ansys組件的案例
ANSYS新聞：澳大利亞方程式大賽集體使用ANSYS仿真解決方案設(shè)計組件贏得賽車
澳大利亞方程式大賽集體使用ANSYS仿真解決方案設(shè)計組件贏得賽車：http://www.ansys-blog.com/category/industry/
Ansys 案例研究 | 瞬態(tài)熱力耦合分析—PCB 組件上的熱應(yīng)力生成
概述
PCB 組件在工作時產(chǎn)生的熱量會直接影響其電性能與長期可靠性。過高的溫度或頻繁的溫度波動會引發(fā)材料老化、信號失真，并因材料間熱膨脹系數(shù)不匹配而產(chǎn)生熱應(yīng)力，最終導(dǎo)致焊點開裂、器件失效等故障。因此，評估 PCB 可靠性必須進行瞬態(tài)熱力耦合分析，即先分析動態(tài)溫度場，再計算由此產(chǎn)生的熱應(yīng)力。
目標(biāo)
通過高保真建模仿真，系統(tǒng)觀察并量化印刷電路板（PCB）上關(guān)鍵元器件在瞬態(tài)熱載荷作用下的力學(xué)響應(yīng)與應(yīng)力表現(xiàn)。
方法闡述
本研究采用瞬態(tài)熱-力順序耦合仿真方法。首先，基于元件的真實功耗曲線與環(huán)境邊界條件，進行高精度瞬態(tài)熱分析，獲取從啟動、負載變動到穩(wěn)態(tài)的全過程溫度場時序數(shù)據(jù)。隨后，將該瞬態(tài)溫度場作為體載荷映射至結(jié)構(gòu)模型，通過有限元分析求解其引發(fā)的熱應(yīng)力與應(yīng)變場。
仿真步驟
1.打開 ANSYS Workbench，創(chuàng)建“瞬態(tài)熱力學(xué)系統(tǒng)（Transient Thermal System）”。
2.關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)分析，將“瞬態(tài)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)（Transient Structural System）”拖拽至瞬態(tài)熱力學(xué)系統(tǒng)的求解（Solution）單元格上，實現(xiàn)兩個分析系統(tǒng)間四個單元的共享。
3.定義部件的材料屬性，此處示例使用的是鋼，實際應(yīng)用中應(yīng)需根據(jù)真實材料設(shè)置參數(shù)。
4.導(dǎo)入模型，其效果如圖所示。
5.分配材料至幾何體。
6.在模型上施加相關(guān)的熱邊界條件，如圖 2 所示。
7.求解該模型，然后將本次分析結(jié)束時刻或每個時間步的溫度作為初始體溫度輸入到瞬態(tài)結(jié)構(gòu)分析中（如圖 3 所示）。
展開 使用 ANSYS 分析內(nèi)燃機凸輪和從動組件的摩擦學(xué)參數(shù)
我們使用該軟件創(chuàng)建了零件和最終裝配，并將其保存為 IGES 格式，以便可以將該幾何圖形導(dǎo)入 ANSYS Mechanical 軟件中以進行進一步的有限元分析。這可以從圖2.1、圖2.2中看出。
圖2.1. 凸輪和從動件組件的 3D 模型
圖2.2. ANSYS 中凸輪從動件組件的尺寸
2.2 . 材料和性能
歐洲使用的結(jié)構(gòu)鋼牌號有多種，包括 S195、S235、S275、S355、S420 和 S460。這三種結(jié)構(gòu)鋼經(jīng)常用于整個歐盟的各種類型的建筑項目。然而，本研究采用的是 S555 的材料特性。S355具有重量％最多0.23％的C、重量％最多1.60％的Mn、重量％最多0.05％的P、重量％最多0.05％的S和重量％最多0.05％的Si。灰鑄鐵含有 2.5%–4% 的 C、1%–3% 的硅，并添加了按重量計 0.1% 至 1.2% 的錳。[7] .
