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18.9.2014 : 15:41 : +0200
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ANSYS Workbench CAD-Integration

ANSYS Workbench bietet für alle gängigen CAD-Formate assoziative Schnittstellen an und bietet somit ein Höchstmaß an Flexibilität auch in heterogenen Umgebungen.
Mit den bi-direktionalen Schnittstellen können Änderungen im CAD in ANSYS aktualisiert und Parameter-Änderungen die in ANSYS gemacht werden in das CAD System zurückübertragen werden. Zusätzlich unterstützt ANSYS auch Standardformate, wie IGES, STEP, SAT und Parasolid.

Durchgängigkeit durch Assoziativität

Einer engen Anbindung an die CAD-Welt kommt eine zentrale Bedeutung zu, um die Simulation in den Entwicklungsprozess zu integrieren. Dabei geht es heute nicht mehr nur um die robuste Übertragung von Geometrie aus dem CAD- zum FEM-System. Vielmehr soll eine durchgängige Verknüpfung geschaffen werden, die es erlaubt, konstruktive Varianten mit geringem Aufwand in kurzer Zeit zu untersuchen. Die objektorientierte Struktur von ANSYS Workbench ist dazu ideal geeignet. Der ANSYS Workbench Strukturbaum enthält und dokumentiert alle verwendeten Definitionen (Materialien, Kontakte, Lasten, Lagerungen, Lösungseinstellungen, Ergebnisse etc.).

Mit einer assoziativen CAD-Schnittstelle ist es möglich, nach einer ersten FEM-Simulation Änderungen im CAD-System vorzunehmen und diese Änderungen durch eine Funktion "Aktualisieren" im Workbench-Strukturbaum zu übernehmen. Alle Objekte werden auf die neue Geometrie adaptiert. Dabei können auch Topologie-Änderungen verarbeitet werden. Wird z. B. durch eine Geometrie-Änderung eine mit einer Lagerung versehene Fläche verschoben, bleibt die Randbedingung an dieser Fläche erhalten, gleichgültig ob sich deren Form durch neue Verschneidungen ändert oder nicht.
Diese intelligente Verknüpfung, mit der sich geometrische Alternativen nun mit einem Bruchteil des Aufwands untersuchen lassen, nennen wir einfache (unidirektionale) Assoziativität. Sie ist verfügbar für die CAD-Systeme ProEngineer, Unigraphics NX, Catia V5 (Cadnexus) SolidWorks, SolidEdge, Mechanical Desktop, Inventor und OneSpaceDesigner. Das CAD-System muss auf dem Rechner lauffähig installiert sein. In der Regel findet die Übertragung der Geometrie durch ein ANSYS-Icon in der CAD-Oberfläche statt, wie hier am Beispiel von OneSpaceDesigner gezeigt, mit dem die aktive CAD-Geometrie (Einzelteil oder Baugruppe) an ANSYS Workbench übertragen wird.

Wird der ANSYS DesignModeler verwendet, um CAD-Geometrie aus den genannten CAD-Systemen aufzubereiten, sind diese geometrischen Operationen des ANSYS DesignModelers auch assoziativ mit der CAD-Geometrie verknüpft. Ist z. B. eine Zerschneiden-Operation konzentrisch um eine Bohrung definiert, verschiebt sich dieser Schnitt bei einer Geometrie-Änderung im CAD-System mit, wenn im ANSYS DesignModeler "Aktualisieren" ausgeführt wird.
Diese Assoziativität von ANSYS Workbench ist ein wesentliches Merkmal um die FEM-Simulation in den Entwicklungsprozess zu integrieren. Konstruktive Änderungen können mit geringem Aufwand übernommen werden, so dass die Simulation wirklich zu einem Entscheidungsmittel im Entwicklungsprozess werden kann.

Bidirektionale Assoziativität

Parametrische CAD-Systeme halten die Entstehungsgeschichte einer Konstruktion in Form eines Strukturbaums fest, dessen Features durch Parameter gesteuert sind. Diese Parameter können - entweder alle, oder aus Gründen der Übersichtlichkeit gefiltert - an ANSYS Workbench übergeben werden. Mit dem Zugriff auf die Parameter des Geometrie-Modells kann ANSYS Workbench die Geometrie im CAD-System modifizieren. Dabei ändert ANSYS Workbench die Geometrie nicht selbst, sondern übergibt den geänderten Parametersatz an das CAD-System, das die Geometrie mit den neuen Abmessungen regeneriert und dann erneut an ANSYS übergibt. Dies kann z. B. für einen Konstrukteur eine sehr hilfreiche Funktion sein, um den Einfluß von ein oder zwei Parametern mit Hilfe einer Sensitivitätsstudie abzuschätzen. Durch den Modul ANSYS DesignXplorer werden bei mehreren Variablen die sinnvollen Parameter-Kombinationen innerhalb des vorgegebenen Wertebereiches automatisch ermittelt, ans CAD-System zur Geometrie-Regenerierung übermittelt und von ANSYS Workbench für Optimierungen (z. B. minimales Gewicht bei Spannung kleiner als 200 MPa) berechnet.

Die Durchgängigkeit der Geometrie-Parameter vom CAD-System nach ANSYS Workbench als auch zurück nennen wir bidirektionale Assoziativität. Sie ist verfügbar für  ProEngineer, Unigraphics NX, CATIA V5 (Cadnexus), SolidWorks, SolidEdge, Mechanical Desktop und Inventor.

Losgelöst vom CAD-System

Neben diesen assoziativen Schnittstellen gibt es auch nicht-assoziative Schnittstellen. Diese erlauben zwar die robuste Übertragung von Volumen-Geometrie, können aber keine Geometrie-Änderungen durch "aktualisieren" übernehmen und die Randbedingungen auf die neue Geometrie adaptieren. Nicht-assoziative Schnittestellen sind die Parasolid-, ACIS(SAT), Catia V4-, Catia V4/V5- und die STEP-Schnittstelle. Sie setzen kein lauffähiges CAD-System voraus, sind also immer dann eine gute Alternative, wenn eine Direktschnittstelle wegen fehlendem CAD-System nicht genutzt werden kann.