2025 R2 Structure ( Mechanical ) 技術更新

【 𝗔𝗻𝘀𝘆𝘀 𝟮𝟬𝟮𝟱 𝗥𝟮|Structrue➁ What's New? 】

𝗔𝗻𝘀𝘆𝘀 𝗠𝗲𝗰𝗵𝗮𝗻𝗶𝗰𝗮𝗹

在 ACP模組 中,新增「對稱式疊層」與「座標系轉換」功能,讓使用者能更直觀地設定複合材料的疊層結構。Aqwa模組引入「對稱模型」以提升計算效率,並新增「監控區域」功能,用於評估海上鑽井船的穩定性。Fracture模組則增添多種裂縫延伸判斷準則與網格控制方式。NVH Toolkit強化了 FRF Calculator的後處理能力,使結果顯示更具彈性與互動性。

在 Mechanical主程式中,2025 R2 版本帶來多項效能與工作流程改進,包括:

  • 網格:改良四/六面體與薄殼、焊接網格的演算法,提升幾何貼合度與大型模型的運算效率。
  • 接觸 (Contact):增強接觸配對、偵測與求解的穩定性,改善收斂速度與結果一致性。
  • 結構優化 (Optimization):新增局部設計限制、多材料拓樸與穩態溫度條件支援,兼顧結構性能與可製造性。
  • 基層製造 (Additive Manufacturing):導入 G-code → 路徑/實體轉換流程,並支援快速校準與區域內應變設定,以縮短設計至驗證的迴路並提升預測精度。

▶ 複合材料設定ACP
✧ 複合材料的疊層經常使用對稱式疊層,在ACP中可透過Modeling Ply中新功能「反向複製貼上,Paste After, in Reverse and Paste Before, in Reverse」簡化其流程。
✧ 在ACP中Rosette代表座標系統,透過Rosette定義材料纖維的方向與角度。
✧ 新版本中可以透過Transformation Wizard功能輕鬆轉換Rosette的方向與位置,以達到更貼近實務的材料設計。

圖(一) 對稱疊層

圖(二) 座標轉換


▶ Aqwa

✧ 新版本中可以在Workbench Awqa中設定幾何對稱性,以加速電腦計算與提高Hydrodynamics Diffraction分析的準確性。
✧ 定義監控區域(Watch Zones)追蹤鑽井船等海上作業系統在運行時的動態位置,以此評估其風險性。

圖(三) Awqa對稱模型

圖(四) 監控區域


▶ Fracture
✧ SMART裂縫延伸之等效應力強度因子法
  • 新增裂縫延伸的判斷準則:
  • Max Tangential Stress Criterion
  • Richard Function
  • Pook criterion
  • Empirical Function
  • Program Controlled
✧ 裂縫緩衝區的網格過度方式
  • Buffer Zone– MPC Contact:在六面體與四面體網格區域間建立MPC接觸進行網格匹配動作
  • Buffer Zone – Pyramid Elements: 在六面體與四面體網格區域間建立金字塔型網格直接連結兩區域的網格。
✧ 擴增J積分的適用材料模型
  • 新版本可支援下列材料模型:
  • Ramberg-Osgood material model
  • Bilinear kinematic hardening of elastic-plastic material
  • Nonlinear kinematic hardening of elastic-plastic material
   

圖(五) 裂縫延伸新準則

圖(六) 網格過度方式


▶ NVH Toolkit
✧ 頻率響應函數計算器(FRF Calculator)
  • 新版本FRF可透過介面選項或是Nodes Definition輸出多節點資訊,並且可以使用Spatial Resolution功能中平均、最大、最小三種組合形式輸出資訊。
  • 新版本FRF可以使用自定義的掃頻範圍。
  • 支援剛體運動模態。

圖(七) FRF


▶ 四面體網格(Tet)
2025R2 強化了幾何保真度與網格穩定性,使節點能在關鍵接觸面上更可靠地貼合真實幾何而不易失敗,同時顯著提升了運算效能(約30%加速)並加入 Auto-Map Fillets(自動偵測並對圓角套用 mapped mesh)以提升局部品質,適合需要大量迭代或對接觸/小圓角敏感的模型。
▶ 六面體網格(Hex)

改良後的 Axis-Sweep(原 Medial Axis)和 MultiZone 流程能更穩定地處理沿複雜路徑或軸對稱掃掠的幾何,Paver 與 smoothing 演算法也改善了 swept mesh 的品質,並支援自動偵測軸對稱件與 ICEMCFD 互動式修正,對需要高品質 hex(如轉子、長條體)的大構件特別有利。

