ansys workbench что это
ANSYS Workbench — среда для интеграции инженерных проектов в рамках единого информационного пространства предприятия
Рассмотрена концепция интеграции систем инженерного анализа с PDM-системами
Александр Чернов, обозреватель журнала «ANSYS Solutions. Русская редакция»
Современные требования к построению информационного пространства предприятия неразрывно связаны с организацией управления данными об изделии (PDM) и сбором необходимой информации для работы системы планирования и управления ресурсами предприятия (ERP). Руководители IT-подразделений, ответственные за внедрение CAD/CAM/ CAE/PDM/PLM-технологий, часто задаются вопросом о месте систем инженерного анализа (CAE) в едином информационном пространстве своей компании.
На данный момент назрела достаточно серьезная необходимость замены привычной системы «бумажного» документооборота. Ведение архива технической документации в электронном виде с автоматизацией процессов прохождения, согласования и утверждения документов стало визитной карточкой многих современных предприятий. Однако вопрос систематизации документооборота в сфере разработки и проектирования изделий до сих пор представляется весьма сложной и трудоемкой задачей. Но шаги в этом направлении уже делаются.
На многих российских предприятиях уже накоплен достаточно большой опыт внедрения PDM-систем. Об эффективности применения систем управления жизненным циклом изделий написано множество статей. Основная цель внедрения таких систем — получение полного контроля над всеми информационными потоками, возникающими при проектировании и производстве изделий. Быстрое получение информации о текущем состоянии работ по проектированию и изготовлению изделий обеспечивает эффективный контроль и планирование развития компании. В этом ряду важным фактором является обеспечение информационной безопасности и защита прав интеллектуальной собственности компании на все электронные данные, создаваемые сотрудниками в процессе разработки изделия.
Одним из самых серьезных вопросов является статус информационных данных, которые поступают из проектных подразделений компании. Типичная схема в российских компаниях, когда после выполнения расчетных работ вся информация о результатах фиксируется в различного рода отчетах, оказывается неэффективной. При таком подходе крайне затруднено восстановление методики расчета, принимаемых допущений и рабочих материалов. Возникает ситуация, в которой компания, обладающая правом собственности на информационные данные, не имеет возможности ни оформить это владение, ни структурировать и сохранить эти данные. Это может привести к утере расчетных и методических данных по решению трудоемких задач инженерного анализа, и тем самым негативно повлиять на функционирование компании.
На данный момент среди продуктов компании ANSYS, Inc. имеется модуль, обеспечивающий необходимую связь между инженерным анализом и PDM-системой.
С выходом 7-й версии линейки программных продуктов компании ANSYS стала развиваться новая среда для разработки и адаптации существующих CAD/CAE/PDM-модулей — ANSYS Workbench Environment. С тех пор многие специалисты по CAE-технологиям задаются одним и тем же вопросом: «Что это за новая среда и какие она дает преимущества инженерам по компьютерному моделированию в сравнении с существующим подходом к организации наукоемких расчетов? Почему ANSYS так упорно ее развивает, вкладывая большие материальные и интеллектуальные ресурсы?»
Действительно, почему? Вроде бы все уже есть: неплохой геометрический препроцессор, модули для выполнения прочностных расчетов, анализа температурного состояния, низкочастотного электромагнитного анализа, для решения задач вычислительной гидродинамики; генерации сетки; развитые средства постпроцессинга. Вместе с тем очевидно, что в существующий графический интерфейс легко можно будет встроить лишь решатели сторонних разработчиков, для которых достаточно написать компиляторы по перекодировке исходных данных, создаваемых с помощью препроцессора PREP7 ANSYS в коды их решателей. Разделы же графического интерфейса придется дописывать заново, перестраивая функции работы сторонних программ под структуру выбора и обработки объектов в существующей архитектуре программного комплекса ANSYS. Интеграции на уровне графического интерфейса добиться весьма трудно из-за сложной архитектуры используемого языка написания графического интерфейса Tcl/Tk.
Таким образом, возникла необходимость создания новой программной платформы. Разработка расчетной интегрирующей среды (ANSYS Workbench Environment) началась в 2000 году.
