В новой версии 2020 R2 было выполнено существенное обновление программного обеспечения Ansys для компьютерного моделирования в инженерных задачах, улучшен инструментарий расчётных платформ, обеспечивающий успешное взаимодействие инженеров, а также проведена оптимизация алгоритмов высокопроизводительных вычислений (HPC – high-performance computing). Расширенные возможности для расчётов и обмена информацией в новой версии позволяют инженерным командам, работающим в разных уголках мира, внедрять инновации в масштабах всех подразделений организации.

Продукты для инженеров-конструкторов

В версии Ansys 2020 R2 выпущен новый продукт Ansys Discovery. Это первое программное обеспечение для проектирования изделий, которое объединяет в себе поразительно быстрые инструменты для оценочного моделирования различных физических явлений, высокоточные расчёты и интерактивное геометрическое моделирование. Все эти возможности ранее были представлены в трёх продуктах линейки Ansys Discovery, а теперь они были объединены в целостный и чрезвычайно простой в использовании интерфейс. Революционный продукт для проектирования на основе расчётов Ansys Discovery позволяет оперативно получать детальную информацию о характеристиках и работе изделий в реальных условиях эксплуатации.

Новый продукт Ansys Discovery стал развитием прорывной технологии расчётов в режиме реального времени, реализованной в Discovery Live. Теперь у пользователей появилась возможность исследовать свой проект в более широких рамках и получать ответы на критически важные вопросы уже на ранних этапах разработки, не ожидая нескольких дней или недель до получения результатов традиционными способами расчёта. Ansys Discovery сочетает алгоритмы порождающего проектирования с интерактивной работой пользователя, предоставляя тем самым возможности для получения принципиально новых решений, в том числе с использованием быстрых и точных инструментов для междисциплинарных расчётов.

Что касается использования геометрического моделирования во флагманских продуктах, в Ansys SpaceClaim появился ряд новых возможностей, направленных на поддержку проектирования на основе расчётов и внедрения расчётов на ранних этапах проекта:

• запись построения модели, позволяющая производить параметрические расчёты с двусторонней связью между CAD-моделями и расчётными продуктами;
• создание эскизов на основе ограничений, что упрощает построение сложных эскизов;
• инструменты для построения CAD-модели по полигональной геометрии, полученной в результате топологической оптимизации, с автоматическим сохранением граней, использовавшихся в Ansys Mechanical для задания граничных условий.

Электромагнетизм

В продуктах версии Ansys 2020 R2 появились новые возможности для расчёта электромагнитных явлений с использованием оптимизированных рабочих процессов, интеграции инструментов для термомеханических расчётов и передовых технологий высокопроизводительных вычислений.

• В программном продукте Ansys HFSS была добавлена возможность автоматического расчёта биосовместимости оборудования 5G, а также улучшено распараллеливание трёхмерного решателя DDM (Domain Decomposition Method) для расчёта антенных решеток.
• Представлен новый модуль Ansys EMA3D Cable для оценки электромагнитной совместимости и электромагнитных помех (EMI/EMC – electromagnetic interference/compatibility) кабелей на системном уровне.
• Программный продукт Ansys SIwave теперь автоматически выдаёт критические показатели целостности сигналов (signal integrity) и генерирует сложные алгоритмические модели для подтверждения производительности системы при выборе производителя платы.
• В программном продукте Ansys Maxwell реализовано использование циклической симметрии электродвигателя при расчёте повторяющихся секторов с заданием неплоских граничных условий, а результаты расчётов автоматически выводятся для полной модели.
• При проведении нестационарных расчётов системы охлаждения электроники в программном продукте Ansys Icepak добавлена возможность автоматического регулирования мощности компонента в зависимости от температуры.
• Благодаря поглощению компании Lumerical Inc. семейство продуктов для расчётов электромагнитных явлений пополнилось линейкой Ansys Lumerical для решения задач фотоники. Эти программные продукты предоставляют возможность разработки проектов с учётом технологических особенностей и статистических распределений, включая пространственную корреляцию. В новой версии было повышено удобство работы с компилятором CML (Compact Model Libraries – библиотеки компактных моделей), предоставлена расширенная библиотека моделей фотонных систем, разработанных на языке Verilog-A, и расширены рабочие процессы обратного проектирования фотонных систем с дифракционными решётками (grating coupler) для улучшения их характеристик и уменьшения занимаемой площади.

