2025 R1 Structure ( Mechanical ) 技術更新

Ansys Mechanical 2025 R1版本帶來了多項更新，涵蓋使用介面、分析功能與求解效能的改進。在使用介面方面，新增了群組匯入負載條件的功能，提升Submodeling與耦合分析的便利性，並加強了接觸設定的參數化功能。分析功能方面，支持在強化元素中施加溫度條件，並改良了低階耦合元素的計算效能。求解效能方面，大幅降低了記憶體使用量並提升了GPU加速效果，同時新增了Mixed求解器。
此外，Ansys Mechanical新增了 Ansys Aqwa™功能，強化了繫泊系統模擬，並簡化了與剛體動力學的協同分析，改進了與Ansys LS-DYNA®的資料傳遞，支援船體碰撞與觸礁模擬。
其他新增功能包括在MAPDL中加入Python語言庫、介面擴充轉子動力學功能及雲端加速能力，展示了軟體的全面進步與創新等。

Ansys Aqwa™：

► 可直接定義繫泊系統的初始張力

► 可指定浮標或覽重的脫開時間點

► 多結構載荷映射到靜態結構模型

► Aqwa/Rigid Dynamics Co-simulation Setup Wizard

✧ 可幫助使用者定義Ansys Aqwa™與Rigid Dynamics協同分析設定，完成多負載工況、靈活設定與減少檔案大小。

✧ 可定義Ansys Aqwa™分析時間

✧ 可定義Ansys Aqwa™輸出時間

✧ 可定義Rigid Dynamics採樣時間點

✧ 可定義Ansys Aqwa™壓力輸出時間

► Ansys Aqwa™與Ansys LS-DYNA®/MCOL協同模擬

✧ 進行更加真實的碰撞模擬，提供對船舶安全性的深度分析

圖(一) 浮標與覽重脫開時的張力變化

圖(二) 多載荷映射

圖(三) Aqwa/Rigid Dynamics Co-simulation Setup Wizard

圖(四) 船體碰撞

圖(五) 船體觸礁

圖(六) *PYTHON/*ENDPY

MAPDL指令：

► 新版可以透過*PYTHON/*ENDPY直接存取與使用python程式語言

圖(七) 轉子動力學

擴充功能-轉子動力學：

► 協助使用者輸出旋轉機械的特徵

✧ 臨界速度圖：輸出不同軸承剛性下的臨界轉速。

✧ 軌跡圖：輸出轉子運轉時的軌跡線。

✧ 諧波分離邊際：確保轉子穩定運行，避免進入共振區。

雲端加速計算：

► 於Ansys Mechanical™軟體介面中加入「登入雲端系統」功能，使用者可藉此功能登入Ansys Cloud系統使用雲端硬體進行求解以加快計算速度。

► 登入方式有兩種：

✧ Solve Process Settings --> Solution Execution Target --> Ansys Cloud Burst Compute

✧ 點擊右上角使用者圖示

► 成功登入雲端系統後，頁面會顯示帳號資訊

圖(八) 登入方式

圖(九) 帳戶資訊

新增單位系統 GMMS

► 搭配 Ansys LS-DYNA Solver，分析結構受力變化快速(毫秒級)的題目

► 應用於尺寸微小、質量較小的產品

► 對 Ansys Mechanical 僅支援介面顯示，Solver 無法以此單位系統做計算

以群組匯入負載條件

► 可透過群組方式匯入 Submodeling 或結果檔案，做為負載條件

► 可匯入固體溫度、表面溫度、邊界拘束

材料模型合併

► 匯入Ansys Mechanical模型(.cdb)，可選擇合併重複的材料模型

► 可大幅減少材料模型數量，讓介面更順暢

接觸設定參數化

► 可對以下常用的接觸設定，進行參數研究

✧ Penetration Tolerance Factor

✧ Penetration Tolerance Value

✧ Normal Stiffness Factor

✧ Normal stiffness value

✧ Stabilization Damping factor

✧ Pinball Radius

曲線圖改良

► 可調出 LS-DYNA solver 產生的結果數據，以表格呈現、繪製成歷時曲線

► 單位也可匯入，於介面上換算

施加溫度條件於 Reinforcing Elements

► 可透過下列方式施加溫度條件:

✧ Standard method : 直接施加於 REINF 元素上

✧ Mesh-independent method : 施加於 MESH200 元素上

► 可應用於電子產業上，模擬元件中晶片發熱，造成整體翹曲變形

低階耦合元素改良

► 使用 PLANE222、SOLID225 元素，進行電熱固耦合分析

► 可應用在雙層壓電結構，計算電壓負載下的焦耳熱變形狀況

► 增加計算精準度，並維持計算速度

► 對比高階耦合元素(SOLID226)，可獲得相同的模擬結果，花費更少的計算時間

SHELL294 Thermal Membrane

► 藉由 KEYOPT 指令控制

► 可應用於薄型結構的熱傳導分析，計算 in-plane 方向的溫度變化，無法考慮 out of plane 方向

隨溫度變化的薄膜係數

► 可設定於以下元素種類:

✧ Thermal elements : SOLID279, SOLID291, PLANE293

✧ Coupled-field elements : PLANE222, 223, SOLID225, 226, 227

► 並可設定以下條件:

✧ Average film temperature

✧ Element surface temperature

✧ Fluid bulk temperature

✧ Differential temperature

PCG 求解器改良

► 2 億自由度模型，進行非線性靜態分析

► 大幅降低記憶體使用量

GPU 運算改良

► PCG 求解器搭配 H100，獲得的加速效益大幅提升

新增 Mixed 求解器

► 混和 Direct、Iterative 求解技術

► 也可加入 GPU 運算

► 計算結果依然精準

► 降低求解時間、記憶體用量

複合材料功能更新

在 Ansys Mechanical 2025 R1 版本中，ACCS（Advanced Composite Cure Simulation）新增了一項強大的 RTM（Resin Transfer Molding）求解器，支援模擬複合材料滲透過程，例如注入時間、填充狀態、壓力與流速等結果的分析。(1-1-1、1-1-2)
節點厚度計算：現支持透過查詢表 (Lookup Tables) 定義的厚度來進行節點厚度計算，改善複合材料模型在某些區域厚度變化時的網格生成與模擬準確性。(1-2-1、1-2-2)

Structural Optimization功能更新

Density-Based的拓樸優化，將會被Mixable-Density這個全方位升級的功能取代，但原本的Density-Based依舊可以使用。
In-Plane Morphing：可以於形狀優化中，設定於特定面上的移動、變形。

Fracture功能相關更新

J積分計算支援大變形以及超彈性材料的計算。
Smart crack growth(裂縫生長)：支援裂縫生長的裂縫增量選項，以及裂縫生長過程中直接施加正向壓力或力負載至新生成的裂縫面。

疲勞相關功能更新

Hybrid Loading 支援在時間域分析中將不同類型的載荷（如恆定幅值、時間步驟與時間序列）疊加，模擬更複雜的疲勞歷程。
現支援在 Ansys Mechanical 中插入多個 DesignLife Add-On 系統，可以針對不同分析條件進行獨立的疲勞壽命估算。

Ansys LS-DYNA相關功能更新

Contact tool增加了查看接觸之狀況，以及穿透、間隙的雲圖，以及關於後處理的contact tool，可顯示contact的pressure、Frictional stress、state等等。
電模擬的相關功能更新，可模擬電芯內部短路，導致局部溫度上升之現象，並增加支援短路、電阻、電壓與 RLC 電路的建模。
新增選項可選擇使用Element或Part Composite定義複合材料層疊結構。