В ANSYS Workbench Environment реализованы все преимущества web-технологий. Используется стандартный интерфейс COM компании Microsoft. Этот интерфейс является основой многих объектных технологий, в том числе OLE и ActiveX. Также при разработке ANSYS Workbench применялись XML, Java Script, C++, HTML, Fortran. Благодаря этому компания ANSYS достаточно быстро осуществила тесную интеграцию в единую среду информационного проекта Workbench недавно приобретенных модулей CFX-Pre, CFX-Solve, CFX-Post, ICEM CFD, BladeGen, CFX TurboGrid.
В настоящий момент ANSYS Workbench — единственная в своем роде среда разработки и адаптации существующих CAD/CAE/PDM-модулей.
На рис. 1 показаны логотипы лучших в своем классе CAE-решений: в расчетных технологиях — ANSYS, в генерации сетки — ICEM CFD, в решении задач вычислительной гидродинамики — CFX. Также следует обратить внимание, что на базе ANSYS Workbench в кратчайшие сроки были разработаны специализированные модули: CFX- Mesh, DesignModeler, FEModeler, DesignXplorer. Все эти модули запускаются, управляются и тесно взаимодействуют друг с другом, обмениваются данными между собой в едином информационном пространстве проекта Workbench. На рис. 2 представлена структура доступных модулей для новой версии ANSYS 10.0.
Но этим возможности ANSYS Workbench не ограничиваются, а потому самое время вновь вернуться к разговору о месте данных и результатов расчетов CAE-систем в информационном пространстве предприятия. Сразу хочется отметить факт реализации на платформе ANSYS Workbench интерфейса с PDM-системой Teamcenter компании UGS для расчетного модуля DesignSimulation. Этот интерфейс позволяет напрямую сохранять файлы расчета в базу данных Teamcenter, которая структурно относится к документу CAD-модели и для которой, собственно, и проводился CAE-рас- чет. На рис. 3 представлен штатный процесс работы в среде PDM-системы Teamcenter: расчет в модуле DesignSimulation, последующая регистрация файла результатов в базе данных электронного архива UGS Teamcenter.
Данный проект был успешно реализован в одной из ведущих российских компаний, работающих в секторе энергетического машиностроения.
ANSYS Workbench
Возможности платформы ANSYS Workbench
Среда ANSYS Workbench является основным инструментом, на котором базируется концепция «Проектирование изделий на основании результатов инженерных расчетов». Тесная интеграция между компонентами приложений дает беспрецедентную легкость использования при подготовке и проведении расчетов, а также при решении сложных междисциплинарных задач.
Инновационная схема проекта
Инновационная схема проекта внутри платформы ANSYS Workbench меняет порядок проведения расчетов. Проекты представляются в виде взаимосвязанных систем в форме блок-схемы. С первого взгляда можно понять инженерный замысел, взаимосвязи между данными и состояние проекта расчета.
Схема с общим видом проекта расчета целиком
Междисциплинарные расчеты по технологии drag-and-drop («перенеси и отпусти»)
Построение сложнейших сопряженных расчетов, включающих в себя разные области физики, осуществляется при помощи простой операции drag-and-drop («перенеси и отпусти»). Нужно просто взять последующий расчет, перетащить его и отпустить на исходном расчете, при этом автоматически сформируются необходимые связи для передачи данных. В качестве примера ниже схематически показан односторонний расчет взаимодействия текучей среды и конструкции (расчет жидкостно-конструкционного взаимодействия).
Междисциплинарный расчет по принципу «перенеси и отпусти»: связи в схеме проекта (слева) соответствуют передаче данных между разными областями физики и ветке импортированных нагрузок в дереве модели приложения ANSYS Mechanical (справа).
Порядок расчета регулируется полностью определенными системами анализа
Работа со схемой проекта вносит ясность и систематизирует процесс. Можно перетащить желаемый тип анализа из панели инструментов слева и положить его на схему проекта. Системы анализа содержат все необходимые компоненты, определяющие порядок работы в процессе расчета, прорабатывая систему сверху вниз. Весь процесс однозначен и непреложен.
