Azienda leader dell’innovazione nel campo delle tecnologie di simulazione per ottimizzare i processi di progettazione e sviluppo di prodotto, Ansys ha presentato la nuova release 14.0 della sua suite di tecnologie di simulazione. Progettato per ottimizzare i processi di sviluppo prodotto, il software Ansys riduce tempi e costi necessari per promuovere l’innovazione.
di Leo Castelli
L’avanzata tecnologia alla base di Ansys® 14.0 include centinaia di nuove e avanzate funzionalità che rendono più facile, veloce e meno costoso per le aziende commercializzare nuovi prodotti. Il framework della più estesa e ampia suite di simulazione del mercato, Ansys Workbench™, assicura produttività senza precedenti. Un’integrazione più efficace, per esempio, unisce numerose applicazioni fisiche per supportare gli sforzi di simulazione dei clienti, consentendo loro di prevedere con un buon grado di certezza il modo in cui tali prodotti si comporteranno nel mondo reale. La suite offre nuovi vantaggi in tre aree principali: amplificazione dell’ingegneria, simulazione di sistemi complessi, aumento del valore di business con l’High-Performance Computing (HPC).
Per quanto concerne l’amplificazione dell’ingegneria, va detto che le aziende sono alla ricerca di modi per sfruttare le risorse d’ingegneria esistenti. I progettisti sono più efficaci quando si concentrano su decisioni d’ingegneria, anziché effettuare operazioni software manuali e noiose. Ansys 14.0 automatizza molte operazioni user-intensive, aiutando così gli sviluppatori a ridurre al minimo il tempo impiegato per la configurazione dei problemi. Sul tema della simulazione di sistemi complessi va sottolineato che i prodotti di oggi presentano complessità integrate quali modifiche di status, fenomeni non lineari e interazioni multifisiche che spesso derivano da una combinazione di hardware, elettronica e software in un unico sistema. Ciò richiede nuovi approcci d’ingegneria. L’ultima release Ansys consente agli ingegneri di simulare la complessità – così come esiste nel mondo reale – da un singolo componente fino a interi sistemi, con un’accuratezza senza compromessi. In quanto poi alla necessità di aumentare il valore di business con l’High-Performance Computing (HPC) va rilevato che le pressioni competitive richiedono lo sviluppo sempre più veloce e frequente di nuovi prodotti e – al tempo stesso – questi ultimi devono essere innovativi e desiderabili nonché dotati di un alto grado di qualità. Le aziende possono rispondere a queste esigenze contrapposte solo valutando un gran numero di progetti alternativi, nel modo più rapido possibile. Ansys 14.0 capitalizza sugli attuali avanzamenti hardware per fornire calcoli di simulazione complessi più rapidamente rispetto ad altre alternative presenti oggi sul mercato.
“Simulation-Driven Product Development è un tema centrale per Ansys già da qualche tempo. Con la simulazione le aziende possono analizzare numerose iterazioni di progetto già nelle prima fasi, incrementando l’innovazione. E HPC rappresenta un elemento chiave per ridurre i cicli di sviluppo”, ha dichiarato Jim Cashman, presidente e CEO di Ansys.
AMPLIARE LA PROGETTAZIONE
Workbench in Ansys 14.0 va ben oltre il potenziamento dei workflow personalizzati, la valutazione parametrica automatica e la condivisione trasparente di dati comuni tra diverse applicazioni. Le capacità integrate d’ottimizzazione del progetto permettono di progettare esperimenti così come studi parametrici e six sigma per ottenere il giusto progetto. Strumenti sviluppati appositamente per gestire i dati di simulazione vengono integrati affinché possano essere usati da team, gruppi e regioni, conservando la proprietà intellettuale aziendale. Ansys 14.0 apre la porta a utenti non tradizionali per permettere loro di trarre vantaggio dalla simulazione. Nella dinamica dei fluidi, prima d’impostare una simulazione, gli ingegneri affrontano l’oneroso problema di creare una mesh di alta qualità. Ansys 14.0 offre funzionalità veloci e sofisticate per eseguire queste operazioni automaticamente. Lo strumento di assemblamento delle mesh estrae il volume del fluido dagli assiemi CAD e crea automaticamente mesh cartesiane strutturate o mesh tetraedriche non strutturate, a seconda degli obiettivi e delle preferenze dell’utente.
Nel campo della meccanica strutturale, la simulazione di strutture di compositi presenta una serie di sfide come la definizione di centinaia o migliaia di strati su una struttura che comprende diversi orientamenti, o l’analisi di potenziali malfunzionamenti. Lo strumento Ansys Composite PrepPost™ dedicato fornisce la facilità d’utilizzo necessaria per tali modelli. Ansys 14.0 integra perfettamente Composite PrepPost con altre funzionalità di simulazione strutturale di Ansys Workbench™.
Quando i risultati della simulazione devono essere condivisi tra fisiche, l’importazione di dati – campi di pressione, temperatura o coefficienti di scambio termico – da file esterni risulta essere una pratica standard. Gli algoritmi automatizzati offrono uno strumento efficace per proiettare i dati da una mesh a un’altra. In Ansys 14.0, algoritmi automatizzati e opzioni di ponderazione sono stati migliorati per offrire agli utenti ulteriori funzionalità di controllo e correzione. “Utilizzando lo strumento dati esterni di Ansys per importare dati 3D, siamo in grado di mappare facilmente lo spessore di profili aerodinamici su modelli 3D per analisi statiche e modali, così come modelli assi-simmetrici per studi di termomeccanica dei nostri motori”, ha dichiarato Hervé Chalons, Mechanical and Structural Analysis Engineer presso Turbomeca, società appartenente a Safran, azienda che sviluppa motori per elicotteri. “Algoritmi di smoothing e strumenti di controllo di recente implementazione ci permettono di garantire la qualità dei dati interpolati e la robustezza della procedura di mappatura. In definitiva, questo strumento facile da utilizzare ci aiuterà a risparmiare tempo nella creazione dei nostri modelli di simulazione”.
