ansys mechanical18.0...

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ANSYS Mechanical18.0 新功能-更快更易用

刘丙权ANSYS China

2

目录

Ansys易用性

网格划分亮点

接触求解优化

HPC的能力提升

3

复杂模型处理

查找模型

批量选择面或体

鼠标点到手疼

结果文件大不易查看或传输

节点编号选择

266个零件

4

查找和过滤

5

选择与命名

6

梁单元预紧力施加

7

结果后处理

8

ANSYS Viewer

三维仿真结果的查看者和后处理

支持视频、标记、截面和多个窗口

不需要任何License，方便仿真结果的传递和共享

Supports files (*.avz) exported from ANSYS CFD Post and ANSYS

Mechanical

跟随ANSYS R18 一同安装

9

Export ANSYS Viewer (*avz) files from ANSYS Mechanical or CFD Post

Export *.avz from ANSYS Mechanical

Export *.avz from ANSYS CFD Post

10

操作方便Zoom to Fit

Rotate/Pan/Move

Hot keys: Press X, Y, Z and R on key board for standard orientations

11

可以选择几何体的显示/隐藏

12

部件高亮显示

13

剖分和查看截面结果

Cut by X plane

Cut by Z plane

Cut by Y plane

Cut by user defined plane

14

查看结果Probe

15

标记和注释

16

爆炸视图

17

可以保存和打开

Create a new View

Resume a saved View

18

多窗口对比

19

保存和打开

20

可以输出到ANSYS Viewer (AVZ)

Free to view AVZ files

21

网格划分的亮点

22

新的网格评价指标

可以根据物理域设置网格质

量指标

根据物理域设置网格错误限

制条件

新的形状检查选项 “Errors

and Warnings”

17.2 18.0

17.2 18.0

23

警告单元• 警告信息方便地提示了单元

质量问题

• 用户可以调整和重新划分网格

网格质量警告的单元会被自动生成Named Selection

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单元长度

• 对于显式动力学分析，增加了单元长度指标，以方便确定时间步

CFL 条件：

壳网格还不支持

25

扫掠网格的提升

• 提高网格的整齐性

17.0 18.0

26

壳网格的能力提升

17.0 Mesh

18.0 Mesh提高鲁棒性

提高网格分布格局

27

提高裂纹处的网格质量

提高裂纹尖端的网格质量和分布 17.0

17.1/18.0

28

局部尺寸函数控制和去特征

• 局部尺寸控制增加了尺寸函数的选项 Uniform, Curvature, Proximity, or Curvature & Proximity

在体和面尺寸控制中可以设置去特征的尺

越局部越具有优先权，例如边尺寸优先权高于面尺寸控制，而面尺寸优先权高于体尺寸控制

29

尺寸函数的应用

两种方式：

1. 优先保证结构特征

2. 优先保证网格尺寸和质量

小的退刀槽

小圆角

Adaptive SF

Curvature SFAdaptive SF可以很好地获得粗糙的网格

，并能捕捉到所有的结构特征

其他的尺寸控制方法会获得更高的网

格质量，而且会根据设置的去特征尺

寸忽略或优化局部特征的网格。

30

• 去特征尺寸同时设于体和面时默认为统一尺寸的1/2，其他尺寸函数的最小尺寸的1/2

越局部的控制，优先级越高（面的去特征尺寸优先于体的）

Mesh Size

FeatureCaptur

e

MeshQuality

去特征的操作与局部尺寸有关:• 粗糙网格的面上，小特

征被去除• 在细化网格的面上，小

特征会被捕捉到

尺寸函数和去特征

31

• 整体采用默认设置，根据需要增加局部控制方法

局部控制尺寸函数和去特征

32

• 螺栓可以采用尺寸更小且统一的尺寸

设置局部去特征尺寸来自动去除小的圆角或倒角


33

• 采用proximity 尺寸控制函数


实现厚度方向三层网格

34

• Use face sizing with larger defeaturing and uniform SF to remove unwanted features:


