Strumenti Ansoft e Ansys per simulazioni real-world

Ansys ha annunciato una importante svolta nell’integrazione dei prodotti ANSYS e Ansoft che ha permesso di realizzare con successo simulazioni multiphysics che coinvolgono applicazioni elettromagnetiche. Poiché l’elettronica è sempre più presente nei prodotti dei settori automobilistico, aerospaziale, industriale e consumer, gli ingegneri devono prendere in considerazione fattori come la capacità del circuito di sopportare vibrazioni, generazione di calore e interferenze elettromagnetiche. La profondità e ampiezza delle soluzioni ANSYS è la chiave per risolvere i problemi che coinvolgono questi complessi sistemi. Nello svolgimento dei diversi case study, i progettisti ANSYS hanno implementato gli effetti elettromagnetici determinati dal software Ansoft direttamente nella simulazione meccanica e termica di ANSYS. Si sta lavorando per integrare pienamente Ansoft nella piattaforma ANSYS® Workbench™ per una futura operatività bidirezionale.

Ad esempio, un connettore elettronico ad alta potenza utilizzato in un’applicazione radar militare per collegare un trasmettitore ad un’antenna, deve essere progettato tenendo conto di elementi elettromagnetici, termici e strutturali. La simulazione è stata effettuata combinando il software HFSS™ di Ansoft con l’ambiente ANSYS Workbench e utilizzando avanzate capacità di resistenza strutturale e termica. Gli ingegneri hanno utilizzato HFSS per garantire che il dispositivo trasmettesse nel percorso corretto, calcolando i campi elettromagnetici ad elevata frequenza, la distribuzione della densità di potenza e i parametri S. In tali applicazioni di potenza, è fondamentale determinare la distribuzione della temperatura al fine di garantire che il dispositivo rimanga al di sotto di quelle condizioni termiche in grado di provocare inconvenienti come ad esempio la fusione. I risultati della perdita di densità di potenza derivanti dalla simulazione HFSS sono stati utilizzati come fonte per la simulazione termica realizzata con il software ANSYS® Mechanical™ che a sua volta ha simulato la distribuzione di temperatura del dispositivo.

“Questo tipo di accoppiamento permetterà agli ingegneri di integrare complessi progetti elettronici a livello di componente, circuito e sistema direttamente nel ciclo di progettazione ove le variazioni possono essere inserite più rapidamente e a costi inferiori. Questo è solo il primo passo. Stiamo lavorando per integrare direttamente i prodotti Ansoft con il resto della suite ANSYS”, ha dichiarato Zol Cendes, Chief Technology Officer e General Manager di Ansoft. “La piena integrazione degli strumenti meccanici/termici/fluidi di ANSYS con i software di electronic design automation targati Ansoft - all’interno dell’ambiente ANSYS Workbench - permetterà agli utenti di eseguire simulazioni multiphysics strettamente collegate. Riteniamo che questo processo di integrazione sia fondamentale per consentire la transizione a una metodologia di progettazione meccatronica che consenta ai clienti di visualizzare problemi di progettazione in un nuovo e migliorato paradigma. Questa tecnologia permetterà alle aziende di sviluppare prodotti sofisticati in grado di sopportare un utilizzo nel mondo reale”.

In un altro caso, un’applicazione solenoide valve-actuating si è avvalsa di una simulazione ANSYS e Ansoft per analizzare la distribuzione della temperatura. I solenoidi si trovano comunemente nei sistemi di avviamento di autoveicoli, elettrodomestici, martelli industriali ad aria e altri dispositivi che si basano su una spinta improvvisa per muovere una parte specifica. Maxwell® è il software che è stato impiegato per calcolare la perdita di energia dei campi elettromagnetici a bassa frequenza all’interno del solenoide. Tale perdita è stata a sua volta utilizzata come input per una simulazione termica effettuata grazie al software ANSYS Mechanical, per determinare il profilo di temperatura del dispositivo. Successivamente, l’applicazione ha previsto come il dispositivo si sarebbe deformato a causa del forte aumento della temperatura. Tale soluzione fornisce un notevole quadro di analisi, necessaria per risolvere questi complessi e interconnessi problemi fisici. Pertanto gli ingegneri saranno presto in grado di gestire i problemi di stress elettro-termico connessi con l’ottimizzazione delle frequenze radio (RF) e dei componenti elettromeccanici tra cui antenne, attuatori, convertitori di potenza e circuiti stampati (PCB).

L’integrazione di strumenti ANSYS e Ansoft fornirà agli utenti un più ampio e significativo ambiente di simulazione. “Prendiamo ad esempio un’applicazione di energia eolica”, ha proseguito Cendes. "L’eccellenza di ANSYS sta nell’aiutare le aziende a ottimizzare la progettazione delle pale in termini di integrità strutturale con un software meccanico. I nostri strumenti contribuiscono a garantire che la progettazione trattenga efficacemente l’energia cinetica del vento utilizzando prodotti ANSYS fluid flow. Con l’aggiunta della tecnologia Ansoft siamo in grado di ampliare la nostra soluzione per aiutare gli utenti a progettare generatori elettrici che convertano l’energia cinetica del vento in energia elettrica. Possiamo inoltre contribuire a progettare strumenti di conversione, trasmissione e controllo elettronico in grado di trasformare l’energia elettrica in una forma tale da poterla fornire alla rete elettrica. Il vantaggio reale è che gli utenti possono affidarsi ad ANSYS come unica fonte di software di progettazione, supporto tecnico e servizi per l’elaborazione di sistemi completi. L’ampiezza delle soluzioni ANSYS e la profondità delle tecnologie multiphysics offrono ai clienti gli strumenti di cui hanno bisogno per avere successo nell’estremamente competitivo ambiente attuale”.