نرم‌ افزار انسیس (ANSYS) چیست؟ کاربردهای انسیس کدام است؟

نرم‌افزار انسیس (ANSYS) یکی از قدرتمندترین ابزارهای شبیه‌سازی مهندسی در جهان است که نقش مهمی در طراحی، تحلیل و بهینه‌سازی محصولات صنعتی دارد. این نرم‌افزار با ترکیب علم فیزیک، ریاضیات و رایانش پیشرفته، به مهندسان کمک می‌کند تا قبل از ساخت واقعی، عملکرد و مقاومت سازه‌ها و سیستم‌ها را در شرایط گوناگون بررسی کنند.
درک عمیق از کاربردهای نرم‌افزار ANSYS نه‌تنها باعث افزایش مهارت‌های فنی می‌شود، بلکه می‌تواند مسیر شغلی و میزان درآمد یک مهندس را به‌طور چشمگیری ارتقا دهد.

در ادامه، به معرفی مهم‌ترین ویژگی‌ها و کاربردهای این نرم‌افزار تخصصی می‌پردازیم.

(انسیس) Ansys چیست؟

نرم‌افزار انسیس یکی از معروف‌ترین و پرکاربردترین نرم‌افزارها در زمینه شبیه سازی و مدل سازی، در دنیای مهندسی می‌باشد.

نام این نرم‌افزار از حروف ابتدایی عبارت Analysis SYStems گرفته شده است و در تمام شاخه‌های فیزیک کاربرد دارد.

در حال حاضر به‌روزترین نسخه این نرم‌افزار در خدمات ابر فردوسی موجود است و شما می‌توانید به صورت آنلاین پروژه‌های خود را بر روی آن اجرا کنید.

صاحب‌ امتیاز این نرم‌افزار، یک شرکت آمریکایی‌ به نام ANSYS Inc می‌باشد و اولین بار در سال 1970 میلادی وارد بازار شد.

شرکت ANSYS Inc ادعا دارد که تا سه دهه آینده، تمام نیازهای طراحی مهندسان، با نرم‌افزار ANSYS قابل حل است.

در حال حاضر مهندسان رشته‌های مختلفی از جمله عمران، صنایع، مکانیک، برق، کامپیوتر، مواد، هوافضا و… از جمله مهم‌ترین کاربران انسیس به‌شمار می‌آیند.

از دو نرم‌افزار Plaxis و مخصوصا ABAQUS به عنوان دو رقیب اصلی انسیس یاد می‌شود. اساس مدل‌سازی و تحلیل در هر سه آن‌ها مشابه است.

ویژگی‌های نرم‌ افزار انسیس (ANSYS)

از مهم‌ترین کاربردهای نرم‌افزار انسیس، می‌توان به قابلیت تحلیل‌های چندگانه آن اشاره کرد.

این بدان معناست که این نرم‌افزار قادر به تحلیل عملیات‌های مختلفی از قبیل موارد زیر است:

1. ارتعاشات
2. استاتیک
3. الکترواستاتیک

4.الکتریسیته

5. حرارت
6. سازه
7. سیالات
8. دینامیک
9. مغناطیس و…

نکته منحصربه‌فرد نرم افزار انسیس (ANSYS) این است نه تنها می‌تواند این عملیات‌ها را به صورت جداگانه تحلیل کند، بلکه قادر است میان آن‌ها ارتباط برقرار کرده و آن‌ها را بهینه‌سازی کند.

همچنین کاربر می‌تواند برای ساده‌تر کردن عملیات، آن‌ها را به قطعات کوچکتری تبدیل و سپس تحلیل نماید.

انواع تحلیل‌ها با نرم‌ افزار انسیس (ANSYS)

تحلیل با نرم‌افزار انسیس به روش‌های مختلفی صورت می‌گیرند که برخی از آن‌ها به شرح زیر هستند:

تحلیل‌های مودال

استاتیکی

شبه‌استاتیکی

دینامیکی

طیفی

رفت‌وبرگشتی

تاریخچه زمانی و…

این تنوع در تحلیل‌ها باعث شده است تا انسیس قادر به تحلیل انواع سازه‌ها و اجزای سازه‌ای باشد.

سازه‌هایی هم‌چون قاب‌ها، پل‌ها، مخازن و سدها و اجزایی مانند ایزولاتورها، اتصالات فولادی و اعضای بتنی در انسیس قابل‌ تحلیل هستند.

همچنین این نرم‌افزار مدل­‌های رفتاری گوناگونی را برای تحلیل رفتارهای غیرخطی پوشش می‌دهد.

برای مثال می­‌توان از­ مدل‌­های رفتاری دو و چندخطی فولاد، دراگر ـ پراگر و مدل شکست بتن نام برد.

