ANSYS客户化开发技术及应用

米建龙 项目实施经理

安世中德公司工程实施部

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为什么要进行客户化定制开发

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材料库

截面库

桥梁建模

预应力施加

土层定义

钢结构设计规范

混凝土设计规范

……

CivilFEM ICEPACK

封装库

模型库

ECAD/IDF接口

与WB集成

快速建模

……

CAE客户化定制的方向

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仿真任务：单学科、多学科、优化计算、疲劳计算、…

Solving Postprocessing CAD Preprocessing

几何

模型预处理

分网

材料

边界条件

求解设置

单学科求解

后处理

优化

多学科求解

CAD工具

前处理工具

求解器

后处理工具

Catia

Pro/E

UG

DM

…

ANSYS

ICEM CFD

Patran

Hypermesh

…

结构

流体

电磁

耦合

优化

ANSYS

CFX Fluent

DX

Feko FE-Safe

ABAQUS

Nastran

ANSYS

ICEM CFD

Patran

Hypermesh

…

模型库

截面库

… 载荷库

… 计算

工况

分网规则

材料库

数据存储

… 报告模板

评价

规范

… 仿真分析资源库（模型库、材料库、截面库、载荷库、…）：统一管理，提高效率

单点工具深化应用，封装行业规范，形成专业界面

封装分析流程，形成分析流程向导模板

专业化应用-工程化

面向工程应用的专业系统

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为什么要进行客户化定制开发

特定流程

行业规范

应用习惯

特殊边界

自研算法

……

基于ANSYS的CivilFEM系统 基于WorkBench的APA系统

介绍目录

ANSYS客户化定制开发技术

典型案例

ANSYS产品体系

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基于WorkBench框架的应用整合

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Geometry Meshing Setup Solve Results

Meshing

Results

Geometry

Setup Solve

Setup Solve

应用集成

Framework Toolkit Data and Process Management

Scripting Parameterization

结构

电磁

Setup Solve Results

Component applications, covering various phases of the simulation process, sitting on

top of a common framework

Workbench的应用层次

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集成应用框架 – WB2 框架

– 集成化的仿真组件

– 分析过程及数据关联，设计探索优化，工程数据

– 完全脚本化

– 脚本语言: Python

集成的应用程序

– 在Workbench中共享数据和参数

– 独立的UI及应用窗口

– 如., Mechanical, Mechanical APDL, CFX, FLUENT, DM

– 脚本语言: JScript, Scheme, APDL …

Workbench的应用层次

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集成应用框架 – WB2 框架

– 集成化的仿真组件

– 分析过程及数据关联，设计探索优化，工程数据

– 完全脚本化

– 脚本语言: Python

集成的应用程序

– 在Workbench中共享数据和参数

– 独立的UI及应用窗口

– 如., Mechanical, Mechanical APDL, CFX, FLUENT, DM

– 脚本语言: JScript, Scheme, APDL …

应用程序 脚本语言

Mechanical APDL APDL

Mechanical Jscript

DesignModeler Jscript

Meshing Jscript

FE Molder Jscript

AQWA Jscript

ICEM CFD TCL

CFX CCL

CFD Post CCL

FLUENT Scheme

PolyFlow N/A

IcePak N/A

AUTODYN N/A

？

ANSYS ACS

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A new offering at R14.5，R15.0

Application Customization Toolkit (ACT) Toolkit for application-level customization

Specific to ANSYS Mechanical at R14.5

Specific to DM,DX at R15.0

ANSYS Mechanical GUI

Specialist programmer skills are NOT required

ANSYS Customization Suite =

Workbench Software Development Kit (SDK) Toolkit for Framework integration

System appears in the Toolbox on the WB project page

Third-party application GUI

Specialist programmer skills required

+

ANSYS ACT

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ACT

Application Customization Toolkit

DX DOE

Optimization

Other Solvers Other Physics Electronics Fluids Mechanical Meshing Geometry

EKM Data Mgt

Process Mgt

Workgroups

Enterprises

Workbench UI/Interface ACT for Customization Workbench Framework Project management

Multiphysics coupling

Design point management

Scripting

SDK

ANSYS ACT

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ANSYS Mechanical target:

– 解析APDL : Incorporate previously developed APDL macros into the Workbench

Mechanical GUI

– MAPDL 功能的迁移: Fills the gap between MAPDL solver capabilities and their

exposure in ANSYS Mechanical

– 新的前处理功能 (custom loads and boundary conditions)

– 新的后处理功能 (custom results)

Solver integration:

– 求解器集成 (Mechanical GUI)

ANSYS DM target: 自定义建模

ANSYS DM target: 优化算法

应用范围:基于 Workbench的应用

ACT 应用：功能移植

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New extension for specific load creation

The Coupling object

Workbench LS-DYNA

ACT 应用：模型装配

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• 在WB下实现模型（几何、网格、接触 、边界条件）装配

ACT 应用：DM环境下的特殊建模

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November 28, provided by an external dedicated tool for shaft definition

“Shaft” feature added in the toolbar

Resultant geometry

Shaft” object inserted in the tree of Design Modeler

ACT 应用：DX环境下的优化算法集成

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ACT的技术支持

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ACT Documentation • Reference Guide • Developers’ Guide

