرکز و غیره انعطاف‌پذیری ویژه‌ای برای مدل‌سازی حوزه‌ی وسیعی از سازه‌ها و اجزای سازه‌ای را در این نرم‌افزار فراهم ساخته‌اند.

با وجود ویژگی‌های فراوان نرم‌افزار ANSYS و نرم‌افزارهای مشابه در مدل‌سازی و تحلیل، همواره باید به‌خاطر سپرد که در بررسی تحلیلی یک مدل، دیدگاه مهندسی و ذکاوت کاربر در فرآیند ساخت، تحلیل و کنترل نتایج، مهم‌ترین نقطه‌ی اتکاء برای تأیید صحت نتایج است و به‌کارگیری چنین نرم‌افزارهایی صرفاً به‌عنوان ابزاری برای ساده‌تر کردن و سرعت بخشیدن به فرآیند طراحی است. به همین دلیل قبل از به‌کارگیری هر ویژگی یا گزینه‌ی تحلیلی، مناسب است که مطالعات کافی درباره‌ی نحوه‌ی کارکرد و تئوری‌های وابسته به روش تحلیلی، نوع المان و مشخصات مصالح صورت گیرد.

 

گروه طراح نرم‌افزار

 

 

تاریخچه‌ی نرم‌افزار

هسته‌ی اولیه‌ی شرکت  ANSYSدر سال 1970 توسط دکتر Swanson و تحت نام SwansonAnalysisSystems با نام اختصاری (SASI) تاسیس شد. هدف اولیه از تاسیس این شرکت، توسعه­‌ی نرم‌افزاری مبتنی بر روش المان محدود  (FiniteElement)به قصد تحلیل استاتیکی، دینامیکی و انتقال حرارت بود. این شرکت محصولات خود را همزمان با رشد سیستم‌های کامپیوتری و همچنین نیازهای مهندسی در صنایع مختلف توسعه داد به‌طوری که هر سال بین 10 تا 20 درصد رشد کرد تا این‌که در سال 2004 به شرکت TAAssociates فروخته شد. مالکان جدید نام شرکت خود را از یکی از محصولات پیشرو شرکت SASI به‌نام ANSYS اقتباس نموده و کمپانی ANSYSInc. رسماً ایجاد گردید. امروزه 96 شرکت از 100 شرکت برتر دنیا از محصولات  ANSYSبرای طراحی، تحلیل و بهینه‌سازی استفاده می‌کنند. در حال حاضر مقر اصلی این شرکت در Pittsburgh ایالت Pennsylvania  قرار داشته و درآمد سالیانه‌ی آن نزدیک به 800 میلیون دلار است.

 

کاربرد نرم‌افزار

محصولات شرکت ANSYS به دو بخش کلی SimulationTechnology و Workflow Technology تقسیم‌بندی می‌شوند که هریک کاربردهای مختص به خود را دارند. در ادامه ماژول های هر بخش بیان خواهد شد.

 

بخش SimulationTechnology

  • Structural Mechanics: مجموعه‌ی تحلیل‌های سازه‌ای را شامل می‌شود. انواع تحلیل‌های استاتیک، دینامیک، فرکانس، ضربه، برخورد، تغییرشکل‌های الاستیک و پلاستیک و ... در این بخش قابل دسترس هستند. قابلیت‌هایی که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌شود از جمله قابلیت‌های این بخش از نرم‌افزار هستند:
    • تحلیل‌های کمانش خطی
    • تحلیل مودال و استخراج شکل مودها و فرکانس‌های طبیعی
    • تحلیل ارتعاشات تصادفی از قبیل زلزله
    • شبیه‌سازی طیف پاسخ یک سیستم به مجموعه‌ای از ورودی‌ها
    • تحلیل‌های هارمونیک
    • تحلیل سینتیک و سینماتیک مکانیزم‌ها
    • تحلیل‌های استاتیکی و شبه‌استاتیکی
    • تحلیل‌های دینامیکی با اثرات اینرسی و بارگذاری متغیر با زمان

 

  • Fluid Dynamics : تحلیل دینامیک سیالات همراه با انتقال حرارت را در حالت‌های مختلف پایا و ناپایا، تراکم‌پذیر و غیرقابل تراکم، دو و سه‌بعدی،  لایه‌ای و آشفته و ... با روش حجم محدود انجام می‌دهد. قابلیت‌هایی که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌شود از جمله قابلیت‌های این بخش از نرم‌افزار هستند:
    • شبیه‌سازی پدیده‌هایی مانند اکستروژن
    • طراحی و شبیه‌سازی سیستم‌های خنک‌کاری الکترونیکی، مکانیکال و ...
    • مشاهده‌ی نتایج حاصل از حل مسائل دینامیک سیالات در مرحله‌ی PostProcessing
    • تحلیل دینامیک سیالات در موتورهای احتراق داخلی

 

  • Meshing : برای انجام هر تحلیل و شبیه‌سازی عددی، احتیاج به ایجاد شبکه بر روی هندسه‌ی مورد بررسی است که در این بخش از نرم‌افزار قابل  دسترسی می‌باشد. قابلیت‌هایی که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌شود از جمله قابلیت‌های این بخش از نرم‌افزار هستند:
    • تولید شبکه با دقت زیاد خصوصاً در لایه‌های مرزی
    • شبکه‌بندی توربوماشین‌ها شامل کمپرسور، پمپ، توربین و ...
    • ایجاد شبکه در یک محیط یکپارچه
  • Electromagnetic: حل عددی معادلات ماکسول در حوزه‌ی الکترومغناطیس را بر عهده دارد.