یکی دیگر ­از ­قابلیت­‌های کاربردی انسیس امکان تحلیل متقارن است.

این قابلیت می­‌تواند در تحلیل‌هایی که به‌ علت سنگینی مدل طراحی شده، زمان‌بر هستند، بسیار راهگشا باشد.

در این شرایط، اگر مدل متقارن باشد، می‌توان فقط نصف یا حتی یک‌ چهارم مدل را به‌جای کل آن تحلیل نمود.

مزیت‌های نرم‌ افزار انسیس چیست؟

رابط گرافیکی بسیار قدرتمند، محیط کاربرپسند، دسترسی به تمام تحلیل‌ها در یک محیط یکپارچه و کتابخانه‌ی کاملی از مصالح، از دیگر قابلیت‌های نرم افزار انسیس (ANSYS) می‌­باشند.

در محیط این برنامه امکان برنامه‌نویسی به زبان APDL وجود دارد و کاربر می‌تواند با این امکان، تحلیل‌های خود را گسترش دهد.

خروجی تحلیل‌های انجام شده در این برنامه، در قالب فیلم، عکس یا فایل‌های html قابل استخراج هستند.

در این نرم‌افزار امکان لینک شدن به نرم‌افزارهای دیگری هم‌چون CATIA، Inventor، AutoCAD Mechanical  وSolidWorks برای کاربر فراهم است.

هم‌چنین انسیس از فرمت‌های SAT و Para Solid هم پشتیبانی می‌کند.

محصولات نرم‌ افزار انسیس چیست؟

در این بخش از مقاله برخی از مهم‌ترین محصولات نرم‌افزار انسیس را مرور خواهیم کرد. در سایت رسمی این نرم افزار 95 محصول متفاوت وجود دارد:

Ansys Discovery

نرم افزار شبیه ساز سه بعدی Ansys Discovery  اولین ابزار طراحی مبتنی بر شبیه سازی را ارائه می کند که شبیه سازی فیزیک فوری، شبیه سازی با وفاداری بالا و مدل سازی هندسه تعاملی را دریک تجربه آسان برای استفاده ترکیب می کند.

Ansys Granta

پایگاه داده خواص برای شبیه سازی Granta Materials Data for Simulation (MDS) دسترسی فوری به پایگاه داده مواد از مدل های مواد آماده شبیه سازی را امکان پذیر می­‌کند. و این کار باعث صرفه جویی در زمان و حذف خطاهای ورودی می‌شود.

Ansys Speos

نرم افزار طراحی نوری Ansys speos  روشنایی و عملکرد نوری سیستم ها را پیش بینی می کند تا در زمان و هزینه های نمونه سازی صرفه جویی کند و درعین حال کارایی محصول کاربر را بهبود میدهد.

Ansys Nuhertz Filter Solutions

RF نرم افزار طراحی فیلتر Ansys Nuhertz Filter Solutions یک RF خودکار فراهم می­ کند که شامل : مایکروویو و یک فیلتر طراحی دیجیتال­­­ ­است. این فیلترموجب تجزیه و بهینه سازی می­شود و آن ها را در یک فرایند کارامد و ساده ارائه می دهد.

Ansys Motor-CAD

نرم افزار طراحی الکترومکانیکی Ansys Motor-CAD  یک ابزار طراحی ماشین الکتریکی اختصاصی برای شبیه سازی سریع چند فیزیکی در سراسر محدوده عملیاتی سرعت گشتاور است.

Ansys Cloud

سرویس شبیه سازی مبتنی بر ابر Ansys Cloud راه حل محاسباتی از مزایای ترکیبی محاسبات با کارایی بالا استفاده می کند. ایستگاه های کاری تعاملی مبتنی بر ابر  بهترین نرم افزار شبیه سازی مهندسی در کلاس می‌باشد.

Ansys SpaceClaim

CAD نرم افزار مدل سازی سه بعدی Ansys SpaceClaim  هرکسی را قادر می سازد تا هندسه وارد شده را بسازد و بدون پیچیدگی مرتبط با سیستم های CAD ویرایش کند.

8. Ansys Medini analyze

Ansys Medini analyze

نرم‌افزار Ansys Medini Analyze برای تحلیل ایمنی سیستم‌های الکترونیکی حیاتی طراحی شده است.
این ابزار، روش‌های کلیدی تحلیل ایمنی مانند HAZOP، HARA، FHA، FTA، FMEA و FMEDA را به‌صورت یکپارچه در خود پیاده‌سازی می‌کند و به مهندسان کمک می‌کند تا ریسک‌های احتمالی سیستم را به‌صورت دقیق شناسایی و مدیریت کنند.