ACT Lib

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• 基于ACT开发技术构建的应用扩展库

• https://support.ansys.com/AnsysCustomerPortal/en_us/Downloads/Extension+Library

用SDK技术实现WorkBench项目页开发

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第三方工具集成；

工具之间数据的传递；

创建客户化仿真流程；

开发/集成材料库；

优化参数/流程控制；

……

各学科软件工具开发技术

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UIDL+TCL/TK+APDL

Com组件、Socket

介绍目录

ANSYS客户化定制开发技术

典型案例

仿真定制开发案例

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在通用软件的基础上，通过客户化定制开发，固化仿真流程、规范仿真应用过程、构建向导化的仿真分析模板、封装企

业仿真分析指南及规范、定制仿真分析报告，最终形成面向特定行业、工业品及专业方向的仿真应用专业系统。

仿真知识和经验显性化、软件化，使得客户的仿真应用更快、更准。

密切结合客户需求和过程需求，持续扩展与丰富。

已得到成功应用的专业仿真系统

大型LNG储罐校核计算系统

电子产品振动环境试验模拟计算系统

内燃机关键零部件分析计算系统

压力容器疲劳计算系统

海洋风机基础分析平台

变压器仿真分析系统

中高频噪声分析系统

……

1、行业规范的封装与应用：GJB150

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根据《GJB150-军用装备

实验室环境试验方法》中

关于振动试验、加速度试

验、冲击试验的要求，在

ANSYS软件中构建了电子

产品环境试验条件虚拟仿

真模拟系统。

开始

进入客户端软件

开始

进入仿真应用环境

结束

静强度（考虑温度载荷）

模态分析

正弦振动分析

冲击分析

几何模型前处理

保存处理结果

设置材料信息

执行网格划分

分析类型选择

求解

后处理、生成报告

调用材料库

网格划分向导

加速度分析

随机振动分析

提升仿真计算的精度，模型等效怎么样更合理

基于GJB150的电子产品振动环境试验模拟计算系统

1、行业规范的封装与应用：GJB150

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工况配置面板

同时创建22个计算工况

仿真模板 仿真工况库 集成材料定义模板

集成工程算法 自动生成计算报告

2、行业规范的封装与应用：ASME规范的封装

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ASME规范的集成

基于规范的工况设定

基于规范的计算结果提取与处理

基于规范的疲劳计算

2、行业规范的封装与应用：ASME规范的封装

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压力容器疲劳计算系统：功能展示

ANSYS环境建模

工况配置 热载荷 结构载荷

路径定义 自动求解并提取结果

启动疲劳计算程序，按照ASME规范计算

疲劳寿命

3、专用分析系统：海上风机基础设计分析平台

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4、专用分析流程及分析模板的构建

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根据内燃机关键零部件的分析内容，集成和封装了UG、GT power、StarCD、CCM＋、Hypermesh、ANSA、ABAQUS、ANSYS、Adams、FE Safe、Virtual Engine、FEMFat以及企业自编程序等，形成了面向7大类分析的多个具体的分析向导和模

板，支持从前处理、求解参数到后处理的完整定义过程，实现从单场到多场、从一维到三维、从流体到结构的求解计算，规范了内燃机关键零部件的复杂仿真分析过程，使得用户能够方便地进行内燃机关键部件的单场计算或多场耦合仿真，并根据要求自动输出分析报告。

以统一集成框架实现内燃机CAD、CAE软件工具集成，实现仿真流程执行过程中自动数据传递，在此框架基础上建立了

多学科耦合仿真分析流程模板。

内燃机关键零部件仿真分析计算系统

4、专用分析流程及分析模板的构建

内燃机关键零部件仿真分析计算系统

5、AREVA Piping Analysis

End-to-end automated workflow for piping (ACT-based vertical app)

• Embedded know-how and nuclear stress code-checking

• Link Design Modeler to special piping definition files

• Complete process from piping design to specific post-processing

Benefits of AREVA Piping Application

• APA enables AREVA to perform analyses that were not possible before:

– code-checking and certification of the piping design…

• Other significant benefits include:

– Very easy to use, especially visualization and post-processing

– Easy to train new users

– Export to Excel (report)

• Also, models created with APA are compatible with MAPDL

– Helpful if advanced analysis is needed

6、接口开发：Nastran-ANSYS接口

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7、远程计算结果可视化展示

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对象：七星湾，深圳湾体育中心，世界之窗

结果展现 计算设置与控制 计算执行

气象模式数据

CFD模型处理

CFD系统开发

总结

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通用软件+定制开发技术+ 专业(流程/经验/知识/规范/…) = 面向特定应用的专业化系统

专业化系统

-仿真流程的自动创建

-过程数据的自动关联

-求解设置向计算文件的自动转换

-结果自动提取

- 分析报告自动生成

- 多方案多工况结果及对比分析

- 优中选优，促进设计质量

- 固化仿真流程

-基于模板的仿真应用

-经验知识的封装与重用

- 避免重复劳动、解放人力

- 关注关键问题、智力创新