giới thiệu chương trình ANSYS

GVHD: PGS.TS Trương Tích Thiện SVTH: Võ Kiên Truân


17
Luận văn tốt nghiệp
C
C
H
H
Ư
Ư
Ơ
Ơ
N
N
G
G


3
3
:
:


G
G
I

I
Ơ
Ơ
Ù
Ù
I
I


T
T
H
H
I
I
E
E
Ä
Ä
U
U


C
C
H
H
Ư
Ư
Ơ

Ơ
N
N
G
G


T
T
R
R
Ì
Ì
N
N
H
H


A
A
N
N
S
S
Y
Y
S
S

*
*
*
*
*
*



3.1 Tổng quan về phần mềm ANSYS:
Công ty ANSYS thành lập vào năm 1970 tại Canonsburg – ban Pennsylvania – Hoa
Kỳ, phát triển và thương mại hóa toàn cầu các phần mềm mô phỏng kỹ thuật và công
nghệ. Gói phần mềm này được các kỹ sư và nhà thiết kế sử dụng rộng rãi trong lónh
vực công nghiệp.
Công ty tập trung phát triển các giải pháp linh hoạt cho phép người dùng tiến hành
phân tích các bản thiết kế trực tiếp trên máy tính, cung cấp môi trường nền chung cho
việc phát triển sản phẩm một cách nhanh chóng và hiệu quả với chi phí hợp lý từ giai
đoạn thiết kế ý tưởng đến giai đoạn thử nghiệm cuối cùng và kiểm nghiệm bằng thực
tế. Công ty và mạng lưới đối tác (Channel Partners) toàn cầu với hơn 20 điểm bán
hàng chiến lược và các chi nhánh trên khoảng 40 quốc gia, có khoảng 1600 nhân viên
thực hiện việc phân phối sản phẩm, hỗ trợ kỹ thuật và đào tạo nhân lực.

3.2 Các module của ANSYS:
3.2.1 ANSYS/ Structural:
Tính toán cấu trúc tónh (Structural Static Analysis)
Tính toán dạng dao động (Modal Analysis)
Tính toán đáp ứng điều hòa (Harmonic Response Analysis)
Tính toán động lực học quá độ (Transient Dynamic Analysis)
Tính toán bất ổn đònh (Buckling Analysis)

Tính toán cấu trúc phi tuyến (Nonlinear Structural Analysis)

3.2.2 ANSYS/ Linear Plus:
Giải quyết các bài toán tónh, bài toán động dạng tuyến tính
Plus sẽ bổ sung phần tính toán phi tuyến như độ võng, độ cứng, phần tử tiếp xúc

3.2.3 ANSYS/ Flotran:
Giải quyết các vấn đề về động lực học lưu chất (CFD- Computational fluid
dynamics), các bài toán về dòng lưu chất, và nhiệt
Phân tích dòng chảy tầng hay rối (Laminar or Turbulent Flows)
Phân tích nhiệt của lưu chất (Thermal Fluid Analysis)
Các điều kiện đoạn nhiệt (Adiabatic Conditions)
Dòng chảy trên bề mặt không ràng buộc (Free surface Flow)
Dòng lưu chất nén, không nén được (Compressible or incompressible Flows)
Lưu chất Newtonian, Non-Newtonian (Newtonian or Non-Newtonian Flows)
Sự lưu chuyển của nhiều loại chất (Multiple species transport)




GVHD: PGS.TS Trương Tích Thiện SVTH: Võ Kiên Truân


18
Luận văn tốt nghiệp
3.2.4 ANSYS/ Emag 2-D, 3-D:
Giải quyết các bài toán về trường điện từ và sóng điện từ.
Trường cặp đôi từ - nhiệt (coupled magnetic thermal analyses), ví dụ lò cảm ứng
Trường cặp đôi từ – cấu trúc (magnetic structural analyses).

3.2.5 ANSYS/ Mechanical:
Tính toán cả tuyến tính và phi tuyến, cấu trúc và nhiệt, tónh và động.
Giải quyết các bài toán về chế tạo máy và xây dựng.
Có khả năng tính toán các bài toán động lực học, truyền nhiệt, âm học, điện áp.
Không tính được các bài toán về trường điện từ, động lực học dạng tường minh
(explicit dynamic analyses), động lực học lưu chất (CFD)

3.2.6 ANSYS/ ED:
Phục vụ cho việc giáo dục và đạo tạo trong trường học, viện và tự học.
Có khả năng như một ANSYS/ Multiphysics, bao gồm cả trường điện từ và động
lực học lưu chất. Tuy nhiên, còn hạn chế về kích cỡ mô hình tónh.
Không giải được các bài toán về vật liệu Composite.

3.2.7 ANSYS/ PrepPost:
Có khả năng tính toán như ANSYS/ Multiphysics.
Hai khả năng Preprocessing và Postprocessing được thiết kế rất mạnh mẽ để
tính các bài toán có mô hình lớn.

3.2.8 ANSYS/ Thermal:
Tính toán phân bố nhiệt, truyền nhiệt.
Tính toán trường cặp đôi nhiệt – điện.
Có thể tính toán ở cả hai trạng thái ổn đònh (steady) và tới hạn (transient) của
bất kỳ chất rắn nào với điều kiện biên nhiệt độ.