Ansys Sherlock

نرم افزار پیش بینی قابلیت اطمینان الکترونیک Ansys Sherlock تنها ابزار طراحی الکترونیک مبتنی بر فیزیک قابل اطمینان است که پیش بینی های سریع ودقیق عمر سخت افزار الکترونیکی را در سطوح اجزا، برد و سیستم در طراحی مراحل اولیه ارائه می‌دهد.

Ansys Twin Builder

نرم افزار دوقلوی دیجتال مبتنی بر داده و شبیه سازی Ansys Twin Builder  یک پلتفرم چند فناوری است که به مهندسان اجازه می دهد تا دوقلوهای دیجیتال مبتنی بر شبیه سازی را با بازنمایی دیجیتال دارایی ها با ورودی های حسگر واقعی یا مجازی ایجاد کنند.

Ansys Fluent Pro

راه‌حل‌های محاسباتی با کارآیی بالا انسیس فلوئنت نرم افزار شبیه سازی سیال پیشرو در صنعت است که به دلیل قابلیت های مدل سازی فیزیک پیشرفته و دقت پیشرو در صنعت شناخته شده است.

Ansys HPC

راه حل های محاسباتی با کارایی بالا Ansys HPC  کاربر را قادر می سازد تا در رایانه های چند هسته ای امروزی شبیه سازی های با کیفیت بالا را در زمان کمتری انجام دهید. (البته این قابلیت فقط برای مشتریان انسیس موجود است).

Ansys SCADE Suite

محیط توسعه مبتنی بر مدل Ansys SCADE Suite  یک محیط توسعه مبتنی بر مدل برای نرم افزارهای جاسازی شده قابل اعتماد است.

این محیط ارتباطی با مدیریت نیازمندی ها، طراحی مبتنی بر مدل، تایید، قابلیت های تولید کد واجد شرایط/ تایید شده و قابلیت همکاری با سایر ابزارها و پلتفرم های توسعه را فراهم می کند.

Ansys Workbench

پلت فرم یکپارچه سازی شبیه سازی شبیه‌سازی‌های مهندسی خود را در یک فضا با پلتفرم Ansys Workbench – یک مدیر پروژه شخصی که داده‌ها را در سراسر فیزیک هماهنگ و انتقال می‌دهد، یکپارچه کنید.

Ansys Maxwell / انسیس ماکسول

نرم افزار تجزیه و تحلیل دستگاه های الکترومکانیکی انسیس ماکسول نرم افزار Ansys Maxwell شبیه سازی میدان الکتریکی با فرکانس پایین دوبعدی و سه بعدی را برای تحلیل دستگاه های الکترومغناطیسی و الکترومکانیکی ارائه می کند.

سیستم مورد نیاز برای نصب نرم افزار انسیس چیست؟

ورژن 2022.2 آخرین نسخه‌ی در دسترس انسیس است. این نسخه تنها سیستم‌عامل‌های ۶۴ بیتی را پشتیبانی می‌کند.

امکان نصب این نرم‌افزار بر ویندوزهای ۷ و ۱۰ فراهم است. برای نصب این نرم افزار به 22 گیگا­بایت حافظه سیستم و 2 گیگابایت حافظه­‌ی جانبی نیاز است.

ماژول های نرم‌افزار انسیس (Ansys)

به طور­ کلی ماژول­‌های انسیس در چند دسته کلی قرار می‌­گیرند که پرکاربرد‌ترین آن‌ها به شرح زیر هستند:

Structural Mechanics

در این محیط تحلیل‌های سازه‌ای انجام می‌شوند. تحلیل‌های استاتیکی و شبه‌استاتیکی، دینامیکی، مودال، طیفی، لرزه‌ای و … در این بخش موجود هستند.

ازجمله ماژول‌هایی که در این بخش کاربرد دارند عبارتند از:

Linear Buckling : تحلیل کمانش خطی

Modal  : تحلیل مودال، استخراج شکل مودها و فرکانس‌های طبیعی

Random Vibration : تحلیل ارتعاشات تصادفی مانند زلزله

Response Spectrum  : شبیه­ سازی طیف پاسخ

Harmonic Response : تحلیل هارمونیک

Rigid Dynamics  : تحلیل سینتیک و سینماتیک

Static Structural  : تحلیل استاتیکی و شبه‌استاتیکی

Transient Structural  : تحلیل دینامیکی

Fluid Dynamics

تحلیل مسائل دینامیک سیالات محاسباتی و مسائل انتقال حرارت به‌روش حجم محدود در این بخش انجام می‌شود. ازجمله ماژول‌هایی که در این محیط کاربرد دارند عبارتند از:

FLUENT : قوی‌ترین نرم‌افزار دینامیک سیالات محاسباتی که در سال ۲۰۰۶ توسط شرکت ANSYS Inc خریداری شد.

