انواع تحلیل در ANSYS Workbench

انواع تحلیل در ANSYS Workbench

انواع تحلیل در ANSYS Workbench

برای آغاز تحلیل در ANSYS Workbench باید یکی از سیستم های تحلیل (Analysis System) آن را که در Toolbox موجود می باشد، انتخاب کرد. هنگامی که شما یکی از انواع تحلیل را انتخاب می کنید، سیستم تحلیل مربوطه با همه اجزای آن بصورت شماتیک ظاهر می شود. باید توجه کرد بعضی از این تحلیل ها، حلگرهای خاص خود را ارائه می دهند، مانند Fluid Flow که از حلگر CFX استفاده می کند.

سیستم های تحلیلی که در ANSYS Workbench موجود است عبارتند از:

  • Design Assessment
  • Electric
  • Explicit Dynamics
  • Fluid Flow (CFX)
  • Fluid Flow (FLUENT)
  • Fluid Flow (POLYFLOW)
  • Harmonic Response
  • Hydrodynamic Diffraction
  • Hydrodynamic Time Response
  • Linear Buckling
  • Magnetostatic
  • Modal and Modal (SAMCEF)
  • Random Vibration
  • Response Spectrum
  • Shape Optimization
  • Static Structural and Static Structural (SAMCEF)
  • Steady-State Thermal
  • Thermal-Electric
  • Transient Structural
  • Rigid Dynamics
  • Transient Thermal

هر یک از اجزای یک سیستم تحلیل به صورت یک بخش (سلول) جداگانه در ساختار شماتیک سیستم نمایش داده می شود. به عنوان نمونه، یک آنالیز Structural شامل اجزا (سلول های) زیر است:

  • Engineering Data
  • Geometry
  • Model
  • Setup
  • Solution
  • Results

اگر بر روی هر سلول کلیک راست کنید یک منو از امکاناتی که برای آن سلول در دسترس می باشند، باز می شود. هنگامی که تغییرات لازم را بر یک سلول اعمال کردیم، می توانیم پروژه را بروز رسانی (Update) کنیم، تا اثر این تغییرات به سلول های دیگر نیز اعمال شود.

ANSYS Workbench برای برخی از تحلیل کوپله مانند تحلیل FSI یک طرفهPre-Stress Modal ،(One-Way) ، تنش های حرارتی، ارتعاش تصادفی (Random Vibration) و طیف پاسخ (Response Spectrum) یکسری قالب های آماده دارد که این قالب ها را می توان از Toolbox در قسمت Custom Systems  پیدا کرد.

 

Design Assessment

این سیستم تحلیل، قابلیت ترکیب نتایج تحلیل های Static و Transient را داراست و می تواند پردازش نتایج را با استفاده از Script قابل تنظیم، انجام دهد.

 

Electric

یک تحلیل Electric قابلیت پشتیبانی از شرایط پایای الکتریکی را دارد. این تحلیل به منظور تعیین پتانسیل الکتریکی ایجاد شده در اجسام رسانا بواسطه یک ولتاژ تحریک خارجی بکار می رود.

 

Explicit Dynamics

این تحلیل برای محاسبه پاسخ دینامیکی سازه به تنش های ناشی از انتشار امواج، ضربه و یا تغییرات شدید بارهای وابسته به زمان مورد استفاده قرار می گیرد. بررسی تاثیرات اینرسی و اثر متقابل اجسام در حال حرکت، جنبه های مهم این نوع تحلیل می باشند. همچنین این نوع تحلیل می تواند برای مدل سازی پدیده های مکانیکی که رفتار غیرخطی دارند، مورد استفاده قرار گیرد. این رفتار غیر خطی ممکن است ناشی از رفتار مواد (به عنوان مثال هایپر الاستیسیتی، پلاستیسیته، شکست)، تماس اجسام (به عنوان مثال برخورد با سرعت بالا) و یا تغییر شکل های هندسی (به عنوان مثال، کمانش و فروپاشی) باشد. این نوع تحلیل، پدیده هایی را که در زمانی کمتر از ۱ ثانیه رخ می دهند را به خوبی شبیه سازی می کند. برای پدیده هایی که در مدت زمان طولانی تری رخ می دهند بهتر است با استفاده از سیستم تحلیل Transient Structural مدل شوند.

 

Fluid Flow CFX

  ANSYS CFXشما را قادر به انجام تحلیل انتقال حرارت، جریان سیال تراکم ناپذیر و تراکم پذیر در هندسه های پیچیده می کند. شما می توانید هندسه، مش، مواد، شرایط مرزی و پارامترها را وارد کنید، سپس گزارش خود را با استفاده از ابزارهای موجود در آن، ایجاد کنید.

