Recentemente abbiamo compiuto un passo molto importante per la nostra azienda: con l’acquisizione del software FEM ANSYS 19.2 siamo in grado di fornire un servizio più dettagliato e veloce ai nostri clienti. Il programma è molto flessibile e spazia dalla meccanica strutturale alla fluidodinamica, dall’elettromagnetismo all’elettromeccanica.
Tutti gli applicativi che lo compongono sono integrati tra loro e con l’esterno attraverso la piattaforma Ansys Workbench.
ANSYS WORKBENCH
Design Modeler: permette di costruire geometrie 3D da zero o di importare in modo bidirezionale e parametrico da CatiA, Inventor, Solid Edge, Solid Works, Pro/Engineer, Unigraphics e altri CAD. E’ possibile importare anche informazioni aggiuntive quali le proprietà dei materiali e la definizione dei componenti. Tutte le geometrie sono modificabili e/o semplificabili.
ANSYS Meshing: genera automaticamente mesh a tetraedri con diversi algoritmi. Le mesh sono sensibili alla curvatura e possono essere infittite localmente. Tra i vantaggi c’è un’ampia scelta di metodi e algoritmi di meshatura, unitamente all’esecuzione di sequenze di analisi in automatico.
ANSYS FEM Modeler: permette di importare mesh già costruite provenienti anche da altre famiglie di solutori (ad es. Pastran, Nastran, Abaqus,…), saltando quindi la fase geometrica e di costruzione della griglia di calcolo.
ANSYS MECHANICAL
Integrato nella piattaforma Workbench si occupa dell’analisi magneto-termo-meccanica.
Simula vari scenari quali l’analisi termica stazionaria e transitoria (conduzione, convezione e irraggiamento), l’analisi strutturale statica, lineare e non, l’analisi modale, l’analisi transitoria, e molte altre analisi specifiche (PSD, Response Spectrum, Buckling, etc.). È possibile accoppiare l’analisi meccanica all’analisi fluidodinamica qualora si voglia prendere in considerazione gli sforzi derivanti da carichi di fluidodinamica.
ANSYS CFD (Computational Fluid Dynamics)
La simulazione termo-fluidodinamica analizza i fenomeni di
trasporto di gas e liquidi e trova applicazione dall’HVAC (Heating,
Ventilation and Air Conditioning) agli scambi termici, dalla combustione alla
chimica e al processo, dalle turbomacchine all’aerodinamica (sia
interna che esterna). Ansys CFD comprende i solutori CFX e FLUENT, che operano in modo molto simile.
La comunicazione tra CFD e Mechanical avviene sempre in ambiente Workbench: la reciproca influenza tra gli aspetti fluido-dinamici e quelli meccanico-strutturali avviene tramite analisi FSI (interazione fluido- struttura). Si calcola la deformazione della struttura indotta dalle sollecitazioni fluido-dinamiche e allo stesso tempo si tiene conto delle deformazioni della struttura per calcolare il campo di moto del fluido. Il campo fluidodinamico e il comportamento della struttura vengono risolti simultaneamente tramite uno scambio di informazioni continuo tra il solutore CFD e quello FEM.
ANSYS EXPLICIT
Questo applicativo è idoneo alla risoluzione di problemi di dinamica veloce, impatto, formatura lamiere, non linearità elevata. Anch’esso si interfaccia in modo bidirezionale e parametrico con DesignModeler di Workbench e i modellatori CAD.
Lo strumento AUTODYN consente di effettuare simulazioni ad elementi finiti per dinamica strutturale (FE), simulazioni a volumi finiti per l’analisi fluidodinamica (CFD), meshature free particle per alte velocità, grandi deformazioni e frammentazione (SPH), analisi multifisiche con accoppiamenti FE, CFD, SPH.
Lo strumento Explicit STR è specializzato nella risoluzione di problemi con dinamica veloce e fortemente non lineare di solidi, liquidi e gas considerando la loro interazione. Consente la simulazione di: drop tests, impatto solido-solido sia a bassa che alta velocità, fenomeni di buckling plastico e non lineare, applicazioni con completa rottura del materiale, contatti che possono rompersi.