展開 Ansys攜手EMA推出EMA3D Charge將改進電子組件的設(shè)計與安全性
這些深度信息會對產(chǎn)品設(shè)計產(chǎn)生重大影響，有助于工程師確定充放電事件可能對電氣組件造成的損壞以及損壞的程度。在早期設(shè)計階段降低風(fēng)險，可減少后期重新設(shè)計以及高成本產(chǎn)品故障的幾率。
美國宇航局約翰遜航天中心EMC工程師表示：“EMA3D Charge具有許多令人驚嘆的功能。例如，它不僅易于操作，而且其網(wǎng)格機械計算機輔助設(shè)計（CAD）模型可顯著簡化從航天器結(jié)構(gòu)模型到分析結(jié)果的過程。此外，它還能夠?qū)教炱鬟M行充電分析，由于航天器會通過直接接觸月球塵埃進行充電，同時通過接觸月球表面或附近的空間等離子體進行充電，因此我們從中看到了這款解決方案所蘊含的巨大價值。”
雖然EMA3D Charge的技術(shù)在此前已經(jīng)應(yīng)用于電子及航空航天產(chǎn)業(yè)，但它是首款完全專注于充放電預(yù)測的解決方案。通過利用Ansys SpaceClaim創(chuàng)建直觀的用戶界面和工作流程，EMA3D Charge可將CAD導(dǎo)入、設(shè)計與簡化、仿真設(shè)置與網(wǎng)格劃分、結(jié)果概括和可視化整合在統(tǒng)一的求解器技術(shù)中。
Ansys產(chǎn)品高級副總裁Shane Emswiler指出：“EMA3D Charge填補了市場同類仿真產(chǎn)品的空白。此前，工程師在仿真充放電事件時，不僅要瀏覽多個代碼，而且還要采用極具挑戰(zhàn)性的工作流程，缺乏完整的解決方案。EMA3D Charge是一款完整的解決方案，可提供高保真度分析和端到端工作流程，有助于提升效率。”
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Ansys攜手EMA推出EMA3D Charge將改進電子組件的設(shè)計與安全性
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資源共享---ANSYS 在BGA組件機械疲勞分析中的應(yīng)用
隨著便攜式產(chǎn)品尺寸的日趨縮小，集成電路板變得越來越薄，機械彎曲對集成電路板上BGA組件的影響也越來越顯著。對無鉛焊料和無鹵素板的BGA組件機械疲勞問題的研究就成為工程師們關(guān)注的重點。有限元分析（FEA）提供了一個強有力的工具。它能幫助工程師找到BGA組件在機械彎曲時最危險的部位。本文利用ANSYS有限元分析工具對無鉛焊料的BGA組件在無鹵素板上的機械彎曲疲勞可靠性做了研究。詳細介紹了建立3D 1/8 的對稱模型的建立，及無鉛焊料多線性等向強化的塑性材料特性的應(yīng)用。用ANSYS計算出了在外力作用下，發(fā)生在BGA上的最大塑性應(yīng)變和最大塑性應(yīng)變發(fā)生的位置。ANSYS分析的結(jié)果，很好地解釋了實驗結(jié)果。它的應(yīng)用大大降低了研究的費用，縮短了研發(fā)的周期。
http://www.caenet.cn/paper/Paper.aspx?ID=338
展開 Ansys攜手EMA推出EMA3D Charge將改進電子組件的設(shè)計與安全性
這些深度信息會對產(chǎn)品設(shè)計產(chǎn)生重大影響，有助于工程師確定充放電事件可能對電氣組件造成的損壞以及損壞的程度。在早期設(shè)計階段降低風(fēng)險，可減少后期重新設(shè)計以及高成本產(chǎn)品故障的幾率。
美國宇航局約翰遜航天中心EMC工程師表示：“EMA3D Charge具有許多令人驚嘆的功能。例如，它不僅易于操作，而且其網(wǎng)格機械計算機輔助設(shè)計（CAD）模型可顯著簡化從航天器結(jié)構(gòu)模型到分析結(jié)果的過程。此外，它還能夠?qū)教炱鬟M行充電分析，由于航天器會通過直接接觸月球塵埃進行充電，同時通過接觸月球表面或附近的空間等離子體進行充電，因此我們從中看到了這款解決方案所蘊含的巨大價值。”
雖然EMA3D Charge的技術(shù)在此前已經(jīng)應(yīng)用于電子及航空航天產(chǎn)業(yè)，但它是首款完全專注于充放電預(yù)測的解決方案。通過利用Ansys SpaceClaim創(chuàng)建直觀的用戶界面和工作流程，EMA3D Charge可將CAD導(dǎo)入、設(shè)計與簡化、仿真設(shè)置與網(wǎng)格劃分、結(jié)果概括和可視化整合在統(tǒng)一的求解器技術(shù)中。
