ANSYS的协同仿真建设
ANSYS集成化仿真平台方案
仿真帮助实现客户的关键业务需求
• 更快的创新
Digital Twin 数字孪生 空中客车的数字化仿真，美 国国防部的数字线程计划， 基于模型企业
• 更高的质量
• 更低的成本 • 更加节能、环保
Cloud, HPC & ACT Rolls Royce 仿真提速5倍
• 更好的客户体验
先进的仿真技术 Orbital ATK CFD替代全尺寸测试， 每次可节省$10m
100.00k 1.00Meg
ANSYS仿真平台: 芯片-封装-系统(CPS)平台源自ACTlibrary
软件使用者
3
集成化的工具
IT基础设施
ANSYS 的产品发展策略
• 构建基于仿真的研发创新平台 • 仿真驱动产品研发
动态CAE协同 流程压缩 完备的虚拟原型
先进的仿真技术
4
ANSYS AIM: 新一代多物理场仿真设计平台
Geometry Creation and Preparation
400.00
350.00
300.00 2.50 5.00 7.50 10.00 12.50 15.00 17.50 20.00
100.00m
基于 仿真的测 NIGBT71.IC 试
474. 00m 400. 00m
2DGraphCon1
200. 00m
240.00m
GS_I...
0 100.00
1.00k 3.00k 10.00k
– Robert Terhune, US Army Armament Research and Development Engineering Center
11
ANSYS 基于仿真的研发创新平台框架
ansys耦合仿真成功案例
ansys耦合仿真成功案例1. 汽车冷却系统的耦合仿真在该案例中，使用ansys耦合仿真对汽车冷却系统进行了模拟。
通过对发动机、散热器、水泵等部件进行耦合仿真，分析了冷却系统内部的流体动力学、温度分布、压力变化等参数，从而为汽车冷却系统的优化设计提供了理论依据。
2. 管道输油系统的耦合仿真该案例中，使用ansys耦合仿真对管道输油系统进行了模拟。
通过对输油管道、泵站、储罐等部件进行耦合仿真，分析了油品在管道中的流动状态、压力变化等参数，为管道输油系统的安全运行提供了重要的参考。
3. 风力发电机组的耦合仿真在该案例中，使用ansys耦合仿真对风力发电机组进行了模拟。
通过对风机、发电机、齿轮箱等部件进行耦合仿真，分析了风电场内部的风速、转速、功率等参数，为风力发电机组的设计和优化提供了重要的参考。
4. 节能建筑的耦合仿真在该案例中，使用ansys耦合仿真对节能建筑进行了模拟。
通过对建筑外墙、屋顶、窗户等部件进行耦合仿真，分析了建筑内部的温度、湿度、气流等参数，为节能建筑的设计和施工提供了理论支持。
5. 工业炉灶的耦合仿真在该案例中，使用ansys耦合仿真对工业炉灶进行了模拟。
通过对燃烧室、烟道、喷嘴等部件进行耦合仿真，分析了燃烧过程中的温度、压力、流量等参数，为工业炉灶的设计和运行提供了理论依据。
6. 高速列车的耦合仿真在该案例中，使用ansys耦合仿真对高速列车进行了模拟。
通过对车体、轮轴、轮胎等部件进行耦合仿真，分析了列车在高速行驶中的动力学特性、空气动力学特性等参数，为高速列车的设计和运行提供了理论支持。
7. 消防水系统的耦合仿真在该案例中，使用ansys耦合仿真对消防水系统进行了模拟。
通过对水泵、管道、喷头等部件进行耦合仿真，分析了消防水系统内部的水流速度、压力变化等参数，为消防水系统的设计和施工提供了理论支持。
8. 电力传输线路的耦合仿真在该案例中，使用ansys耦合仿真对电力传输线路进行了模拟。
17、ANSYSWorkbench协同仿真环境中文培训资料
动力学分析简介M1-1M1-2动力学第一节: 定义和目的什么是动力学分析?•动力学分析是用来确定惯性（质量效应）和阻尼起重要作用时的结构或构件动力学特性的技术。
