基于ANSYS WorkBench的CAE技术及流程的协同实现

　　WorkBench作为ANSYS的新一代多物理场协同CAE仿真环境，其独特的产品架构和众多的支撑性产品模块为各种类型研发机构的复杂CAE应用提供了非常优秀的协同环境，主要体现在两个方面，一是对各种CAE应用技术的协同、二是对CAE应用流程的协同。

　　CAE技术协同

　　目前企业中常见的CAE技术应用环境，通常有多种不同类型的CAD软件和多种不同类型、不同学科领域(结构/流体/电磁等)的CAE软件一起为研发服务，这里面的主要问题包括：

　　* 各CAE都采用自己独有的前后处理程序，数量多，学习和掌握困难，相互之间难以共享模型和数据;

　　* 不同学科CAE间难以相互传输计算结果和载荷数据，无法有效地进行耦合分析;

　　* 各CAD与各CAE间的数据接口关系复杂，在版本一致性、数据传输可靠性方面难以保证;

　　* 任何设计修改过程都是一个完整的CAD→数据传输→模型化→求解→后处理评判→CAD过程，繁杂冗长。

　　在ANSYS WorkBench的基础上，即使CAE求解器保持不变，整个CAE技术的应用环境也会发生很大的改观，主要体现在：

　　* 各CAE间共用模型处理环境且与各CAD间是双向“参数”链接(而非纯粹的“数据”传递)，无缝共享模型与数据，且接口单一，能实现不同来源CAD数据的装配和参数管理;

　　* 前后处理环境单一，便于学习掌握及各部门/人员间的技术交流;

　　* 内置耦合机制使不同学科CAE间能便捷地传输计算结果和载荷数据，实现耦合;

　　* 多种途径可实现设计修改过程：原始方式直接在DesignModeler中更改CAD参数、利用ParaMesh多学科网格随移技术直接实现参数化网格模型修正。

　　如果各学科都采用ANSYS求解器，则整个CAE技术的应用环境将异常简洁，如图1所示。ANSYS各专业学科的求解器不单是在本专业内做到了最强，而且相互之间的耦合也最彻底，比如，最新版本的ANSYS结构分析(Structural)和流体分析(CFX)已经完整实现了在单一使用界面下的直接双向耦合计算，对工业界常见的复杂流固耦合问题(如颤振、流致振动等)提供了无出其右的解决方案。

　　图1完整而简洁的纯ANSYS多物理场CAE协同仿真环境

　　CAE流程协同

　　目前企业中常见的CAD-CAE设计分析流程的主要问题包括：

　　* 一个完整的设计过程需要在CAD设计部门(或人员)与CAE分析部门(或人员)间多次往复，来回多次的数据交换费时、繁杂而易出错;

　　* 分析工作进行的时候，设计工作通常只能等待，浪费时间、效率低下;

　　* 从多个设计部门(或人员)传来的分析任务使分析部门(或人员)常常疲于应付，没有时间和精力进行开拓性的或高级的CAE研究工作。

　　在WorkBench环境下，基于与ANSYS其它产品完全统一的核心技术，ANSYS提供了一整套以DesignSpace为主的专门面向设计人员使用的设计前期校验分析工具集，它集结构、疲劳、优化、可靠性、稳健性等设计分析能力于一体，具有快捷和智能两大特点，使设计人员自己即可轻松地完整方案评价及优化的主要工作。如图2所示，在设计部门开展CAE分析工作的好处有：

　　图2 在设计部门引入校验分析

　　* 大量减少部门(或人员)间的数据交换和技术沟通，提高工作效率和工作可靠性;

　　* 解放分析人员，使其能进行更高级的研究工作，提高CAE应用水平和效益;

　　WorkBench本身既是一个成熟的多物理场协同CAE仿真平台，又是一个基于最新软件技术的开放式开发平台，利用其开发包WorkBench SDK可以非常便捷地实现诸如专用程序开发、流程自动化和简化、专家经验的保存和固化、分析规范的保存和固化、自有程序的包装、其它程序的集成等众多的用户化开发功能。在此基础上，设计与分析间的关系就简化为：

　　* 分析部门(或人员)根据需求为设计部门量身定做针对各种特定产品的专用分析程序，这些程序融专家经验、自有程序、分析规范等为一体，完全专用化和自动化，一次定制，终身受益;

　　* 设计部门(或人员)在针对性极强的专用程序上轻松实现设计/分析/优化/评价等工作;

　　ANSYS WorkBench多物理场协同仿真环境充分体现了ANSYS公司“面向实实在在的工业需求，以技术为本，以优化用户产品研发流程为目标，为用户提供完整CAE解决方案”的宗旨。在WorkBench环境下，整个CAE应用的方式和意义都将发生革命性的变化。