35

Easier setup and more flexibility


36

• 提供了更好的应对不匹配拓扑特征的方法：– 指出不匹配的具体特征

网格匹配的提升

37

• 可以选择多个面或者Name Selection来进行网格匹配


38

• 具有重复特征的结构网格划分

Use with node merge to get

conformal mesh


39

• 支持壳体和实体网格之间的共享拓扑 Surface skinning

壳/体结合的多体结构

40

接触能力提升

41

接触算法的增强

改进MPC接触中的投影探测法（projection based detection），新

的算法大大缩短了求解时间和内存使用量。在很多案例中，求解性

能比之前版本提升了10～20倍。

垫片装配分析

断裂仿真中，裂纹网格和基体网格的连接分析

声学流体固体相互作用模态分析

42

垫片模型-有摩擦接触

17 18

Elapsed time (sec) 5366 1186

Speed up compared to 17 4.5x

43

裂纹分析

V18 default settings (key4=2)

V17 MPC projection based

V18 MPC projection based

Elapsed time 53 424 58

Speed up compared to v17

7.3x

44

接触搜索速度得到很大提升

0

1000

2000

3000

4000

5000

25KGC

37KGC

56KGC

58KGC

150KGC

17.0 elapsed sec18.0 elapsed sec

通用接触性能提升

45

R17.2: 136 Iterations

R18: 68 Iterations

初始接触刚度

具有垫片单元的接触分析

• 改善了接触单元的初始接触刚度，

可应用于所有的垫片单元

• 新的初始刚度大大提高了收敛性

46

R17.2: 295 Iterations R18: 27 Iterations

初始接触刚度—分层结构

47

面-面、边-面、边-边、点-面

通过命令GCGEN建立点与面对接触

CONTA175 单元用于建立点接触单元GCGEN,,,5.

CONTA175

通用接触– 求解所有的接触类型

48

通用接触-周期对称模型

可以应用于周期对称的分析中

分析类型有：static、modal 、harmonic 分析

49

装配模型中接触对阻尼• 装配体的振动问题可以考虑接触对阻尼特性的影响

• 两个绑定的接触对分别放在装配配合面下，适用于谐响应分析或者模态叠加法的分析类型：一个激活了法向阻尼

另一个激活了切向阻尼

两个绑定的接触对可以分别设置独立的阻尼系数

50

接触单元新的输出项CTRQ二维轴对称模型输出接触对待最大扭矩，命令是NLHIST 和 NLDIAG。扭矩是与整

体摩擦系数有关，可以通过放大摩擦系数来进行评估。这个结果对于具有螺纹连接

的结构组件中具有很大作用。

Load Step1: Resolved the initial interference with mu=0Load Step2: changed the friction co-efficient mu=0.1 Load Step3:fulid pressure penetration is applied pres =100Load Step4:applied axial displacement @oneEnd uy=-.1

http://pghintranet1.win.ansys.com/prod_docu/v160/daily_builds/ans_cmd/Hlp_C_NLHIST.html

http://pghintranet1.win.ansys.com/prod_docu/v160/daily_builds/ans_cmd/Hlp_C_NLDIAG.html

51

HPC的提升

52

HPC性能提升

→ 新特征

为谐响应分析和周期对称模型的模态分析提供了新的分解算法

改变并行核数支持重启动

支持非线性网格自适应的并行运算

→ Improved scaling Sparse solver & Block Lanczos求解算法的性能提升

→ 减少内存的使用

稀疏矩阵法大大降低了内存需求

53

HPC性能提升

分解算法之前版本，所有的分布式求解仅分解有限元网格

Processor 1

Processor 4

Processor 3

Processor 2

一组网格由单个处理器计算

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HPC性能提升

频域分解算法：

按频率会分解给多个处理器求解

对每个求解都独立计算

分布式求解器之间的数据传输最小化

仅支持完全法

• 例如，谐响应分析要求100个频率点计算，采用4个CPU分布式求解内核，每核计算25个频率

50

150100

250

200 300

350

400

0

Frequency (Hz)