•“动力学特性”可能指的是下面的一种或几种类型:–振动特性-（结构振动方式和振动频率）–随时间变化载荷的效应（例如：对结构位移和应力的效应）–周期（振动）或随机载荷的效应M1-3总之，动力学分析有下列类型：Courtesy: NASA动力学动力学分析类型（接上页）•模态分析---确定结构的振动特性•瞬态动力学分析---计算结构对随时间变化载荷的响应•谐响应分析---确定结构对稳态简谐载荷的响应•谱分析---确定结构对地震载荷的响应•随机振动分析---确定结构对随机震动的影响M1-4动力学第三节: 基本概念和术语•通用运动方程•求解方法•建模要考虑的因素•质量矩阵•阻尼M1-5动力学-基本概念和术语运动方程•通用运动方程如下：[]{}[]{}[]{}(){}t F u K u C uM =++ •不同分析类型对应求解不同形式的方程–模态分析：设定F （t ）为零，而矩阵[C] 通常被忽略；–谐响应分析：假设F （t ）和u （t ）都为谐函数，例如Xsin （ωt ），其中，X 是振幅，ω是单位为弧度/秒的频率；–瞬间动态分析：方程保持上述的形式。
其中:[M]= 结构质量矩阵[C]= 结构阻尼矩阵[K]= 结构刚度矩阵{F}= 随时间变化的载荷函数{u}= 节点位移矢量{ů}= 节点速度矢量{ü}= 节点加速度矢量M1-6动力学-基本概念和术语求解方法如何求解通用运动方程?•两种主要方法：–模态叠加法–直接积分法M1-7动力学-基本概念和术语求解方法（接上页）直接积分法•直接求解运动方程•在谐响应分析中，因为载荷和响应都假定为谐函数，所以运动方程是以干扰力频率的函数而不是时间的函数的形式写出并求解的•对于瞬态动力学，运动方程保持为时间的函数，并且可以通过显式或隐式的方法求解模态叠加法•确定结构的固有频率和模态，乘以正则化坐标，然后加起来用以计算位移解•可以用来处理瞬态动力学分析和谐响应分析•详见后面相关章节M1-8动力学-基本概念和术语求解方法（接上页）显式求解方法•也称为闭式求解法或预测求解法•不需要计算矩阵的逆•可轻松处理非线性问题（无收敛问题）•积分时间步Δt 必须很小，但求解速度很快（没有收敛问题）•对于短时间的瞬态分析有效，如用于波的传播，冲击载荷和高度非线性问题•当前时间点的位移{u}t 由包含时间点t-1的方程推导出来•有条件稳定: 如果Δt 超过结构最小周期的确定百分数,计算位移和速度将无限增加•ANSYS-LS/DYNA 就是使用这种方法，此处不作介绍隐式求解法•也称为开式求解法或修正求解法•要求矩阵的逆•非线性要求平衡迭代（存在收敛问题）•积分时间步Δt 可以较大，但因为有收敛问题而受到限制•除了Δt 必须很小的问题以外，对大多数问题都是有效的•当前时间点的位移{u}t 由包含时间点t 的方程推导出来•无条件稳定: Δt 的大小仅仅受精度条件控制, 无稳定性。
HYPERMESH与ANSYS-WORKBENCH的联合仿真
HYPERMESH与ANSYS WORKBENCH的联合仿真在有限元领域，HYPERMESH是最有名气的网格划分软件，而ANSYS WORKBENCH是性能卓越的多物理场耦合分析软件，如何实现强强联合，使得可以用HYPERMESH对模型进行网格划分，然后导入到ANSYS WORKBENCH 中进行分析，引起了许多CAE工程师的关注。
但是无论是网络媒体，还是从公开发表的文献上，还没有看到相关的例子。
有鉴于此，笔者对此问题进行探索，找到了一条合适的道路。
下面从一个例子出发，一步步地说明如何使用二者进行联合仿真。
例子如下。
两根悬臂梁A和B，一根在另外一根的上方，而二者之间略有间隙。
现在左边悬臂梁上施加向下的均布载荷，考察当载荷集度渐渐增加时，该悬臂梁是如何压迫下边的悬臂梁，从而导致其发生变形的。
使用二者进行联合仿真的操作主要步骤如下：1.在任何一款三维软件(如SOLIDWORKS)中创建两根三维悬臂梁如下图所示，并另存为*.stp格式文件。
2.在HYPERMESH中打开此模型，并划分网格。
