3D複雜幾何下的複合材料分析

在R14.5您可以透過視覺化的設定界面，輕易地在3D複雜幾何上設定複合材料的層狀模型，並且能十分直覺與便利地結合非複合材料的核心結構。透過ANSYS複合材料前後處理模組(ANSYS Composite PrepPost, ACP)，能快速定義ANSYS Mechanical中的複合材料結構元素，並將模型應用在之後的分析中。例如顯式動態(Explicit Dynamics)分析，就能輕易地經由ACP模組建立原本難以設定的複合材料模型。在分析前，也可經由ACP模組先行定義適用於複合材料的網格設定；分析後，ACP模組提供的後處理更能讓使用者輕易地獲得一切複合材料相關的分析結果。

▲方便的分析設定流程，快速整合複合材料與非複合材料的模型建立

▲複合材料壓力容器的應力分析結果

▲複合材料壓力容器與鈦帽之接合之有限元素模型

客製化

客製化應用工具包(Application Customization Toolkit, ACT)讓您能夠創設自己的荷載、邊界條件或您在Mechanical後處理中的需求。您能在親切的使用者界面下完成自己的二次開發。您的工作團隊可以在Mechanical中，將自身已擁有的解決方案與經驗整合融入日後的模擬分析中。

裂縫建模

ANSYS14.5針對開裂模擬提供一個友善的建模工具，當您在繪建模型時能直接地引入裂縫特性，如應力強度因子(stress intensity factors)、能量釋放率(energy release rates)和J-積分(J-Integrals)的計算。在Mechanical中，能直接在已完成網格後的模型中插入模擬裂紋專用的網格。裂縫網格設定為橢圓形，而經由橢圓形之主要與次要半徑能決定橢圓形之形狀。所以您可以在既有模型上自動創建一個最適當的裂紋網格，然後引入後續的分析之中，包括開裂分析。當然，最終您能在開裂分析後再利用子模型進行裂紋細節的探討。

▲在幾何中插入裂紋：插入幾何(上)　網格結果(下)

▲Mechanical中的應力強度因子結果

由外部文件映射邊界條件

在ANSYS14.5中，映射功能增加了平行處理的演算，速度提升了6至7倍。另外，也容許映射更多種類的資料，例如外力與位移。該技術為克立格(Kriging)平行空間平差法。其他的改進包括能直接存取cdb檔，保留原始元素形狀以提高資料內差的正確性。

▲使用等值線圖控制映射的品質

▲由外部檔案匯入映射位移邊界

更流暢的工作流程

ANSYS14.5包含了許多小工具，因此進階使用者能更精準、更具彈性地操控模型的設定。舉例來說，循環對稱分析新增了遠控點、點質量、熱點質量、遠控位移、力與彎矩等。此外，束制方程、回復力、回復彎矩等，在ANSYS14.5中也被更廣泛的被應用。

▲循環對稱分析結果

在後處理中，已允許指定節點展示其分析結果。使用者能自選物件並計算其表面上力或彎矩的總合。Reaction probes功能可以使用在定義好的平面上。Reaction probes的功能擴展到彈簧元素、梁元素、遠控點元素與網格連結處(如:焊點)。流體壓力的展現也不是問題。

接觸行為的控制細節

接觸行為的設定將以往的設定界面再提升。您可以透過控制視窗定義大多數的接觸行為，甚至是多重物理場的應用。 對接觸而言，所有的接觸元素的參數現在都能隨時間、溫度、接觸壓力、間隙或穿透狀態的不同而不同。進階使用者可以直接由使用者自定的接觸互動與磨擦(包括多重物理場)設定中，獲得使用接觸元素的最大自由度。接觸元素的設定參數可以經由使用者自行的撰寫副程式定義，使參數可以依不同的穿透量或接觸狀態的不同而不同。

在機構接頭方面，為了分析效率與接頭穩定，所以機構接頭並不使用接觸設定，而是使用機構接頭功能(Joint)。無論是球形、一般套管接頭或固定尺寸的接頭（內/外半徑，高），您都能輕易地模擬軸和軸承。 ANSYS14.5釋出新的接觸行為，強制摩擦滑移(forced-frictional sliding)。是一種簡化摩擦接觸的接觸，簡單的說，即沒有“粘”的狀態(阻力)。

顯式求解器的穩定性提升

在分析設定中新增了一個下拉式選單，提供四種不同的選項。根據您的選擇，會為您自動計算與設定出最適合的時間步長、質量縮放因子、精確度、元素種類、限制、輸出控制等。

熱機械疲勞

您現在可以利用ANSYS nCode DesignLife模組，考慮產品在相對高溫以及暫態大熱循環下其壽命的衰減。您可以擁有多種方法利用應力或應變的生命週期，處理高溫下的分析解決方案。另外，分析後也能提供您精確的損壞評估。

大型複雜模型之表現

ANSYS Structural Mechanics 在使用者介面上引入了大量的工具鈕，幫助使用者輕易地建立、設定與瀏覽為龐大的模型數據資料庫。您能利用平行運算更有效率地求解模型¬，特別是搭配GPU技術與子模型分析技術。該技術加快了後處理速度與減少結果檔的檔案大小。幾何的滙入與操控有顯著的改善，縮短了約2到4倍的時間。

▲R14結果檔與R14.5結果檔 大小之比較

ANSYS Structural Mechanics就幾何物件的命名、複製或群組功能提供了多種功能的選項。設定工具中包含了選擇過濾器，它能讓您快速地依據您的標籤或命名在資料樹狀圖上快速的篩選出您所需的資料。隨機配色則是能讓每一個邊界設定顯示不同的顏色，輔助您檢查所有的邊界設定。在有負載、邊界條件或接觸設定的前提下，您可以選擇任意幾何並且複製其負載、邊界條件或接觸設定，進而套用在其他我們所需要的幾何上。物件的接觸行為可以被完全複製。模型的連結狀況可經由接觸表單展示，接觸表單以矩陣樣式展現，讓模型中所有的接觸對行為一目了然。

▲在分析樹狀圖中使用選擇過濾器

求解的部份，PCG迭代求解器已能廣泛的支援多數求解。而分析結果檔的管理與整合改良，讓使用者無論在後處理、或後續的分析能夠更加便利。檔案的整合的速度有顯著的提升(可高達10倍)，特別是在Microsoft Windows的作業系統上。

子模型已成為一個ANSYS Workbench的基本功能，允許使用者專注在模型的關鍵局部，也就是說不需將整體網格加密，透過局部模型放大來改善分析的準確性。子模型分析適用於常見的一般分析中，無論線性或非線性，同時也能考慮局部溫度場。

▲子模型分析:粗網格(上圖)與細網格子模型(下圖)

HPC的運算也有明顯地進步，包括多GPU下求解速度的加快，與單GPU的性能提升。超過單GPU記憶體的超大模型，現在允許多GPU運算且能感受到多GPU加速的好處。

熱分析中熱輻射分析可增加2到4倍的速度。

▲單GPU與多GPU的速度提升比較

在後處理，一般來說，使用者使用單精確度儲存時將會減少約一半的檔案空間。事實上，R14.5提供許多選項可以用來控制存儲的檔案量，例如某些選項能針對諧和與暫態分析只儲存束制節點上的結果，而不是整體模型的結果。 關於環狀結構的後處理表現，使用者可以看見製作動畫提升了60%的時間。而視窗管理面版能讓您儲存您所關心的視角，在後處理時可快速重現該視角觀看您重視的部位。

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