| 随着市场竞争越来越激烈，产品开发或服务被要求以更低的成本，更短的交付周期满足客户需求。从市场、产品开发、加工制造、质量、采购、售后服务等所有产品或服务生命周期环节，都要求缩短。因此，在产品开发与设计更多地采用了模块化设计，参数设计等方法，以便快速响应客户多样化、个性化的需求。 ANSYS Workbench是世界领先的设计仿真集成环境，其以下特性更好地支持了协同仿真和参数化： 1.提供了开放的框架结构，将产品设计所需的各种分析工具整合在一起。同时，Workbench提供了统一的工程分析工作环境，在这个环境下不但能对产品进行线性、非线性、静力、动力等常规分析求解。 2.ANSYS Workbench环境中的应用程序都是支持参数变量的，包括几何尺寸参数、材料属性参数、边界条件参数以及计算结果参数等。在仿真流程各环节中定义的参数可以直接在项目窗口中进行管理，因而很容易研究多个参数变量的变化。 ANSYS Workbench仿真工具应用集成环境 ANSYS Workbench提供的设计仿真平台，不仅将不同的分析工具集成在一起，最大限度地实现模型和数据共享，也提供了方便快捷的设计变量参数化功能，更支持跨地域，跨项目，跨团队以及跨产品之间的协作。因此，在产品开发越来越模块化和参数化的今天，将更大程度地帮助设计团队加快产品开发并寻求最优方案。本文基于产品设计中的模块化和参数化特性，介绍了如何利用Workbench平台，实现协同仿真以及参数化，快速解决产品开发中的问题。 1问题提出背景 英格索兰作为通过创造舒适、可持续发展及高效的环境来全面改善生活质量的全球性工业企业，向客户提供各类民用住宅和楼宇建筑的空气品质及舒适度的大型水冷空调机组及风冷空调机组。 结构分析的需求 通常该类产品的结构分析主要包含以下三类： 1.运输分析，主要考虑来自路面不平，运输卡车转弯以及加速、刹车产生的加速度载荷。 2.安装分析，主要考虑机组在自身重力作用下，要求减震器上的受力均匀。 3.吊装分析，主要考虑机组在出厂或者客户安装现场吊装产生的加速度载荷以及确保吊装位置的结构强度。 由于该类产品的开发包含不同制冷能力的系列机组，因此在结构分析中，为了缩短结构设计周期，采用协同分析和参数化显得尤为重要。本文将基于该类产品的开发，结合Workbench平台的新功能来介绍。 2解决方案产品介绍 本文以风冷机组为例，其结构如下图所示。 大型风冷机组结构图 协同仿真分析 基于产品设计的模块化，结构分析中将该庞大的模型分解为不同的组件，分别建模，然后定义好材料属性，组件内部的接触，并控制好网格划分后，先就各个组件进行分析，并检查分析结果，确保分析相关定义正确(由于模型较小，检查结果的合理性也相对容易)，然后再进行组装。在建立下图所示产品的分析模型的过程中，可以基于产品的模块化设计，采用协同仿真来快速建立分析模型。以下两图给出了是否采用协同仿真的流程对比： 可以看出WB17.0版本将更好地支持协同仿真，尤其在以下几方面： 1.组装的模型可以是任何能够正常求解的模型，这样可以实现接触定义，局部坐标系，网格划分，模型材料属性等信息的共享，避免枯燥地定义相同部分模型的接触，网格划分等; 2.可以将复杂的大模型分解为模块化的小模型，进行分析求解，并在确保结果合理后，在进行组装，可以极大地方便检查模型; 3.更好地利用之前项目中的分析模型，如新的产品基于之前的平台开发，则可以基于之前的分析模型，来快速建立新的模型; 下图展示了基于Workbench17.0如何方便地复制带有接触、网格划分、材料属性信息的模型。给出了Workbench协同仿真的图解。 Workbench直接复制定义好接触和网格划分的模型 风冷机组Workbench协同仿真图解 可以看出，基于Workbench的协同仿真，可以在分析模型建立过程中，在立花费时间较多的模型简化，定义接触，定义网格划分部分，很好地实现协同，优化团队资源，从而达到缩短产品开发周期。 参数化分析 风冷机组产品在安装现场为了隔离机组运行后的振动经过基础进行传播，需要在机组的底座和基础之间安装弹簧或者橡胶减震器。本文介绍利用Workbench支持变量参数化的方法来确定减震器在底盘上的合理安装位置。 参数化定义弹簧减震器位置 基于参数化的分析模型，在寻找最优设计方案方面可以实现： 1.设计方案有变更时，只需要修改参数即可重新求解模型; 2.清晰展示不同设计参数之间的关系，进而为设计提供指导。 这样在产品开发中，不仅可以灵活考虑不同的产品设计选项，更可以极大地提高仿真的效率，加快产品开发。 3结论 Workbench为结构分析的快速建模提供了协同仿真和参数化的平台，其必将在产品开发中得到广泛的应用。尤其体现在以下应用情景： 产品是由很多模块构成的，而且不用模块之间具有很高的相似性，或者实际安装位置存在对称或者镜像关系; 新的产品是基于之前的产品，仅仅替换其中的部分模块，或者对部分模块做了改进设计; 产品开发周期很短，需要跨地域、跨团队、跨项目或者项目资源非常紧张，需要引进外部资源支持以实现协同; 设计参数需要在给定的范围或者要求下，寻找合理的解决方案。 基于协同仿真的产品开发与产品的模块化和参数化结合，将极大地缩短产品开发周期。因此，产品开发也将实现从设计驱动到仿真驱动的转变。 |
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