Processor 1Processor 2 Processor 3

Processor 4

55

HPC性能提升

New domain decomposition algorithm for harmonic

• 2.6 million DOF; sparse solver• Harmonic analysis w/ FULL method (128 frequency solutions)• Linux cluster; each compute node contains 2 Intel Xeon E5-2690v3 processors, 512GB RAM, SSD, SLES 11.4• Mellanox FDR Infiniband 0

20

40

60

80

0 32 64 96 128

Solv

er R

atin

g

Number of Cores

DMP Scaling Comparison

R18.0 (MESH)

R18.0 (FREQ)

Linear Scaling

3x speedup

56

• 1.35 million DOF; sparse solver• Harmonic analysis w/ FULL method (300 frequency solutions)• Linux cluster; each compute node contains 2 Intel Xeon E5-2695v3 processors, 256GB RAM, SSD, CentOS 7.2• Mellanox FDR Infiniband

0

40

80

120

160

0 32 64 96 128 160

Solv

er R

atin

g

Number of Cores

DMP Scaling Comparison

R16.0 (MESH)

R17.0 (MESH)

R18.0 (MESH)

R18.0 (FREQ)

8x speedup

HPC性能提升

57

HPC性能提升

周期对称模型的频域分解算法应用：

仅支持模态分析 (ANTYPE,MODAL)

通过命令(CYCOPT command)分解给多核• 例如，周期对称模型包含60只叶片的叶轮结构，求解30个谐波点，调用3个处理器

5 1510 2520 30 35 400

Harmonic Index

Processor 1Processor 2 Processor 3

58

HPC性能提升

• 2.2 million DOF; cyclic symmetry• Modal analysis with LANB (40 harmonic indices, 10 freq/index)• Linux cluster; each compute node contains 2 Intel Xeon E5-2695v3 processors, 256GB RAM, SSD, CentOS 7.2• Mellanox FDR Infiniband 0

20

40

60

80

100

0 16 32 48 64

Solv

er R

atin

g

Number of Cores

DMP Scaling ComparisonR16.2 (MESH)R17.0 (MESH)R18.0 (MESH)R18.0 (CYCHI)Linear Scaling

59

HPC性能提升

→ 从R18开始，用户在进行static/transient analysis 的重启动分析时，可任意修改并行核数

→ 之前版本是不能改动的

Base Static or Transient Analysis(DMP with 32 cores)

All previous versions

including R18

Restarted Analysis(DMP with 32 cores)

Base Static or Transient Analysis(DMP with 32 cores)

R18 gives users the flexibility to

change core counts

Restarted Analysis(DMP with 64cores)

or

60

HPC性能提升支持计算非线性自适应网格

0

40

80

120

160

200

0 8 16 24 32

SOLV

ER R

ATIN

G

NUMBER OF CORES

DMP Scaling ComparisonR18 - SMP R18 - DMP

2.7x speedup

61

稀疏矩阵求解算法的加强

求解速度更快

1.11.8

3.4

6.1

10.0

0123456789

1011

1 core 2 cores 4 cores 8 cores 16cores

Spee

dup

Matrix Factorization Performance

R17.0 (SMP)

R18.0 (SMP)

• 3.2 million DOF; sparse solver• Nonlinear static analysis• 2 Intel Xeon E5-2695v3 (28 cores total), 256 GB RAM, CentOS 7.2

62

0

40

80

120

160

200

240

8 cores 16 cores 32 cores 64 cores 128cores

256cores

Tota

l Mem

ory

Usa

ge (G

B)

Memory Usage Comparison

R17.0

R18.0

HPC性能提升

减少内存的使用(Turbine model)

• 3.2 million DOF; sparse solver• Nonlinear static analysis• Linux cluster; each compute node contains 2 Intel Xeon E5-2695v3 processors, 256GB RAM, SSD, CentOS 7.2• Mellanox FDR Infiniband

63

感谢聆听

ansys mechanical18.0...

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