3. 在HYPERMESH的组件管理器中定义单元类型，材料，并设置组件管理器。
4. 在HYPERMESH中导出有限元模型到ANSYS。
这里得到一个practics.CDB文件。
该文件可以被ANSYS的经典界面读入。
5. 打开ANSYS的经典界面，使用FILE>READ INPUT FROM以读入该文件。
6.在ANSYS的经典界面中使用文档模型的导出功能写出该文件，这里写为file.cdb文件。
7.打开ANSYS WORKBENCH的主界面，并拖入一个Finite Element Modeler组件。
8.在Finite Element Modeler读入file.cdb文件。
9.打开Finite Element Modeler，得到的有限元模型如下。
10.在Finite Element Modeler中生成一个初始的三维模型。
ANSYSWorkbench和ANSYS联合仿真
ANSYSWorkbench和ANSYS联合仿真这是 ANSYS 工程实战第 36 篇文章问题描述：虽然 ANSYS Workbench 在处理实际工艺问题时操作更方便、更快捷、更容易上手，但划分网格的一致性、计算结果的一致性、结果显示及快捷提取等还是有一些问题，个人还是跟愿意用 ANSYS 进行后处理，尤其是使用ANSYS 的APDL 进行结果批提取，这一章主要介绍 ANSYS Workbench 和 ANSYS 的联合使用。
1. 用 ANSYS 读取 ANSYS Wrokbench 结果在 ANSYS Workbench 进行Solve 运算前，应设置 Save MAPDL db 功能，才能用 ANSYS 打开结果文件。
具体方法：在 Analysis settings 功能中找到Analysis Data Management，设置 Save MAPDL_db 为 Yes，如图 1。
图 1 Save MAPDL db 功能设置插入Mechanical APDL：退出 ANSYS Workbench 的操作界面，右键 Solution 选择 Transfer Data To New – Mechanical APDL 编辑环境，如图 2 。
图 2 插入 Mechanical APDL更新 Mechanical APDL：右键 Solution 选择 Update 进行结果更新，此时 Static Structural 各项都变成对勾，如图 3。
图 3 更新 Mechanical APDL打开 ANSYS：右键单击 Mechanical APDL 下的 Analysis ，选择Edit in Mechanical APDL，如图 4 。
图 4 打开ANSYS读入 ANSYS Workbench 的运算结果和模型：进入 ANSYS 工作界面后，界面是没有任何模型及运算结果的，General Postproc - Read Results 下没有 Polt Results 结果，点击左上角 RESUME_DB ，如图 5。
基于ANSYS的协同仿真平台建设方案
Ｄｉ
团 队 、仿 真 流 程 。 同 时 针 对 流 程 执 行 过 程 中 的 各 任 务
甍
节 点 ， 助 于 由ＡＮ ＹＳＷ ｏｋ ｅ ｃ 搭 建 的 专 业 仿 真 分 析 借 Ｓ ｒｂｎ ｈ
环 境 执 行 具 体 的仿 真 分 析 工 作 。 协 同 仿 真 平 台两 大 组 成 部 分 的 作 用 如 下 ： Ａ ＹＳＥ ＮＳ ＫＭ ：为企 业 构 建 协 同仿 真 平 台 的 协 同 管 理 环 境 ，能 够 实 现 仿 真 数 据 的 多维 度统 一 管 理 ．并 通 过 任 务 流 程 系 统 实 现 仿 真 项 目、流 程 的 有 效 管 理 ．实 现 仿 真 人 员 、仿 真 任 务 、数 据 之 间 的 高 效协 同 。
有效控制 ：
设 计仿真数据分散独立 ，
分析 、计 算及仿真 ．在一定程