После перетаскивания желаемого типа анализа на схему проекта «пройдитесь» по системе сверху вниз, чтобы система анализа стала полностью определенной. Иконки статусов в правой части каждой ячейки точно показывают прогресс. В данном случае, анализ готов до ячейки «сетка» (meshing) включительно.
Интегрированное управление параметрами
Как всегда, приложения, размещенные на платформе ANSYS Workbench, поддерживают изменение параметров, включая CAD-параметры, свойства материалов, граничные условия и производные результирующие параметры. Параметры, заданные внутри приложения, управляются из окна проекта, облегчая исследование множества вариаций расчета. Из окна проекта можно выстроить серии точек проекта (комбинации вариантов конструкции, свойств материалов, нагрузок и граничных условий) в виде таблицы и просчитать все варианты за один раз.
Напрямую из схемы проекта можно управлять имеющимися в расчете параметрами. Можно задать таблицу изменений параметров и выполнить расчет вариаций конструкции в пакетном режиме.
Для максимально эффективного использования всех возможностей параметрических расчетов можно использовать модуль ANSYS DesignXplorer с заданным набором параметров. При этом поддерживаются такие типы параметрической оптимизации, как планирование эксперимента, оптимизация с целью достижения заданных параметров, поиски минимальных/максимальных значений. Возможен расчет влияния неопределенности входных параметров методом «шести сигм» для исследования отказоустойчивости конструкций. Данные возможности доступны для всех приложений, для всех областей физики и для всех решателей, поддерживаемых в рамках платформы ANSYS Workbench (включая Mechanical APDL).
Автоматическое обновление/перестроение на уровне проекта
В любую часть расчета можно внести изменения, а платформа ANSYS Workbench выполнит запуск нужных приложений для автоматического обновления/перестроения проекта. Таким образом, значительно снижаются временные затраты на итерации по перебору точек проекта (вариантов конструкции).
CFD-приложения ANSYS интегрированы в единую ANSYS Workbench платформу, которая является основой для передовых технологий инженерного моделирования. Эта простая в использовании платформа обеспечивает доступ к двунаправленной параметрической CAD интеграции, мощные инструменты для построения сетки, автоматизированный механизм обновления на стадии проектирования, управление многодисциплинарным моделированием и встроенные инструменты оптимизации. В результате этих взаимосвязей ANSYS CFD обеспечивает следующие преимущества и возможности:
ANSYS Workbench предоставляет мощные методы для взаимодействия с семейством решателей ANSYS. Эта среда обеспечивает уникальную интеграцию с CAD системами в процессе проектирования.
Состав ANSYS Workbench
В среду ANSYS Workbench входит несколько различных приложений (некоторые из них):
Существуют также и другие приложения интегрированные в платформу ANSYS Workbench. Некоторые из них также можно отнести к приложениям решающим задачи вычислительной гидрогазодинамики.
Конечно-элементный решатель POLYFLOW
POLYFLOW предназначен для ламинарных и вязких течений. Будет полезен для решений задач сложной реологии (наука о пластической деформации) и задач со свободными поверхностями.
Препроцессор GAMBIT
Одиночный интегрированный препроцессор для проведения CFD анализа.
Препроцессор TGRID
Препроцессор предназначен для построения тет/гибридных сеток.
IСEPAK для систем охлаждения электроники
IСEPAK ориентирован на проектирование систем охлаждения электроники. Моделирование охлаждающего потока воздуха, теплопроводности, конвекции и радиационного теплообмена.
Удобный пользовательский интерфейс и автоматическое наложение сетки способствуют решению таких задач:
AirPak для расчета систем вентиляций
MixSim для расчета смешивания в резервуарах
MixSim благодаря специализированному пользовательскому интерфейсу, позволяет быстро и легко моделировать задачи смешивания в резервуарах. Размер резервуара, конфигурация перегородки, количество и тип мешалки и т.д. задаются непосредственно в интерфейсе.
Профиль крыльчаток можно выбрать из библиотеки рабочих колес от ведущих производителей смешивающего оборудования. Поддерживает подвижные скользящие сетки и расчет установившегося течения неньютоновских жидкостей.