Встроенное программное обеспечение

Программный продукт Ansys SCADE версии 2020 R2 предоставляет уникальную возможность разработки более безопасного встроенного автомобильного программного обеспечения с автоматической генерацией сертифицированного кода для компонентов программного обеспечения согласно требованиям стандартов ISO 26262 ASIL D и AUTOSAR RTE. Кроме того, в Ansys SCADE Vision за счёт распараллеливания вычислений на нескольких графических процессорах улучшено развёртывание, масштабируемость и производительность тестирования программного обеспечения на основе искусственного интеллекта. Для упрощения систематического определения опасностей, в соответствии с новыми стандартами безопасности (например, SOTIF – Safety Of The Intended Functionality, анализ безопасности заданной функциональности), SCADE Vision предоставляет возможность автоматической интеграции с программным продуктом Ansys medini analyze.

Кроме того, для разработки безопасного программного обеспечения авионики, в версии 2020 R2 предусмотрены интерактивные виджеты стандарта ARINC 661 для увеличения чувствительности к прикосновениям и облегчения управления системами отображения информации с сенсорным экраном в кабине пилотов. Новая квалифицированная версия кодогенератора Ansys SCADE Display KCG 6.7.1 Code Generator упрощает интеграцию сгенерированного кода и измерение покрытия кода тестами.

Компания Ansys также выпустила новый межотраслевой инструмент для формальной верификации кода в Ansys SCADE Suite Design Verifier, который, благодаря работе на многоядерных процессорах, повышает производительность и скорость проверки характеристик безопасности до 60 раз. Новый шлюз ALM Gateway для продукта Siemens Polarion® теперь интегрирован во все программные продукты SCADE, обеспечивая доступ к требованиям и отслеживаемость в течение всего жизненного цикла проекта.

Гидрогазодинамика

Программные продукты Ansys для решения задач гидрогазодинамики позволяют ускорить разработку инновационных решений благодаря улучшенным рабочим процессам, инновационным функциям и новым возможностям:

• За счёт улучшения рабочего процесса в Ansys Fluent был упрощен расчёт сопряженного теплообмена (CHT – Conjugate Heat Transfer) в аккумуляторах – теперь все исходные данные можно задать на одной панели. Кроме того, теперь Fluent может использовать функциональные макеты (FMU – Functional Mock-Up) для контроллера аккумулятора (ECM – Electronic Control Modules), что повысило гибкость в настройке моделей.
• Новая модель снижения ёмкости аккумулятора во Fluent точно предсказывает время разряда при высоких токах. Также можно использовать модель старения для прогноза календарного или циклического снижения ёмкости аккумулятора.
• Благодаря функции автоматического построения сетки и базе данных хладагента со свойствами реального газа, программный продукт Ansys Forte позволяет точно и быстро выполнять расчёты объёмных компрессоров.
• Решатель Fluent для свободной оптимизации формы (Adjoint Solver) теперь поддерживает новую модель турбулентности GEKO, что увеличило точность расчётов.
• Представлена обобщенная модель двухфазных течений (GENTOP – Generalized Two Phase), которая существенно расширила возможности моделирования сложных процессов фазовых переходов в Ansys Fluent.
• Ускорен процесс получения анимаций по результатам нестационарных расчётов многоступенчатых турбомашин (transient blade row) в Ansys CFX за счёт переложения функций обработки анимации на графический процессор.

Свойства материалов

Благодаря улучшенным инструментам работы с базами данных материалов в версии 2020 R2, вы можете создавать ещё более качественные продукты, а также собственные цифровые базы данных. Среди новых возможностей стоит отметить следующее:

• Расширена и дополнена база данных Materials Data for Simulation (MDS), теперь доступная не только в рамках продуктов ANSYS Mechanical и ANSYS Electronics Desktop, но и в Ansys Discovery Live, а также Ansys Fluent.
• Возможности Ansys GRANTA MI Pro по управлению данными и передаче данных о материалах между CAD и CAE системами, реализованные ранее для CAD-системы Siemens NX™, теперь стали доступны и для системы Creo.
• Благодаря унифицированному пользовательскому интерфейсу и расширенной интеграции с Ansys Minerva и другими корпоративными системами, значительно облегчено использование продукта Ansys GRANTA MI Enterprise.
• Обновлены базы данных материалов для веществ с ограниченным оборотом (restricted substances), материалов из стандартов MMPDS (Metallic Materials Properties Development and Standardization) и ASME (American Society of Mechanical Engineers), а также улучшена интеграция Ansys GRANTA Selector и GRANTA MI Pro.

Эти улучшения позволят вам ускорить инновационные разработки ваших продуктов, в особенности в рамках реализации концепции всеобъемлющего компьютерного моделирования.