度 上 提 高 了设 计 水 平 ，降 低 了
图 Ｉ 协 同 仿 真 平 台 体 系 结 构
缺 乏完 整的管理体系 数据利
用率低 。
研 制 成 本 。 目前 大 部 分 企 业 数 字 化 的产 品设 计 基 本 还 主 但 要 局 限在 将 原 有 的 二 维 图纸 应 用 Ｃ ＡＤ软 件 设 计 为三 维 模
各 专 业 独 立 设 计 、难 以协 调 ．各 级 模 型 相 互 关 系 松 散 ， 以实 现 系 统 综 合 性 能 的提 高 和 优 化 ， 以通 过 先 进 难 难
协同仿真平台 ， 该平 台以协同仿真管理为核心 ． 管理仿真
５ 中 制 业 息 ２１ 月 ０ 国 造 信 化 ０ 年８ １
。
难 以重现：项 目的执行和监 控
仍 主 要依 赖 大 量协 调 会 议 和碰 头 会 ． 目 的状 态 和 进 度难 以 项
协同仿真平台建设
协同仿真平台建设刘利刚1，敖涛2，孙艳亮1[1 燕山大学，066004；2 安世亚太科技（北京）有限公司，100026][ 摘要 ] 随着现代中国制造业的发展，协同仿真平台在产品研制、生产以及检验过程日益重要，成为现代企业不可或缺的组成部分。
本文将主要介绍协同仿真平台的现状和建设必要性，协同仿真平台建设的内容、可行性和关键技术，并简要介绍了协同仿真平台建设的意义。
[ 关键词]协同仿真；平台建设；必要性；可行性Construction of the Collaborative Simulation PlatformLiu Ligang1，Ao Tao2，Sun Yanliang1[1 Yanshan University,066004; 2 PERA Global，100026][ Abstract ] With the development of manufacturing industry in china, collaborative simulation platform becomes more and more important in the research and development of products, productionand test processes. This work presents the current situation, necessity, contents,feasibilityand key technologies of construction of collaborative simulation platform.[ Keyword ] Collaborative Simulation, Platform Construction, necessity, feasibility前言现代中国制造业的发展主旋律是“以信息化带动工业化，以工业化促进信息化”。
ANSYS协同仿真环境
ANSYS协同仿真环境——AWECAE技术发展到今天，已经不仅仅满足于为研究人员提供一个分析计算的工具，企业的研发已经成为一个复杂的系统工程。
如何整合这些与研发相关的技术资源使之充分发挥科技创新的能力成为所有的仿真工具必须面临的问题。
ANSYS Workbench协同仿真技术的出现使一个集成化的仿真平台成为可能。
ANSYS的CAD/CAE协同环境可以很好地实现对设计、仿真分析和试验的协同和管理，使设计人员、分析人员以及试验人员甚至管理人员在一个平台上实现同时工作和交流协同。
在同一平台下，不仅实现对CAD和CAE等各软硬件以及数据等资源的整合，各部门的不同设计、分析和试验人员实现协同研发、数据共享与交换，极大提高设计研发的效率，提高管理水平（图1）。
研发的平台统一化和信息化建设是大势所趋，也是企业研发中心的信息化建设方向。
ANSYS以其全新概念的CAD/CAE协同环境，为企事业信息化构建了一个开放统一的平台，整合CAD、CAE和试验等软硬件和相关数据资源，实现设计研发的协同和数据共享与交换，使产品研发流程化和数字化。