Дополнительные особенности ANSYS Workbench
В ANSYS Workbench также входит TurboSystem, который является отраслевым решением для проектирования вращающихся машин. Он состоит из следующих дополнительных модулей:
DesignModeler
DesignModeler (DM) является компонентом ANSYS Workbench. Это CAD-подобная среда моделирования, которая преследует следующие задачи и цели:
Остановимся поподробнее на особенностях модуля CFX-Mesh.
CFX-Mesh является компонентом Workbench, предназначенным для генерации CFD сетки для решателя ANSYS CFX. CFX-Mesh может создавать сетку для области расчета, при этом:
CFX-Mesh. обеспечивает полную гибкость построения сетки, включая возможность решения задачи с использованием неструктурированных сеток, которые могут генерироваться для сложной геометрии довольно легко.
Поддерживаемые типы сеток: треугольная, четырехугольная, четырехгранные, шестигранные, пирамида, призма (клин) и многогранная.
Введение в программный комплекс ANSYS Workbench
Доказанная на более, чем 50000 студентах методика от Студии Vertex
Приветствую Вас!
Меня зовут Дмитрий Зиновьев
В этом вступительном абзаце я обычно пишу как давно мы обучаем инженеров и сколько всего полезного нами уже сделано.
Но в этот раз я не буду об этом говорить – раз Вы находитесь на этой странице, Вы и так знаете это.
Скажу коротко: в этот раз мы взялись за нечто действительно очень серьезное. Студия Vertex поставила перед собой задачу создать видео курс по изучению программного комплекса ANSYS Workbench.
И если Вы тоже хотите освоить этот непростой софт, то читайте внимательно то, что написано на этой странице.
Что такое ANSYS
Ansys – это универсальная программная система анализа, которая существует и развивается уже на протяжении последних 30 лет.
Ansys является довольно популярной у специалистов в сфере автоматизированных предназначенных для решения различных инженерных задач расчетов анализа и симуляции физических процессов, решения линейных и нелинейных стационарных и нестационарных пространственных задач, механики деформируемого твердого тела и механики конструкции, включая нестационарные геометрические и физические нелинейные задачи контактного взаимодействия элементов конструкции, задачи механики жидкости и газа, теплопередачи и теплообмена, электродинамики акустики, а также механики связанных полей.
Ansys позволяет создавать симуляции физических процессов задавая любые граничные условия и воздействия на них в тех или иных условиях, создавая или изменяя уже существующую геометрию.
При этом затраты времени и финансовых средств на исследования объекта или процесса практически полностью заменяются путем использования данной программы.
Ansys охватывает почти все существующие разделы физики и инженерии, достаточными для того, чтобы провести все эксперименты в условиях компьютерного моделирования.
Небольшое обзорное видео
Что касается обучения
Проанализировав положение дел относительно обучающих материалов по работе в этой замечательной программе, я с прискорбием констатирую: ничего толкового, а тем более систематичного и на русском языке на данный момент просто не существует.
Я решил спросить Вас, нужны ли Вам обучающие материалы от нашей студии по изучению именно Ansys.
Вот эта анкета (проголосуйте, чтобы увидеть результат):
Как Вы понимаете, я не мог создать курс, который был бы ниже по качеству, чем остальные столь полюбившиеся людьми наши курсы.
Я твердо убежден, что сейчас те времена, когда побеждает продукт, а не реклама или еще что-то. Людям явно надоело потреблять некачественные товары и услуги. Именно это я держал в своей голове на протяжении всего времени работы над курсом.
И теперь я спешу Вам представить результаты своего труда. Встречайте!
Видео курс «Введение в программный комплекс ANSYS Workbench»
Коротко об интеграции сторонних приложений в ANSYS Workbench.
Коротко об интеграции сторонних приложений в ANSYS Workbench.
Ключевые слова: ANSYS, Workbench, External Connection, возможности, автоматизация, интеграция сторонних приложений.