Междисциплинарные расчёты

В новой версии Ansys 2020 R2 расширены возможности проведения связанных расчётов с использованием модуля Ansys System Coupling:

• При решении задач индукционного нагрева появилась возможность проводить нестационарные расчёты с учётом перемещения инструмента.
• При проведении связанного электрического и теплового расчёта в Ansys Maxwell и Ansys Fluent, полученное объёмное распределение температур теперь можно импортировать в Ansys Mechanical для последующего расчёта механических напряжений.
• Увеличена надёжность и устойчивость решателя при расчётах взаимодействия потока и конструкции в задачах отсечения потока.
• Стало намного легче и удобнее использовать возможность стабилизации. Она позволяет значительно улучшить сходимость при расчёте взаимодействия потока и конструкции, а также при выполнении связанного электрического и теплового расчёта.
• Был улучшен рабочий процесс в части выдачи сообщений об ошибках, построения графиков и сохранения промежуточного состояния модели для последующего перезапуска (snapshots).

Оптическое моделирование

В версии 2020 R2 продукт Ansys SPEOS предоставляет пользователям ряд дополнительных возможностей по моделированию сложных датчиков, визуализации проектов и повышению скорости вычислений. Это позволяет расширить границы задач, которые можно рассчитывать с помощью Ansys.

• Высокоточные модели камер позволили значительно улучшить процесс расчёта.
• Новая версия SPEOS Live Preview позволяет увеличить точность и скорость расчётов при использовании большого числа источников света и обеспечивает возможность визуализации практически в режиме реального времени.
• Оптимизированный графический интерфейс пользователя позволяет создавать модели в 4 раза быстрее.

Инструменты расчётной платформы

Облачный сервис Ansys Cloud

Облачный сервис Ansys Cloud поддерживает возможность доступа к программному обеспечению через технологию виртуальных рабочих столов (VDI), что позволяет при необходимости проводить весь рабочий процесс в облаке. Теперь Ansys Mechanical, Ansys Fluent и Ansys Electronics Desktop можно запускать с любого компьютера, подключённого к интернету, располагая при этом возможностями качественной рабочей станции и дополнительными ресурсами для высокопроизводительных вычислений. Этот рабочий процесс позволяет уменьшить объём загружаемых файлов с результатами расчётов, сгенерированных в облаке, или же выполнить всю работу в облаке от начала до конца.

Кроме того, облачный сервис Ansys Cloud теперь полностью поддерживает Ansys LS-Dyna, так что модели Ansys LS-Dyna можно передавать на расчёт в облаке, получая дополнительную вычислительную мощность.

Minerva

В новой версии системы для управления проектами Ansys Minerva добавлены следующие возможности:

• Интерактивная визуализация сложных взаимосвязей между входными и выходными данными различных проектов.
• Контроль передачи данных о свойствах материалов в CAE-продукты из ANSYS Granta MI;
• Подключение к платформе Minerva напрямую из интерфейса клиентского соединения ANSYS Workbench;
• Полностью автоматизированная обработка сборок в Ansys SpaceClaim;
• Добавлена поддержка высокопроизводительных параметрических вычислений в Ansys optiSLang, а также новая страница со списком приложений для компьютерного моделирования с функциями поиска, сортировки, создания тегов и отметки предпочтительных приложений.

Ansys optiSlang

Среди многочисленных улучшений Ansys optiSLang стоит отметить установление связи между Ansys optiSLang и Ansys Electronics Desktop посредством полной настройки с помощью новой программы-мастера, позволяющей легко и безопасно оптимизировать и проверять проекты в области электроники. Также доработана передача файлов между Ansys optiSLang и Ansys Workbench.

Кроме того, с появлением нового расширения Deep Learning Extension стало возможным использовать нейронные сети при проведении оптимизации с применением метамоделей оптимального прогноза (MOP – Metamodel Of Optimal Prognosis). Это позволяет анализировать очень большие массивы данных, возникающие при разработке функций автоматизированных систем помощи водителю при управлении автомобилем (ADAS – Advanced Driver Assisted Systems) или других сложных систем.

Полупроводниковые технологии

Компания Ansys выпустила новый программный продукт RaptorH — специализированный инструмент для расчёта параметров полупроводниковых интегральных схем (ИС) и корпусов микросхем, изготовленных по технологии 3D-IC. В качестве решателя для моделирования высокочастотных электромагнитных явлений Ansys RaptorH использует продукт Ansys HFSS, предоставляя, таким образом, одновременно высокое качество расчётов, простоту в использовании, а также доступ к зашифрованным файлам от производителей кремниевых кристаллов.

Улучшения продуктов ANSYS для моделирования полупроводниковых приборов касаются различных аспектов целостности питания и сигналов. Они расширяют сферу возможных приложений и ускоряют рабочие процессы. Новшества призваны помочь разработчикам с созданием высокопроизводительных систем на чипе, соответствующих современным требованиям в таких применениях, как системы искусственного интеллекта, связь стандарта 5G и автомобильный транспорт.