Ansys產(chǎn)品高級副總裁Shane Emswiler指出：“EMA3D Charge填補了市場同類仿真產(chǎn)品的空白。此前，工程師在仿真充放電事件時，不僅要瀏覽多個代碼，而且還要采用極具挑戰(zhàn)性的工作流程，缺乏完整的解決方案。EMA3D Charge是一款完整的解決方案，可提供高保真度分析和端到端工作流程，有助于提升效率。”
展開 ANSYS網(wǎng)絡(luò)研討會——預(yù)測飛機復(fù)合材料組件在固化過程中的扭曲
在加工、制造、冷卻、拆除過程中以及暴露于自然環(huán)境下，飛機復(fù)合材料組件很容易出現(xiàn)扭曲。扭曲會給裝配帶來問題，這不僅會增加成本，延長完成時間，還會對產(chǎn)品使用中的行為產(chǎn)生負面影響。在本網(wǎng)絡(luò)研討會中，我們將為您介紹一款能夠與其它行業(yè)設(shè)計工具完全集成的復(fù)合材料固化仿真工具，可幫助預(yù)測復(fù)合材料組件在加工中產(chǎn)生的扭曲。
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預(yù)測飛機復(fù)合材料組件在固化過程中的扭曲
ANSYS與AGI締結(jié)聯(lián)合技術(shù)合作關(guān)系
戰(zhàn)略協(xié)議利用基于物理的模型使任務(wù)仿真實現(xiàn)超凡的精準(zhǔn)度和可靠性
2019年5月23日，ANSYS與系統(tǒng)和任務(wù)仿真領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)者Analytical Graphics公司（AGI）開展技術(shù)合作項目，完美實現(xiàn)將任務(wù)分析功能整合至工程設(shè)計流程中。通過本次合作，AGI將幫助衛(wèi)星、航空航天與國防客戶實現(xiàn)更精確、可靠的建模和任務(wù)仿真，能針對復(fù)雜情境提高準(zhǔn)確性，包括飛越爭奪中的空域的飛行任務(wù)以及繞地球運行的衛(wèi)星。
如今，系統(tǒng)工程師借助參數(shù)化或降階模型來執(zhí)行大規(guī)模任務(wù)和系統(tǒng)仿真，以整合電子、流體和機械組件。新一代物理建模能創(chuàng)建更高保真度、精確度和可靠性的組件模型，從而實現(xiàn)更高水平的仿真及成體系的系統(tǒng)（systems-of-systems）仿真。
AGI和ANSYS正在著手簡化流程和接口，通過在AGI多領(lǐng)域任務(wù)分析軟件Systems Tool Kit（STK）中將ANSYS生成的高精度的工程物理學(xué)組件模型整合到完整的大規(guī)模任務(wù)仿真情境中。開展概念研發(fā)和任務(wù)工程活動的工程師將獲得通常只能在測試與測量過程中才能得到的仿真信息，同樣，設(shè)計工程師現(xiàn)在能夠在設(shè)計流程的每個步驟中仿真和預(yù)測系統(tǒng)設(shè)計中的組件性能。
AGI工程副總裁Kevin Flood表示：“AGI很高興與ANSYS進行合作，在大規(guī)模任務(wù)仿真中嵌入物理組件模型能推動雙方共同客戶實現(xiàn)重大的技術(shù)飛躍。我們的市場要求大幅縮短產(chǎn)品上市時間，雙方合作有助于解決這一最根本的問題。具體而言，我們正在消除大規(guī)模項目的概念研發(fā)、系統(tǒng)工程、詳細設(shè)計和系統(tǒng)運營不同階段之間存在的工具和流程缺口，這次合作能夠大幅加快大規(guī)模系統(tǒng)的交付速度。”
ANSYS電子業(yè)務(wù)部的高頻高級產(chǎn)品經(jīng)理Shawn Carpenter指出：“本次合作將我們業(yè)界領(lǐng)先的前沿物理仿真產(chǎn)品與AGI的任務(wù)級系統(tǒng)應(yīng)用緊密結(jié)合。
展開 Workbench之25 結(jié)冰分析
包含單元以鏈接至Ansys Fluent組件系統(tǒng)，使用Fluent求解器設(shè)置并運行氣流分析，使用DROP3D求解器設(shè)置并運行滴落分析，使用ICE3D求解器設(shè)置并運行結(jié)冰分析，基于冰層堆積顯示網(wǎng)格，在CFD-Post或Viewmerical中進行可視化后處理