SIMULAZIONE DI SISTEMI COMPLESSI
I team di R&D devono prevedere accuratamente il modo in cui prodotti complessi si comporteranno nel mondo reale. Solo la suite Ansys è in grado di catturare l’interazione tra fisiche diverse – strutturale, fluidodinamica, elettromeccanica e di sistema – con fisiche accurate e tramite un unico sistema di simulazione. Un nuovo link di cosimulazione Ansys Fluent® con Ansys Simplorer® consente agli ingegneri di analizzare i sistemi a batteria in Simplorer, senza trascurare il comportamento non lineare del fluido. La cosimulazione garantisce risultati di sistemi multidominio altamente accurati, utilizzando un set di strumenti completamente integrato. Ansys 14.0 introduce anche l’accoppiamento elettromagnetico bidirezionale con l’analisi di stress e la possibilità di ri-simulare la distribuzione del campo elettromagnetico sulla geometria deformata. Applicazioni d’interesse comprendono l’ auto elettrica, l’attuatore magnetico e i progetti di trasformatori elettrici in cui la precisione delle deformazioni localizzate delle parti è importante.
Un progetto di successo di molti processi industriali dipende dalla precisione con cui si riescono a prevedere le dinamiche e l’interazione tra le diverse fasi (gas, liquido, particelle solide). Grazie ai continui sviluppi nel campo della modellazione multifase, le funzionalità di fluidodinamica di Ansys 14.0 ampliano la gamma d’applicazioni che possono essere simulate accuratamente, in modo efficace e completo. Le applicazioni che devono valutare complessi fenomeni non lineari – quali dispositivi biomedicali, acciaio laminato a caldo, acustica e stridio dei freni – potranno beneficiare dei modelli avanzati della suite. Gli sviluppatori d’applicazioni biomedicali possono utilizzare avanzate formulazioni di materiale come il modello Holzapfel per individuare il comportamento di tessuti fibrorinforzati o leghe shape-memory per la modellazione di stent. La diffusione di umidità è stata implementata nelle simulazioni termiche, strutturali e accoppiate per componenti elettronici.
IL VALORE DEL BUSINESS CON HPC
Per una visione fedele, Ansys 14.0 offre una suite completa di miglioramenti per solutori e HPC. I potenziamenti alla gestione dei solver – che comprendono partizionamento architecture-aware – dimensionano correttamente e distribuiscono equamente le attività sui processori disponibili.
“Petrobras si affida ad Ansys per la sua scalabilità parallela, insieme a modelli multifase avanzati e al meshing dinamico”, ha affermato Carlos Alberto Capela Moraes, Consulente Tecnico presso CENPES, Petrobras Research and Development Center. “Nuovi avanzamenti quali il partizionamento architecture-aware e la scalabilità migliorata per simulazioni con monitor abilitati ci permetteranno d’effettuare simulazioni ancora più dettagliate, accurate e complete rispetto al passato, ottenendo il tipo di comprensione necessaria per riprodurre scenari critici e operazioni complesse di sistemi di elaborazione upstream nel settore petrolifero”.
La potenza hardware disponibile trae vantaggi dagli avanzamenti tecnologici GPU. Con Ansys Mechanical 14.0, gli utenti possono sfruttare l’ultima generazione di schede GPU e minimizzare la quantità di I/O richiesto per le operazioni di post-processing. In un compressore o turbina, l’individuazione precisa dell’interazione transiente tra lame rotanti e stazionarie viene complicata dal numero (o grado) di lame differenti tra le diverse fasi. Questo cambiamento spesso significa che una simulazione precisa in termini di tempo richieda la modellazione totale della ruota, una geometria a 360°, una simulazione transiente che a volte si rivela proibitiva da un punto di vista dell’elaborazione. Gli utenti possono drasticamente ridurre i requisiti di calcolo in termini di tempo e memoria, grazie ai nuovi e avanzati metodi transient blade row (TBR) inclusi in Ansys CFD 14.0. Grazie a TBR infatti, sono necessari solo alcuni passaggi per la simulazione, nonostante i risultati siano previsioni molto accurate delle interazioni transienti.
Nel campo della progettazione delle antenne, un importante argomento di ricerca è rappresentato dall’analisi di array di antenne delle dimensioni finite, in grado di fornire sistemi high-gain con funzionalità beam-steering. Date le enormi dimensioni elettriche delle strutture, un’analisi rigorosa con simulatori full-wave 3D hanno rappresentato una sfida notevole. Un metodo accettato è quello di risolvere ogni singolo elemento dell’array con una condizione boundary linked, estraendo le prestazioni di questo singolo elemento di fatto integrato in un array infinito. Poiché il metodo trascura gli effetti edge rispetto alla dimensione reale e finita di un array, i risultati sono approssimazioni di modelli far-field e di fattori di accoppiamento element-to-element. La nuova funzionalità finite array di Ansys 14.0, costruita su collaudate tecnologie di decomposizione del dominio e meshing adattivo, modella l’array finito in maniera esplicita. La tecnica HPC time and memory-efficient predice correttamente il comportamento dell’array, compresi gli effetti edge finite-size.