В ANSYS PowerArtist предусмотрены проверки энергоэффективности, служащие ранними критериями контроля полупроводниковых изделий на уровне регистровых передач (RTL IP – Register Transfer Level Intellectual Property), без учёта волновых векторов. Это позволяет уже на ранней стадии разработки моделировать сценарии долговременной работы изделия на системном уровне.

Новый подход ANSYS RedHawk-SC к динамическим расчётам позволяет эффективно выявлять слабые места энергосистемы без учёта волновых векторов (NPV – No-Propagation Vectorless), позволяя покрыть более 90% переключений.

Новый алгоритм адаптивного построения сетки ANSYS Totem позволяет выполнять сложные расчёты микросхем управления электропитанием (PMIC – Power Management Integrated Circuit) в 4–5 раз быстрее, чем традиционные конечноэлементные решатели, используя при этом в 2,5–5 раз меньший объём памяти и обеспечивая необходимую точность.

Продукт RedHawk-SC прошел комплексную сертификацию на большинстве заводов-изготовителей полупроводниковых элементов в качестве продукта, используемого для финального контроля перед запуском производства плавниковых транзисторов по технологическому процессу 4нм/3нм, а также корпусирования по технологии 2.5D/3D-IC.

Расчёт на прочность

В продукте Ansys Mechanical версии 2020 R2 была проведена значительная доработка решателей для сложных нелинейных прочностных расчётов. Также улучшения коснулись специализированных задач автомобильной отрасли и расчёта надёжности электроники. Кроме этого, был улучшен ряд рабочих процессов для ускорения разработки инновационных решений.

• Реализована новая методика обнаружения контактных взаимодействий, которая использует сочетание обнаружения по узлам и по гауссовым точкам. Это позволяет повысить устойчивость контакта и облегчить сходимость расчёта.
• Расширены возможности подбора параметров материала по экспериментальным данным для моделей пластичности, используемых в расчётах термомеханической усталости.
• Новая функция Cycle-Jump позволяет уменьшить время расчёта конструкции с учётом термомеханической усталости за счёт возможности «перескочить» через несколько циклов, что существенно сокращает время расчёта стабилизированного цикла деформирования.
• Продолжается интеграция возможностей решателя Ansys LS-DYNA в интерфейс Ansys Mechanical. В версии 2020 R2 был добавлен метод сглаженных частиц (SPH – Smooth Particle Hydrodynamics), использующийся для моделирования высокоскоростных ударов и взрывов.
• В Ansys Sherlock добавлена возможность моделирования дорожек печатной платы в виде подкрепляющих элементов, наложенных на основную сетку, что позволяет создавать более точные модели, которые почти полностью состоят из гексаэдрических конечных элементов.
• В рамках продукта ANSYS Mechanical стала доступна библиотека Ansys GRANTA Materials Data for Simulation с расширенной базой данных о конструкционных сталях.

Системное моделирование

В программном продукте Ansys Twin Builder представлен инструмент Ansys Twin Deployer, который позволяет легко и быстро выполнять развёртывание цифровых двойников, используя облачные, периферийные или автономные вычислительные ресурсы.

Программный продукт Ansys VRXPERIENCE предоставляет ключевые функциональные возможности для разработки и проверки функций встроенного программного обеспечения систем автономного вождения (AD – Autonomous Driving) – от разработки сложных моделей лидаров в VRXPERIENCE Sensor до использования новой модели дневного света, призванной расширить возможности аппаратно-программного (HiL – Hardware-in-the-Loop) тестирования камер. Кроме того, VRXPERIENCE Driving Simulator на платформе SCANeR ™ предоставляет полный набор сценариев, предусмотренных программой оценки новых автомобилей NCAP (New Car Assessment Program) для разработки функций систем автономного вождения.

В программном продукте Ansys medini analyze реализованы положения методологии FMEA (Failure Modes and Effects Analysis – анализ видов и последствий потенциальных отказов), доработанной Группой автомобильной промышленности AIAG (Automotive Industry Action Group) совместно с Немецкой ассоциацией автомобильной промышленности VDA (Verb and der Automobilindustrie), что позволит пользователям легко разрабатывать автомобили в соответствии с требованиями этой методологии. Этот подход использует концепцию приоритета действия, необходимого для устранения риска отказа (AP – Action Priorities), в качестве альтернативы ранее используемой концепции приоритетного числа рисков (RPN – Risk Priority Number), а также положения методологии FMEA-MSR (Monitoring and System Response) для оценки реакции системы на отказ. Кроме того, расширение FMEA позволяет задавать пользовательские параметры риска FMEA, чтобы матрицы рисков соответствовали требованиям вашего проекта.