CAD软件和模型数据的整合ANSYS 新的AWE（ANSYS WorkbenchEnvironment）环境能直接读入各种CAD软件的零件模型，并在其统一环境中实现任意模型装配和CAE分析。
整合相同或不同CAD软件模型数据就得到CAE分析用的CAD模型库，这些模型库保留CAD中的设计参数，并通过连接技术实现与CAD的软件之间的共享，其优点是任何CAD和CAE人员对设计的改变都立即反映到对方软件环境中，从而实现设计-仿真的同步协同（图2）。
ANSYS 协同仿真环境中能将UG、PRO/E等CAD软件的零件模型直接读入，保留尺寸参数的条件下实现任意装配、分析和优化(图略)。
CAE软件和模型数据的整合在ANSYS AWE环境中建立仿真分析模型，将所有CAE（包括FEA/CFD/CEM等）软件作为求解器进行调用执行仿真分析，并允许进行优化设计。
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一协同仿真平台建设需求分析
随着CAX（CAD/CAE等）技术、计算机信息技术、网络技术的发展以及在企业产品设计中的应用，从根本上改变了传统的设计方式。
目前，国内一部分企业在产品研制过程中已逐步采用数字化的三维设计以及应用CAE技术对产品进行分析、计算及仿真，在一定程度上提高了设计水平，降低了研制成本。
但目前大部分企业数字化的产品设计基本还主要局限在将原有的二维图纸应用CAD软件设计为三维模型，CAE分析停留在单一专业、单一工具的仿真应用层面。
还存在着一系列的问题需要解决：
各种分析仿真软件分散在相关专业的少数设计人员手中，软件无法充分共享。
各种软件没有按设计及仿真流程进行集成并形成专用设计仿真系统，大部分数据流衔接需要依赖人工完成，这种工具的孤岛状态造成过程效率低、可靠性差。
各专业独立设计、难以协调，各级模型相互关系松散，难以实现系统综合性能的提高和优化，难以通过先进软件的应用实现总体设计能力的提升。
设计仿真流程不够清晰和规范，单次设计仿真循环的代价过高，设计仿真过程和结果难以重现；项目的执行和监控仍主要依赖大量协调会议和碰头会，项目的状态和进度难以有效控制；
设计仿真数据分散独立，缺乏完整的管理体系，数据利用率低。
基于对国内大部分企业的设计仿真现状及需求分析，企业有必要对仿真业务管理模式进行革新，加强仿真数据和流程的管理，构建特定的协同仿真业务管理平台。
通过协同仿真平台的建设，实现仿真过程的协同化和标准化，管理仿真数据、流程、软件资源和任务调度工具，并能与企业其他信息化系统（如PDM等）进行集成，实现互联互通。
二协同仿真平台建设方案
基于ANSYS EKM以及ANSYS Workbench建立企业协同仿真平台，该平台以协同仿真管理为核心，管理仿真团队、仿真流程。
同时，针对流程执行过程中的各任务节点，借助于由ANSYS Workbench搭建的专业仿真分析环境执行具体的仿真分析工作。
协同仿真平台两大组成部分的作用如下：
ANSYS EKM：为企业构建协同仿真平台的协同管理环境，能够实现仿真数据的多维度统一管理，并通过任务流程系统实现仿真项目、流程的有效管理，实现仿真人员、仿真任务、数据之间的高效协同。
ANSYS Workbench：为企业构建仿真工具应用集成环境，打通工具软件间的数据壁垒，集成仿真过程中使用的相关工具，并定制相关的过程模板，形成统一的仿真客户端环境。
总体来说，EKM定位于对仿真流程、仿真数据及仿真人员的管理。
WB定位于对过程
的工具集成，模板定制。
利用WB集成各种软件工具，并以模板的方式定制仿真分析过程，利用软件工具及相关的模板能够在工程集成环境中执行EKM分解出的仿真任务。
同时，WB能够自动地管理分析项目相关的数据文件，这些数据文件可上传到EKM数据仓库进行统一管理。
三仿真管理协同环境
仿真管理协同环境主要包括仿真数据管理及仿真流程管理两部分功能：
（1）仿真流程管理