 

  • Multiphysics : تحلیل‌های کوپله بین فیزیک‌های متفاوت (جامد و سیال/سیال و مغناطیس و ...) را انجام می‌دهد. در این روش ابتدا معادلات حاکم بر یک فیزیک به‌طور کامل حل شده و جواب‌های آن به‌صورت شرایط مرزی برای فیزیک دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد. قابلیت‌هایی که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌شود از جمله قابلیت‌های این بخش از نرم‌افزار هستند:
    • شبیه‌سازی اثرات متقابل میدان مغناطیسی و تحلیل سازه
    • شبیه‌سازی اثرات متقابل میدان دما و الکتریسیته
    • شبیه‌سازی تنش‌های حرارتی
    • شبیه‌سازی اثرات متقابل بین جسم جامد و سیال پیرامون که طی آن میدان فشار یا دمای سیال به‌صورت ورودی تحلیل سازه‌ای بر جسم لحاظ شده و در نهایت تنش و کرنش جسم شبیه‌سازی می‌شود.

 

  • Explicit Dynamics : برای مسائل مختلف دینامیکی که دارای تغییرشکل‌های بزرگ بوده و اکثراً وارد فاز پلاستیک می‌شوند، حل دقیق و با جزئیات بیشتری از Structural Mechanics در اختیار قرار می‌دهد. قابلیت‌هایی که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌شود از جمله قابلیت‌های این بخش از  نرم‌افزار هستند:
    • مشاهده‌ی پدیده‌های شکست و ضربه
    • تحلیل انفجار، تغییرشکل‌های بزرگ، مچالگی، ترکیدن، قطعه قطعه شدن، پارگی و ...

 

  • Hydrodynamics (AQWA) : به شبیه‌سازی هیدرودینامیکی مسائل مهندسی دریایی از قبیل سکوهای نفتی، سازه‌های دریایی، حرکت امواج و ... می‌پردازد.

 

  • Thermal : به‌منظور شبیه‌سازی پدیده‌ی انتقال حرارت به‌صورت پایا و گذرا در قطعات و مجموعه‌های مونتاژ استفاده می‌شود که امکان تعریف انواع شرایط مرزی از قبیل دما، convection،  radiationو fluxهای حرارتی را دارا است. قابلیت‌هایی که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌شود از جمله قابلیت‌های این بخش از نرم‌افزار هستند:
    • شبیه‌سازی انتقال حرارت پایا
    • شبیه‌سازی انتقال حرارت گذرا

 

  • DModeling: از آن‌جاکه شبیه‌سازی پدیده‌های فیزیکی بدون مدل‌سازی قطعات و مجموعه‌های تحت بررسی عملاً غیرممکن است، در نرم‌افزار ANSYS، علاوه بر امکان وارد کردن هندسه از نرم‌افزارهای مطرح CAD از قبیل CATIA، Solidworks  و ...، امکان دیگری نیز در نرم‌افزار برای مدل‌سازی تعبیه شده‌است. قابلیت‌هایی که در ادامه به آن‌ها اشاره می‌شود از جمله قابلیت‌های این بخش از نرم‌افزار هستند:
    • انجام کارهای ابتدایی و ترسیمات ساده
    • مدل‌سازی قطعات پیچیده و مجموعه‌های مونتاژ

 

بخش Workflow Technology

  • ANSYS Work bench Platform : محیطی از نرم‌افزار است که امکان ایجاد workflow بین بخش‌های مختلف نرم‌افزار را فراهم می‌کند. می‌توان از این محیط به Design Modeler وارد شد و قطعات را مدل‌سازی نمود. سپس می‌توان وارد Ansys Meshing شده و مدل ایجاد شده را مش‌بندی کرد. همچنین می‌توان بین پدیده‌های شبیه‌سازی شده یک لینک برقرار کرده و پارامترهای طراحی راا  انتقال داده و یا به اشتراک گذاشت.

 

  • High-Performance Computing : امکان پردازش موازی و تنظیمات آن را در اختیار کاربر قرار می‌دهد.

 

  • Geometry Interfaces : برقراری ارتباط و تبادل فایل CAD با نرم‌افزارهای مدل‌سازی از قبیل  CATIA،ProE  و ... را مدیریت می‌کند.

 

  • Design Exploration : روش‌هایی به‌منظور تحلیل مسائل و پارامترها به‌قصد بهینه‌سازی در اختیار کاربر قرار می‌دهد.

 

لینک دانلود راهنمای نرم‌افزار