Infine LS-DYNA rivolge particolare attenzione alle tematiche automobilistiche.
ANSYS ELECTROMAGNETICS SUITE
Affronta analisi elettromagnetiche quali: calcolo dei flussi dispersi, interferenza elettromagnetica, perdite nel ferro, accoppiamento del modello elettromagnetico a circuiti elettrici di alimentazione e pilotaggio, rendimento delle macchine elettriche, calcolo delle matrici di induttanza, demagnetizzazione di magneti permanenti. Il punto di forza di questo
software è però quello di essere in grado di declinare la soluzione nella determinazione del comportamento strutturale dovuto ai carichi termici e alle forze sviluppate durante il funzionamento delle macchine elettriche succitate.
I campi elettromagnetici si propagano nel vuoto e nella materia, pur con le dovute attenuazioni, all’infinito; tuttavia un calcolo accurato dei campi in prossimità delle sorgenti permette di estendere la soluzione ottenuta (campo vicino) a grandi distanze da esse (campi intermedio e lontano). Il maggior onere computazionale è dunque legato al calcolo del campo vicino. ANSYS propone integralmente la soluzione di entrambi gli scenari di alta e bassa frequenza.
Dal 2008, inoltre, i software Ansoft dedicati al design e automazione in ambito elettronico ed elettromeccanico sono entrati a far parte del pacchetto ANSYS. Essi permettono sia la simulazione e la verifica di singoli componenti elettromagnetici, che l’analisi di sistemi complessi, meccatronici ed ibridi in generale, implementando tecniche di cosimulazione e di estrazione di modelli a parametri concentrati.
La simulazione multifisica si realizza sempre nell’interfaccia Workbench.
Lo strumento Maxwell, basandosi sul metodo agli elementi finiti, consente di analizzare il comportamento elettromagnetico di strutture e componenti effettuando diverse tipologie di analisi statiche, armoniche e transient operando su geometrie complesse in domini bidimensionali e tridimensionali. Le sue principali caratteristiche sono:
Mesh auto-adattiva
Accoppiamento in transitorio temporale a modelli circuitali. Generazione di circuiti equivalenti.
Accoppiamento in transitorio temporale ai moti di corpo rigido.
Materiali lineari e non lineari, isotropi ed anisotropi, laminati. Rapida ed efficace valutazione delle perdite nel ferro sia per isteresi che per eddy-current.
Inoltre ha un potente tool integrato per la modellazione circuitale: Maxwell Circuit Editor. Questo strumento consente di accoppiare al solutore transient di Maxwell, i modelli circuitali che schematizzano l’alimentazione o il carico.
RMxprt è lo strumento dedicato alla progettazione di macchine rotanti e fornisce istantaneamente il comportamento della macchina nelle diverse alternative progettuali.
Simplorer è un software di simulazione Multi-Domain che consente di modellare, simulare, analizzare e ottimizzare sistemi complessi. Consente ai progettisti di realizzare prototipi virtuali considerando tutti gli aspetti di un sistema quali l’elettronica, la sensoristica, gli attuatori, i motori, i generatori, i convertitori di potenza, i controlli ed i software embedded.
Q3D Extractor rappresenta il primo software 3D per l’estrazione di elementi parassiti durante la fase di analisi e progettazione di schede PCB e dispositivi elettronici. E’ in grado di calcolare i parametri di resistenza, induttanza e capacità in funzione della frequenza per strutture current- carrying.
Vi abbiamo dato una panoramica generale delle numerose potenzialità di ANSYS che eccelle per qualità, ma anche per quantità di strumenti, tutti estremamente funzionali e integrati. Aver fatto questo passo ci ha reso non solo fieri di essere in grado di farlo e fieri di poter sfruttare più ampiamente le nostre conoscenze, ma ci sta dando anche molta soddisfazione nel riuscire ad accontentare i nostri clienti su molti nuovi versanti!