焊接與薄殼(Weld & Shell)
將 Prime Quad Dominant 設為 sheet body 的預設以提升薄殼品質與性能,焊接偵測容差可按 element size 調整(支持 factor 模式),焊厚或材質變更不再導致 mesh 失效,並支援最多 6 層 HAZ 及更精確的幾何投影,這使得焊接參數化與薄殼分析在 DoE 與工程流程中更穩定且更容易自動化。

Morphing更新

本次更新新增 Morphing 功能,提供使用者在不破壞網格完整性的前提下,直接對既有網格進行變形控制。透過此技術,工程師能快速調整模型形狀、進行設計探索或與外部幾何進行匹配,大幅提升幾何修改與參數研究的效率,以下介紹幾個較為重要的功能:

1. Morphing 控制方式:Morphing 提供多種操作方式,包括球面縮放、圓柱縮放、平移、旋轉及偏移,並支援來源與目標間的匹配變形。這些控制方式確保工程師可在不同應用情境下精準調整網格。

2. Mesh 編輯:分離與合併:在 Mesh Edit 中,使用者能對匯入網格的 FE faces 進行分離或合併,讓 morph 只影響它,不會波及整片網格,分離方式包含依角度、局部種子點及區域分割,方便針對局部區域進行更細緻的變形設定。

3. Flex PCB 彎曲支援:針對柔性電路板,提供以邊或點為基準的彎曲控制。使用者可定義彎曲角度與半徑,並支援多重彎曲,適用於電子封裝與裝配模擬場景。

4. Match Morphing此功能可將網格直接匹配至目標幾何,應用於如 STL 掃描或受損變形的模擬結果,透過匹配變形,工程師能快速將不同來源的幾何資料統一至一致的網格形態。

 

contact相關更新

1. 新增兩種 Contact 類型,可設定「初始黏結」或「只有接觸/穿透時才判定接觸」,並在 Contact 表加入欄位顯示/隱藏切換,方便整理與閱讀。
 
2. 強化約束與組件處理,改進 double-sided target 的檢測與接觸配對的判別,使接觸結果更可靠、不容易因小變動而波動。
 
3. 當 Remote Point 與節點重合時,系統會自動建立小偏移節點以避免零長度梁;新增 Coincident length factor 可控制偏移比例,並適用於 RP、Joints、Beams、Bearings、Springs、Point Mass 等物件。
 
4. 在 General Joint 裡新增三組旋轉選項(Free X+Free Y、Free Y+Free Z、Free X+Free Z),可一次釋放兩個旋轉軸、鎖住第三軸,讓連接的轉動控制更精準。

▶ 結構優化相關更新

1. 在結構優化中新增局部設計限制功能,可針對指定表面設定僅向外或僅向內變形,強化了優化結果對製程限制的適應性與可製造性。

2. 此次更新增加了Multi Material Optimization這個優化方法,允許在設計空間中同時分配多種材料(甚至將空洞視為材料),並透過新的拓撲解法自動尋找最佳材料配置。

3. 這次更新新增了更精細的形狀與地形控制、多材料與晶格結構的拓撲優化,以及可依製程需求設定的方向性形變限制,讓設計同時兼顧性能與製造可行性。

4. 在穩態熱分析中現已支援以溫度結果作為依據,並可搭配 Level-Set、可混合密度及形狀優化方法,作為設計的目標或限制條件,以提升熱管理與結構設計的整合性。


基層製造相關更新


1. G-code 與路徑導向幾何:現在可直接讀入機台 G-code,於 Discovery 自動將掃描路徑轉為可模擬的 bead/層線幾何,並提供 DED 路徑→實體 bead 的生成工具。這可省去手動建模時間,並提高模擬與實機路徑的一致性。

2. LPBF 快速校準:新增機器學習驅動的 Quick Calibration,可在幾分鐘內產出位置特異且支援各向異性的內在應變(SSF),並自動驗證與匯出結果。工程上能大幅縮短校準時間,快速投入準確的變形預測。


3. 局部內應變設定:可對不同區域指定獨立的 Strain Scaling Factor(X/Y/Z 可分別設定),系統會套用到元素上進行模擬。此功能方便針對薄壁、厚塊或支撐附近做局部修正,提升局部預測精度。

 

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