 

Fluid Flow  FLUENT

 FLUENTشما را قادر به انجام تحلیل انتقال حرارت، جریان سیال تراکم ناپذیر و تراکم پذیر در هندسه های پیچیده می کند. شما در FLUENT می توانید مدل های محاسباتی، مواد، شرایط مرزی و پارامترهای راه حل را مشخص کنید.

با استفاده از FLUENT می توان مش را بر یک هندسه در محیط Workbench اعمال کرد، سپس مدل ریاضی (جریان سرعت کم، سرعت بالا، آرام، آشفته و غیره)، مواد و شرایط مرزی را به نحوی تعریف کرد که مسئله به بهترین شکل ممکن حل شود. نتایج شبیه سازی را نیز می توان در محیط FLUENT یا CFD-Post نشان داد.

 

Fluid Flow POLYFLOW

POLYFLOW امکان تحلیل جریان سیال با سطوح آزاد، جریان با رفتارهای پیچیده (از جمله رفتار غیر نیوتنی با viscoelasticity)، انتقال حرارت و واکنش های شیمیایی را فراهم می آورد. POLYFLOW دارای بعضی امکانات مفید می باشد که با راست کلیک بر روی هر یک از سلول های آن، می توان از آنها استفاده کرد. به عنوان مثال، POLYMAT برای محاسبه خواص مواد، از جمله پارامترهای ویسکوالاستیک بر اساس داده های تجربی مورد استفاده قرار می گیرد.

 

Harmonic Response

در یک سازه هر بار متناوب پایدار یک پاسخ هارمونیک را تولید می کند. در واقع تحلیل هارمونیک برای تعیین پاسخ حالت دائمی (steady-state) یک سازه خطی که تحت بارهای متناوب سینوسی (هارمونیک) است، مورد استفاده قرار می گیرد. به این ترتیب شما را قادر می سازد که طرح خود را در برابر تشدید، خستگی و دیگر اثرات مضر ارتعاشات اجباری بررسی کنید. این تکنیک تحلیل، صرفا حالت دائمی ارتعاشات اجباری سازه را بررسی می کند و ارتعاشات گذرا که در آغاز تحریک رخ می دهد، در تحلیل هارمونیک بررسی نمی شود.

 

Hydrodynamic Diffraction

AQWA امکان محاسبه نیروهای موج و حرکت سازه در امواج منظم و یا نامنظم را فراهم می آورد. ابتدا هندسه در DesignModeler تعیین می شود و سپس AQWA پارامترهای حل را مشخص کرده و نتایج را بدست می آورد.

 

Linear Buckling

تحلیل کمانش خطی (مقادیر ویژه کمانش)، مقاومت تئوریک کمانش سازه ایده آل الاستیک را پیش بینی می کند.

این روش تحلیل منطبق بر رویکرد تئوریک در مورد تحلیل الاستیک کمانش می باشد.

به عنوان مثال، مقادیر ویژه کمانش یک ستون در این تحلیل با حل اویلر کلاسیک مطابقت دارد.

باید توجه کرد که عیوب و رفتار غیر خطی سازه ها مانع از دستیابی به مقاومت نظری کمانش الاستیک آنها می شود.

بنابراین، تحلیل خطی کمانش اغلب منجر به نتایج سریع اما غیر محافظه کارانه می شود.

 

Magnetostatic

میدان های مغناطیسی می توانند به عنوان نتیجه یک جریان الکتریکی یا یک آهنربای دائم ایجاد شوند. در ANSYS Workbench شما می توانید یک میدان مغناطیسی استاتیک ایجاد کنید. در ضمن می توانید فیزیک های مختلف از جمله آهن، هوا، آهنرباهای دائمی و رساناها را مدل کنید.

 

 

Modal and Modal  SAMCEF

تحلیل مودال می تواند مشخصات ارتعاشی ( مانند فرکانسهای طبیعی و مد حالت متناظر با فرکانسهای طبیعی مورد نظر) یک سازه و یا یک جز از یک سیستم را تعیین کند.

این تحلیل می تواند به عنوان آغاز و کمکی برای انواع دیگری از تحلیل مانند تشخیص اجسام بدون قید در تحلیل تماس و یا تعیین اندازهtime-step در تحلیل Transient مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر این، نتایج تحلیل مودال ممکن است در شبیه سازهای دینامیک مانند Harmonic Response، Random Vibration و Response Spectrum که از روشهای بر هم نهی استفاده می کنند، مورد استفاده قرار گیرند. در ضمن فرکانسهای طبیعی و شکل مدها از پارامترهای مهم در طراحی یک سازه برای شرایط بارگذاری دینامیک است.

SAMCEF یک نرم افزار تحلیل به روش اجزاء محدود می باشد.

 

Random Vibration

همیشه مقدار بار بر روی یک سازه با قطعیت کامل قابل اندازه گیری نمی باشد.