要在工具箱中顯示本系統(tǒng)，需安裝FENSAPICE-WB應(yīng)用擴展，位于[InstallDirectory]\ANSYS Inc\v212\fensapice\workbench文件夾，使用擴展管理器載入
詳見Creating FENSAP-ICE Based Systems in the Ansys FENSAP-ICE in Ansys Workbench User’s Guide
展開 領(lǐng)先技術(shù)，加速研發(fā) | 《ANSYS低壓電器行業(yè)解決方案》現(xiàn)已開放領(lǐng)取
1 低壓電器設(shè)計中的技術(shù)挑戰(zhàn)
· 低壓電器概念
· 低壓電器所關(guān)注的問題
· 動作器設(shè)計挑戰(zhàn)
· 電磁式低壓電器關(guān)鍵技術(shù)問題
2 ANSYS低壓電器解決方案
· ANSYS機電組件和系統(tǒng)解決方案
· ANSYS集成化設(shè)計解決方案
· 基于ANSYS Workbench的多物理場仿真平臺
· ANSYS技術(shù)優(yōu)勢
3 低壓電器電磁分析
· 集成化電磁設(shè)計環(huán)境
· 參數(shù)化建模
· 材料建模功能
· 功能強大的求解器
· 場路耦合控制系統(tǒng)
· 電磁力優(yōu)化案例
4 低壓電器結(jié)構(gòu)分析
· 啟動工況結(jié)構(gòu)強度分析
· 最大行程工況結(jié)構(gòu)強度分析
· 最大行程工況模態(tài)分析
· 塑殼斷路器
5 低壓電器多物理場耦合分析
· 電磁場-結(jié)構(gòu)場耦合分析
· 電磁場-溫度場計算
· 低壓開關(guān)電弧仿真
· 動觸頭電弧仿真
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Ansys電力變壓器解決方案
電力變壓器設(shè)計挑戰(zhàn)
目前面臨的挑戰(zhàn)：
1、磁場
? 非線性材料
? 渦流電流
? 磁場隨時間的變化
? 瞬態(tài)激勵源下的磁場變化
? 空間磁場分布
2、電場
? 介電常數(shù)的變化
? 電極的尺寸和形狀
? 空間電場分布
變壓器的兩個類別
變壓器可以分為兩類進行FEA仿真：
? 電力變壓器
‐ 頻率50‐60Hz
‐ 功率范圍kW‐MW
‐ 主要使用渦流場和靜電場求解器
‐ 鐵芯采用非線性硅鋼片疊壓而成
? 電子變壓器
‐ kHz開關(guān)頻率 (但是DC‐MHz都要考慮)
‐ 功率范圍mW‐W
‐ 主要使用渦流求解器，但非正弦激勵需要使用瞬態(tài)求解器
‐ 磁芯使用具有線性磁導(dǎo)率的鐵氧體
‐ 繞組需建立每根導(dǎo)線（細化線圈模型），以考慮集膚效應(yīng)和鄰近效應(yīng)
全面的變壓器設(shè)計解決方案
對于變壓器，Ansys提供電磁、多物理場和系統(tǒng)解決方案：
? 電磁性能 (損耗，力，阻抗等…)
? 多物理場 (磁熱耦合，電磁‐結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，振動噪聲)
? 系統(tǒng)級模型 (ECE 降階模型和隨頻率變化的ROM模型)
Ansys提供一個可以對所有主要物理現(xiàn)象進行模擬的仿真平臺
Ansys機電組件和系統(tǒng)解決方案
Ansys的主要優(yōu)勢
Ansys在電力變壓器仿真方面的具體優(yōu)勢
? 強大的靜態(tài)和瞬態(tài)求解器，可解決集膚效應(yīng)、非線性飽和問題、損耗、多繞組的外部電路以及隨時間變化的磁場
? 強大的自適應(yīng)網(wǎng)格劃分技術(shù)可生成適當(dāng)、準(zhǔn)確和有效的網(wǎng)格
? 高性能計算 (HPC) ，通過參數(shù)化和優(yōu)化來解決數(shù)值（矩陣）較大的仿真問題
? 用于多繞組和瞬態(tài)分析的場路耦合仿真
? 磁‐熱、磁‐結(jié)構(gòu)雙向耦合的多物理場耦合分析
案例分析
展開 Ansys輸配電設(shè)備整體解決方案（上）
輸配電設(shè)備設(shè)計技術(shù)挑戰(zhàn)
主要高壓設(shè)備
輸配電設(shè)備關(guān)鍵技術(shù)問題
Ansys方案典型應(yīng)用
Ansys輸配電設(shè)備設(shè)計解決方案
Ansys提供一個可以對所有主要物理現(xiàn)象進行模擬的仿真平臺
Ansys機電組件和系統(tǒng)解決方案
Ansys集成化設(shè)計解決方案
基于Ansys Workbench的多物理場仿真平臺
輸配電設(shè)備電場分析
有限元仿真基本流程
