ANSYS 16.2 – Verbesserungen der Systementwicklungstechnologie steigern Produktivität

„Ansys 16.2 bietet wesentliche Verbesserungen bei der Systementwicklung durch Ansys AIM, die erste integrierte und umfassende Multiphysics-Simulationsumgebung für Entwickler, die Anfang des Jahres eingeführt wurde“, unterstreicht Dr.-Ing. Georg Scheuerer, Geschäftsführer von Ansys Germany. „AIM hat sich seitdem rasch weiterentwickelt, und diese Fortschritte sind in Ansys 16.2 realisiert. Einige der zahlreichen neuen Multiphysics- und Systemfähigkeiten sind Wärmeübergang und Wärmebelastung, kompressible Gasströmungen sowie nichtlineare Kontakte und thermische Fluid-Struktur-Interaktion.“

Die Optimierung des Wärmeübergangs und der thermischen Belastung spielt in vielen industriellen Entwicklungsanwendungen eine große Rolle, beispielsweise bei Wärmetauschern, Temperaturmischventilen, Motorbauteilen und elektronischen Schaltungen. In solchen Anwendungen ist eine genaue Bestimmung der Temperatur und des Wärmeübergangs von Flüssigkeiten und Festkörpern unabdingbar, um das Temperaturverhalten sowie die im Design auftretenden thermischen Belastungen exakt vorhersagen zu können. AIM enthält jetzt neue Funktionen zur Unterstützung einer umfassenden Analyse des gekoppelten Wärmetransportes und der Einwirkung von Flüssigkeiten auf Strukturen zur Berechnung der thermischen Belastung.

Die Vorhersage des korrekten Strömungsfeldes für Strömungen mit kompressiblen Gasen im Bereich unterhalb und über die Schallgeschwindigkeit ist ein kritisches Designproblem für viele verschiedene Anwendungen. Einsatzbereiche in der Industrie sind beispielsweise schnelle Strömungen an Turbinenschaufeln oder Gondeln sowie Strömungen mit hohen Drücken in Erdgas-Pipelines und Ventilen. AIM unterstützt jetzt eine genaue Vorhersage des Strömungsfeldes, von Schwankungen der Gasdichte und des thermischen Verhaltens für alle Strömungen mit kompressiblen Medien, was für die Vorhersage der Design-Performance entscheidend ist.

In einer Reihe von Strukturanwendungen ist ein nichtlinearer Kontakt erforderlich, um Verformungen und Belastungen in Baugruppen, in denen mehrere Bauteile durch Presspassungen, Verschraubungen, Schweißnähte oder sonstige Fügungen miteinander verbunden sind, exakt vorherzusagen. AIM bietet ausgereifte Simulationsfähigkeiten für nichtlineare Kontakte mit fortschrittlicher Lösertechnologie für den Kontakt zwischen Flächen in Verbindung mit automatischer Kontaktflächen-Erkennung und automatischer nichtlinearer Lösungssteuerung.

AIM stellt alle diese Simulationsfunktionen sowohl für Fachleute in einem bestimmten physikalischen Bereich als auch für Produktentwickler, die in mehreren Disziplinen arbeiten, zur Verfügung. Damit werden die Simulationen für einen größeren Anwenderkreis in verschiedenen technischen Disziplinen zugänglich.

Die Verfügbarkeit kundenspezifischer Vorlagen macht AIM zu einem Authoring-Tool für hochgradig automatisierte und detaillierte Simulationsprozesse. Diese Vorlagen decken den gesamten AIM-Workflow von der Geometrie bis zu den Ergebnissen ab und erfassen alle physikalischen Bereiche, die für den Simulationsprozess relevant sein können. Durch diese wichtige Eigenschaft können interdisziplinäre Teams effektiv zusammenarbeiten und innovative Merkmale in allen Disziplinen des Produktdesigns realisieren.

Ansys 16.2 bietet Anwendern jedoch auch Vorteile auf der Systemebene, können sie damit doch das Systemverhalten unter realen Einsatzbedingungen durch exakte, schnelle und zuverlässige Simulation vorherbestimmen. Denn im gleichen Maße, wie die Komplexität der Produkte – von Kraftfahrzeugen über Smartphones bis hin zu Wearables – zunimmt und immer kürzere Entwicklungszeiten gefordert werden, steigt auch die Notwendigkeit, komplette Systeme zu simulieren. Durch die Simulation können die Ingenieure die immer größeren Möglichkeiten optimal nutzen, die sich aus Innovationen bei Werkstoffen, elektronischen Komponenten und Prozessen bieten. Bisher konnten die Hersteller dabei das Design von Komponenten oder kleineren Teilsystemen optimieren, aber bis zu Ansys 16.2 existierte keine umfassende Lösung für die Simulation kompletter Systeme. Innerhalb von Systemen entsteht die Komplexität dadurch, dass die einzelnen Teile des Systems so miteinander verknüpft werden müssen, dass sie wie geplant zusammenarbeiten.

Durch die Entwicklung kompletter virtueller Prototypen können zukunftsorientierte Unternehmen Innovationssprünge realisieren und sich einen Vorsprung vor ihren Mitbewerbern erarbeiten. Der neue Simulationsansatz beruht zum Teil auf Verbesserungen in Ansys Simplorer, einer umfassenden Plattform für die interdisziplinäre Systemmodellierung. „In der neuen Version kann Simplorer elektrische, elektronische, strömungstechnische, mechanische sowie Embedded-Software-Komponenten zusammenstellen und simulieren“, erläutert Dr.-Ing. Georg Scheuerer. „Die Methodik bietet eine höhere 3D-Präzision und eine Modellierung mit einer niedrigeren Ordnung, wenn es um die Überprüfung der Systemleistung auf der Basis des Zusammenwirkens von Komponenten aus verschiedenen Bereichen (‚multi-domain‘) geht.“