3.2.9 ANSYS/ LS-DYNA:
Giải quyết các bài toán biến dạng lớn (ép, nén…)
Giải các bài toán động lực học.

3.2.10 ANSYS/Multiphysics: đây là sản phẩm tổng quát nhất của ANSYS, nó chứa
tất cả các khả năng của ANSYS và bao trùm tất cả các lónh vực kỹ thuật.

3.2.11 ANSYS/ Thermal U/ Flotran, ANSYS/ Thermal/Structural: giải quyết các bài
toán hai trường (cặp đôi).

3.2.12 ANSYS/ ProFEA: cho phép phân tích và tối ưu thiết kế trong môi trường CAD
Pro/ ENGINEER.



GVHD: PGS.TS Trương Tích Thiện SVTH: Võ Kiên Truân


19
Luận văn tốt nghiệp
3.3 Ứng dụng của phần mềm ANSYS trong lónh vực công nghiệp:
3.3.1 Ngành công nghiệp hàng không:
Ngành công nghiệp hàng không là lónh vực sản xuất phức tạp nhất, sản phẩm phải
đạt độ chính xác cao để đạt hiệu quả và độ an toàn. Để chia sẻ chi phí và rủi ro phát
triển sản phẩm, các nhà sản xuất sẽ liên kết với nhau, mỗi nơi sẽ thực hiện sản xuất
một linh kiện nhất đònh, sau đó sẽ được vận chuyển đến xưởng để lắp ráp lại thành sản
phẩm (máy bay) hoàn chỉnh.
Việc thử nghiệm vật lý của hệ thống này là đắt tiền và nguy hiểm. Do đó, nhiều
công ty dựa vào sự hỗ trợ thiết kế của máy tính (computer-aided engineering, CAE)
với phần mềm ANSYS để mô phỏng khí động lực học chính xác, hiệu suất động cơ và
ứng xử tới hạn của các thử nghiệm. Với sự tích hợp giữa động lực học chất lỏng
(computational fluid dynamics, CFD) và phương pháp phần tử hữu hạn (finite element
analysis, FEA) làm cho kết quả mô phỏng đạt độ chính xác và trung thực cao.
Các dạng bài toán trong ngành công nghiệp hàng không:
Quá trình làm mát của linh kiện điện tử.
Ứng suất động trên các bộ phần dàn hồi và chuyển động như bánh đỡ.

Sự tương tác của cấu trúc lưu chất (Fluid structure interactions, FSI ) của dòng
chảy tốc độ cao với cấu trúc nhẹ.
Tối ưu hóa các bộ tác động điện tử trong toàn bộ hệ thống điện của máy bay.
Phân tích hiệu suất của dòng chảy qua khoang nhiều cạnh.
Phân tích ứng suất nhiệt trong buồng đốt, tuốc bin, vách ngăn nhiệt, hệ thống
chống đóng băng.


Hình 3.1. Phân tích áp lực không khí lên mô hình máy bay


Hình 3.2. Phân tích áp lực không khí lên mô hình máy bay



GVHD: PGS.TS Trương Tích Thiện SVTH: Võ Kiên Truân


20
Luận văn tốt nghiệp
3.3.2 Ngành công nghiệp ô tô:
Phần mềm ANSYS đã giúp các kỹ sư có thể tối ưu hóa kết cấu xe nhằm tạo ra các
mẫu xe có dạng hình học mang tính chất khí động lực học, tăng hiệu suất xe, giảm hao
phí nhiên liệu.
Các vấn đề ANSYS có thể giải quyết:
 Khí động lực học
 Tối ưu khung xe
 Hệ thống điều hòa không khí
 Phân bố nhiệt trong động cơ

Hình 3.3. Dòng khí chuyển động qua hệ thống làm mát động cơ


Hình 3.4. Dòng không khí chuyển động trong xe












GVHD: PGS.TS Trương Tích Thiện SVTH: Võ Kiên Truân


21
Luận văn tốt nghiệp
3.3.3 Ngành công nghiệp đóng tàu:
 Phân tích dòng chảy không ổn đònh phía sau cánh quạt để: giảm tiếng ồn, giảm
dao động, dự đoán ứng suất.
 Tối ưu hóa các thiết bò lớn như cánh quạt, máy nén…
 Phân tích độ hòa trộn nhiện liệu / nước để giảm thiểu ô nhiễm trong quá trình
tiếp nhiên liệu.


Hình 3.5. nh hưởng của dòng chảy lên thành tàu

3.3.4 Thiết kế thiết bò HVAC:
Bằng cách xây dựng các mô hình các thiết bò HAVC (heating, ventilation, air
conditioning) và tiến hành phân tích hiệu suất của chúng trong giai đoạn thiết kế, phát
triển sản phẩm, sau đó tính toán vò trí lắp đặt tối ưu tại các công trình xây dựng.
Các vấn đề ANSYS có thể giải quyết:
 Hệ thống làm sạch không khí, điều hòa không khí, xử lý không khí.
 Thiết kế lò đốt, lò hơi.
 Bộ trao đổi nhiệt.

Hình 3.6. Dòng không khí trong buồng đốt