برای مثال ، در یک اتومبیل ممکن است، تغییر در ارتعاش موتور یا زبری متفاوت سطوح آسفالت و سنگفرش، باعث ایجاد این مسئله بشود. تحلیل Random Vibration، امکان تعیین پاسخ سازه به بارهای ارتعاشی که طبیعت آنها تصادفی می باشد را فراهم می آورد.

 

Response Spectrum

تحلیل Response Spectrum مشابه تحلیل Random Vibration است.

با این حال، بر خلاف تحلیل ارتعاش تصادفی، پاسخ های ارائه شده از تحلیل طیف پاسخ به صورت قطعی حداکثر می باشند. برای یک تحریک وارد شده، محاسبه پاسخ حداکثر بر اساس طیف پاسخ ورودی و روش مورد استفاده برای ترکیب پاسخ مودال صورت می گیرد.

روشهای ترکیب مورد استفاده نرم افزار عبارتند از : SRSS، CQC و ROSE .

 

Shape Optimization

هدف از تحلیل بهینه سازی شکل، پیدا کردن بهترین استفاده از مواد است.

به طور معمول این فرآیند شامل بهینه سازی توزیع مواد به طوری که سازه حداکثر سختی در برابر مجموعه ای از بارها را داشته باشد، می باشد.

 

Static Structural and Static Structural SAMCEF

این تحلیل جابجایی ها، تنش ها، کرنش ها و نیروهایی که در سازه یا اجزای یک سیستم توسط بارگذاری هایی که در آنها اثر اینرسی و میرایی ناچیز باشد ایجاد شده باشد را تعیین می کند. همچنین فرض می شود که بارها و پاسخ سازه به آرامی با زمان تغییر می کند. همانطور که ذکر شد SAMCEF یک نرم افزار تحلیل به روش اجزاء محدود می باشد و ANSYS Workbench.

 

Steady-State Thermal

شما می توانید از این تحلیل برای تعیین درجه حرارت، گرادیان حرارتی، نرخ جریان حرارت و شار گرمایى در یک جسم در اثر بارهای حرارتی ثابت در واحد زمان، استفاده کنید. مهندسان اغلب برای ایجاد شرایط اولیه در تحلیل گذرای حرارتی ابتدا یک تحلیل حالت پایدار انجام می دهند. تحلیل حالت پایدار نیز می تواند بعد از آخرین مرحله از تحلیل گذرا حرارتی قرار گیرد که در آنجا همه تغییرات گذرا تقریبا ثابت شده اند.

 

Thermal-Electric

Thermal-Electric این امکان را فراهم می آورد که به طور همزمان میدانهای حرارتی و الکتریکی را تحلیل کنید.

 

 

Transient Structural

شما می توانید یک تحلیل گذرا با استفاده از حلگر ANSYS Mechanical برای تعیین پاسخ دینامیکی یک سازه تحت بارهای وابسته به زمان انجام دهید و جابجایی، کرنش، تنش و نیروهای ایجاد شده در سازه، در واحد زمان را بدست آورید. زمانی که اثرات اینرسی و یا میرایی مهم باشد شما باید از این نوع تحلیل استفاده کنید، در غیر این صورت بجای آن می توانید از تحلیل استاتیک استفاده کنید.

 

Rigid Dynamics

ANSYS تحلیل دینامیک اجسام صلب را با استفاده از حلگر ویژه ANSYS Rigid Dynamics انجام می دهد. از این نوع تحلیل برای تعیین پاسخ دینامیکی مجموعه های مونتاژی اجسام صلب که توسط مفاصل و فنرها به هم متصل هستند، استفاده می شود. به عنوان مثال به کمک این تحلیل می توانید به بررسی حرکت بازوی یک ربات بپردازید.

 

Transient Thermal

این نوع تحلیل درجه حرارت و کمیت های حرارتی که در طول زمان متغیر می باشد را تعیین می کند. از موارد کاربرد این تحلیل می توان به بررسی فرآیند خنک کردن قطعات الکترونیک یا نحوه تغییر دما در عملیات حرارتی اجسام اشاره کرد. همچنین در مواردی که تنش های حرارتی ناشی از توزیع دما می تواند باعث شکست شود، توزیع درجه حرارت، به عنوان ورودی، برای ارزیابی تنش حرارتی، از یک تحلیل حرارتی گذرا به تحلیل استاتیک فرستاده می شود. بسیاری از مسایل انتقال حرارت مانند: نازل، بلوک موتور، مخازن تحت فشار، مسائل تماس سیال و سازه FSI (fluid-structure interaction) و بسیاری مسائل دیگر به کمک این تحلیل قابل انجام می باشند.

 

مرجع: ANSYS Help

, , , , , ,
نوشتهٔ پیشین
روش‌ها و ترفندهای مدل‌سازی اجزاء محدود برای لاستیک و الاستومرها
نوشتهٔ بعدی
چرا المان محدود و چرا آباکوس

مقالات مرتبط