******************************************************************************
Модуль расширения External Connection позволяет интегрировать небольшие сторонние приложения в схему проекта ANSYS Workbench. Он имеет следующие возможности в области автоматизации и пользовательской доработки:
· Создание пользовательских элементов интерфейса (например, кнопок в панели инструментов Workbench или дополнительных меню) и скриптов, которые вызываются этими элементами.
· Создание новых систем для облегчения интеграции сторонних приложений в схему проекта Workbench.
Модуль External Connection отображается в виде системы External Connection в панели инструментов External Connection Systems. Данная система имеет единственный компонент External Connection, являющийся связующим звеном для стороннего приложения.
Рис. 1: Ячейка системы External Connection в панели инструментов 
После того, как вы перетащили систему External Connection в поле схемы проекта Workbench, компонент External Connection приобретает статус «требует участия», обозначаемый вопросительным знаком, пока вы не укажете конфигурационный файл компонента.
Рис. 2: Меню Read Configuration 
На следующем рисунке изображено состояние системы после считывания конфигурационного файла SquaresConfig.xml[1], который определяет параметры интеграции со сторонним приложением.
Рис. 3: Пример – вид схемы проекта 
На следующем рисунке показан пример добавления кнопки в панель инструментов.
Рис. 4: Пример пользовательской кнопки 
Далее приведён пример системы, передающей сеточную модель из вышестоящей системы в систему Fluent.
Рис. 5: Передача сетки из Mesh во Fluent Setup через Mesher 
Что это в итоге нам даёт? Правильно – возможность «прикрутить» собственное приложение или скрипт в Workbench. Вызываться это приложение будет либо при помощи кнопки в графическом интерфейсе, либо при обновлении соответствующей ячейки модуля External Connection.
В качестве стороннего приложения может использоваться исполняемый файл или скрипт на IronPython (которому, к слову, никто не запрещает запустить тот же исполняемый файл). На мой взгляд, сравнительно простые приложения удобнее всего писать на Python’е, т.к. такое решение будет работать как под Windows, так и под Linux. Кроме того, при внесении изменений не потребуется компиляция.
Таким образом, для инициализации дефолтной системы нам как минимум нужен этот конфигурационный файл и исполняемый модуль. Под дефолтной системой я подразумеваю такую систему, которая получается путём считывания конфига в стандартный шаблон External Connection (тот, что по умолчанию висит последним в панели инструментов). Если же наша система, согласно конфигурации, должна будет получать входные или выходные параметры, то файлы с этими параметрами также должны существовать в рабочей директории в момент инициализации.
В определённых ситуациях дефолтной системы может оказаться недостаточно. Например, когда систему нужно соединить с существующим компонентом Workbench для того, чтобы она обновлялась строго до или после него, учитывая статус связанных ячеек. В таких случаях можно создать пользовательский шаблон системы и поместить его в директорию установки ANSYS, в результате чего он будет автоматически появляться в панели инструментов при каждой последующей загрузке Workbench’а. Для этого потребуется дополнительный конфиг для определения системы, в котором, в частности, нужно будет указать, с какими ячейками система сможет устанавливать связи и какими типами данных при этом она будет обмениваться.
Поясню, почему я обзываю «систему» в терминологии Workbench «шаблоном». Дело в том, что пользовательская система External Connection получает из конфигурационного файла только часть необходимых инструкций, в частности, касающихся её связей с другими приложениями. Остальные инструкции, такие как определение параметров, исполняемого модуля и т.д. определяются на уровне конфига компонента, точно так же, ка для дефолтной системы. То есть без дополнительного файла конфигурации пользовательская система может только присутствовать в схеме проекта и устанавливать связи, но не обновляться. Таким образом, термин «шаблон» мне представляется более подходящим.
На рисунке ниже приведён пример системы подобного типа, осуществляющей извлечение выходных параметров геометрической модели, импортируемой из Siemens NX. Обратите внимание, что для наглядности ячейки системы можно снабдить собственными графическими иконками, поместив соответствующие картинки в директорию установки и указав их в конфиге.
Рис. 6: Система, осуществляющая извлечение выходных параметров из модели NX: шаблон в панели инструментов (слева) и сконфигурированная система (справа) 