仿真流程由一系列企业自身的业务流程组成。
通过建设仿真流程管理模块，仿真流程可自动生成或直接建立，流程引擎驱动仿真流程的流转，并根据流程节点的完成状态进行流程监控。
分页
（2）仿真数据管理
提供专业的仿真数据管理服务器，保证数据集中管理，减少大量查找仿真数据的时间，快速获取数据，积累、重用仿真历史数据，保护知识产权。
仿真数据管理功能除了提供对数
据的批量上传下载、数据检索、数据版本管理及检入检出等基本功能外，还可以针对上传的数据进行信息处理。
在安全性方面，系统能够对数据的访问及操作权限进行配置；能够划分独立的数据分区，允许对各分区数据进行独立的用户及权限配置；能够对数据进行全生命周期管理，并自动完成数据生命周期各阶段的用户及权限配置。
四仿真执行协同环境
通过仿真执行协同环境，为仿真人员提供一个集仿真工具、仿真模板、仿真过程一体化
的仿真工作台面。
通过工具集成、过程标准化及规范化、参数化及参数管理、优化设计、仿真知识管理、基层仿真资源模块的建立，形成仿真执行协同环境。
产品研制的各种仿真序列工作，都可以全部在仿真执行协同环境中集中起来，形成一个综合化的产品仿真执行协同环境。
（1）仿真工具集成
cae仿真工具集成模块将各类仿真工具封装在工作台面中，提供一个统一的工作环境，实现集成各类CAE工具。
该系统能够打通各类CAE工具接口，实现仿真数据流传递；建立统一的仿真集成环境，支持自研软件和工具的集成。
（2）仿真过程标准化及规范化
仿真过程标准化及规范化模块通过将定制设计分析过程，实现设计、分析过程的标准化和知识化。
该系统能够建立可配置的各分析类型的分析流程和过程，规范设计分析流程，确定各分析流程之间的数据传递关系，针对各个分析类型提供向导式的分析模块，帮助分析人员进行复杂的仿真分析。
（3）仿真知识伴随
仿真知识伴随模块将仿真分析经验和知识封装在仿真分析模板中，使专家的仿真分析经验和知识贯穿到整个分析过程中，实现仿真知识的积累和重用。
该系统可通过模板的形式引导用户快速完成几何模型导入、网格划分、材料属性定义、边界条件施加、求解和后处理，并基于客户化的报告模板生成分析报告，实现仿真全过程的向导化和模板化。
（4）参数化及参数管理
参数化及参数管理模块通过定义模型参数及参数管理，实现参数化建模及分析，提高了仿真分析效率。
参数化及参数管理模块可以定义参数，并基于参数管理器对参数集中管理，当确认分析过程能够完整走通后，用户可以进行参数调整，并重新执行求解，实现基于参数
的仿真过程驱动。
（5）优化设计
优化设计模块与参数管理器结合，通过设计参数的调整，实现优化设计。
优化设计通过设计探索驱动参数的运行，可以进行最大值最小值搜索、响应面分析等优化分析。
五协同仿真平台价值总结
协同仿真工作
通过仿真流程管理规范仿真任务执行，保证正确的数据传递到正确的仿真人员，并且使仿真人员工作目的更加明确，从而有效提高仿真工作的效率。
此外，仿真流程管理具有柔性扩展机制可将特定仿真流程固化，简化仿真过程，并能与企业现有应用系统进行集成。
仿真技术集成
通过仿真技术集成，各种工具软件集成到一个统一环境中，工程师不需要切换到各种工具界面环境，软件之间的数据传递自动完成，大大减少仿真工程师的非技术性劳动，提高工作效率。
能够将一些具体的、流程化的分析过程进行封装，实现仿真全过程的向导化和模板化。
协同仿真异地部署
通过异地部署，构建产品研发和制造的网络化环境。
协同仿真异地部署为时空上分散的仿真工作人员提供一个“面对面”的协同工作环境，实现不同区域的仿真数据共享，不仅改善相互间交流信息的方式，缩短传递信息的途径，消除在时空上相互分割的障碍，而且节省工作时间和精力，提高工作质量和效率。
历史仿真数据的检索及重用
通过仿真数据管理，仿真产生的文件数据如仿真模型、各种仿真结果和报告等能够进行统一有效的管理，仿真人员都可在权限允许情况下共享仿真数据信息，实现仿真数据利用价值的最大化。
参考资料来源：/cae/article115004.htm。