電場仿真目的和流程
? 電場仿真目的
- 計算電場強度和電場分布，校核絕緣設(shè)計
? 典型仿真流程
- 建立幾何模型，并做合理簡化
- 模型導(dǎo)入Maxwell軟件，進行前處理設(shè)置（添加與實驗電壓對應(yīng)的電壓激勵）
- 計算機求解
- 仿真完成后查看結(jié)果，并視需要優(yōu)化設(shè)計
電場分布和絕緣設(shè)計
? Maxwell 2D 和 3D 靜電場求解器
? 優(yōu)化絕緣結(jié)構(gòu)，減少壓板和油道中的電場強度
? 繞組間的電壓等位線
? 端圈處電場強度變小
? 壓板的拐角處電場強度達到最大值
? 升高座內(nèi)部電場
- 采用基于Maxwell二次開發(fā)的腳本，可以自動計算關(guān)鍵路徑上的切向場強和累積場強
- 通過對比材料許用場強，可直接判斷電場絕緣的安全性
? 在3D求解器中分析油和壓板端圈的復(fù)雜絕緣系統(tǒng)
? 確定高電場應(yīng)力區(qū)域
? 絕緣子污穢計算
- 采用半導(dǎo)體層模擬污穢層
- 計算漏電流和電場分布
極性反轉(zhuǎn)計算
? 常用于HVDC換流變壓器
- Maxwell計算結(jié)束后，
展開 CAESES參數(shù)化建模工具在ANSYS Workbench上的應(yīng)用
2、CAESES的ACT擴展
上述問題在CAESES的ACT擴展包中已經(jīng)完全得到了解決， ANSYS用戶可以在ANSYS Workbench中調(diào)用CAESES進行參數(shù)化建模以及幾何變形。用戶可以在ANSYS應(yīng)用商店中下載CAESES的ACT擴展包，并在ANSYS Workbench進行安裝。
安裝后，應(yīng)用程序?qū)⒆鳛橐粋€單獨的組件系統(tǒng)出現(xiàn)在ANSYS Workbench的工具箱中。它包括CAESES幾何、ANSYS幾何和ANSYS網(wǎng)格組件等。
作為輸入文件，CAESES ACT應(yīng)用程序需要在CAESES的batch文件（.fsc文件）中輸入項目中需要的所有信息，如：幾何設(shè)計變量、輸出格式、項目文件位置、命名選項等。用戶如果有需要，也可以靈活地使用其他版本的CAESES。
在確定必需的輸入條件后，CAESES ACT應(yīng)用程序就可以在ANSYS Workbench中作為參數(shù)化幾何建模軟件來使用了。根據(jù)具體的項目場景，所創(chuàng)建的參數(shù)化幾何模型可以連接到其他組件中。
作為約束條件，生成的CAESES batch文件包含計算機指定的CAESES二進制位置信息。如果沒有對位置進行特殊設(shè)定，其通常與CAESES項目文件位于同一目錄，所以當(dāng)在另一臺計算機上運行的時候，最好重新生成batch文件。
3、案例：機載光學(xué)傳感器鏡坯的優(yōu)化
下述案例中的光學(xué)傳感器的鏡坯由陶瓷制成，其具有極低的熱膨脹性以及動態(tài)可操作性。在工作條件下，要求其幾何形狀變化及位移必須維持在極小的限度以內(nèi)。此外，在本案例中，還需要盡可能減小鏡坯的重量。這兩個要求——工作過程中變形量的最小化以及鏡坯重量最小化——是產(chǎn)品的主要設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)。
展開 ANSYS工程機械電磁兼容仿真解決方案
ANSYS仿真能力
ANSYS支持從組件到板級，再到系統(tǒng)級EMC分析，幫助客戶解決電磁相關(guān)問題。
-PCB板級和組件級仿真：EFT，Burst，ESD，RE，CE，BCI，輻射發(fā)射，抗擾性
-電纜線束：串?dāng)_，輻射，抗擾，電纜設(shè)計，絞線，屏蔽
-天線：合理放置、射頻共址、靈敏度劣化、輻射
-人體的電磁暴露：SAR、電磁場分布、功率密度
-全平臺仿真：HIRF、EMP、系統(tǒng)級輻射和抗擾
EMA3D電纜線束
HFSS與EMA3D耦合仿真
1.EMA3D 預(yù)測線纜上的時域仿真結(jié)果
2.再將EMA3D 的仿真結(jié)果加載到HFSS/Circuit里做場仿真或電路仿真。
高強度輻射場干擾
變電站/發(fā)電廠/高壓線干擾
外部電磁場對車輛的影響（高壓電纜）
整車電磁兼容仿真
ANSYS與卡特彼勒 ：全力支撐電氣化轉(zhuǎn)型，保證高可靠性
“我們面向電氣化轉(zhuǎn)型的決心非常堅定。”
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