CFX  : رقیب نرم‌افزار FLUENT که در سال ۲۰۰۳ توسط شرکت ANSYS Inc خریداری شد.

Polyflow  : شبیه سازی پدیده هایی مانند اکستروژن

Icepak  : شبیه‌سازی سیستم‌های خنک‌کننده

CFD-post : مشاهده­ی نتایج تحلیل های دینامیک سیالات در مرحله­ی Post Processing

IC Engine :تحلیل دینامیک سیالات موتورهای احتراق داخلی

Meshing

تحلیل‌های عددی از هر نوع و به هر روشی، مستلزم مش‌بندی مدل‌های طراحی‌شده است. در این بخش مش‌بندی قطعات مدل انجام می‌شود.

ازجمله ماژول‌هایی که در این بخش کاربرد دارند عبارتند از:

ICEM CFD : ایجاد انواع شبکه با الگوریتم‌های مختلف

TGRID :تولید شبکه با دقت زیاد به‌ویژه در لایه‌های مرزی

TurboGrid : شبکه‌بندی توربوماشین‌هایی مانند کمپرسور، پمپ، توربین و …

Mechanical Model : ایجاد شبکه در یک محیط یکپارچه

Electromagnetics

شبیه‌سازی سیستم‌های الکترومغناطیسی در این بخش صورت می‌گیرد. از جمله ماژول‌هایی که در این بخش کاربرد دارند عبارتند از:

Maxwell : شبیه‌سازی الکترومغناطیس فرکانس پایین

HFSS : شبیه‌سازی سه‌بعدی امواج الکترومغناطیس

Simplorer : شبیه‌سازی سیستم‌های پیچیده‌ی الکترونیک قدرت و سیستم‌های کنترل الکتریکی

Multiphysics

در این محیط تحلیل‌های کوپله بین فیزیک‌های متفاوت (جامد و سیال، سیال و مغناطیس، …) انجام می‌شود.

نرم‌افزار ابتدا مسئله را برای یک فیزیک حل کرده، سپس پاسخ‌های آن را برای فیزیک دیگر مورداستفاده قرار می‌دهد. ازجمله ماژول‌هایی که در این بخش کاربرد دارند عبارتند از:

Magneto-Static : شبیه‌سازی اثرات متقابل میدان مغناطیسی و تحلیل سازه

Thermal-Electric : شبیه‌سازی اثرات متقابل میدان دما و الکتریسیته

Thermal-Stress : شبیه‌سازی تنش‌های حرارتی

Fluid-Structure Interaction : شبیه‎‌سازی اثرات متقابل جسم جامد و سیال پیرامون

Explicit Dynamics

تحلیل‌های دینامیکی با تغییرشکل‌های بزرگ که به فاز پلاستیک هم ورود کرده‌­اند، در این بخش انجام می‌شوند.

تحلیل در این بخش از بخش Structural Mechanics دقیق‌تر است و جزییات بیشتری دارد. ازجمله ماژول‌هایی که در این بخش کاربرد دارند عبارتند از:

Explicit Dynamics : مشاهده‌ی پدیده‌های شکست و ضربه

AUTODYN  و LS-DYNA : تحلیل انفجار، تغییرشکل‌های بزرگ، ترکیدن، قطعه‌قطعه شدن، پارگی و …

Hydrodynamics – AQWA

در این بخش از نرم‌افزار، شبیه‌سازی هیدرودینامیکی مسائل مهندسی دریا مانند تحلیل سکوهای نفتی، سازه‌های دریایی و … انجام می‌شود.

این بخش شامل دو ماژول Hydrodynamic Diffraction و Hydrodynamic Time Response است.

Modeling 3D

شبیه‌سازی پدیده‌های فیزیکی بدون مدل‌سازی قطعات تشکیل‌دهنده‌ی آن‌ها عملاً غیرممکن است.

در نرم‌افزار انسیس علاوه بر امکان وارد کردن هندسه از نرم‌افزارهای CAD، دو ماژول بسیار قوی برای مدل‌سازی وجود دارد.

DesignModeler : ترسیمات ساده و ابتدایی

SpaceClaim : مدل‌سازی قطعات پیچیده و مجموعه‌های مونتاژ شده

مهم: جهت آشنایی با رایانش ابری، مقاله تعریف رایانش ابری به زبان ساده را مطالعه کنید.

استفاده از انسیس در ابر فردوسی

اجرای نرم‌افزارهایی مانند ANSYS به توان پردازشی بالایی نیاز دارد، مخصوصاً زمانی که پروژه‌ها شامل مدل‌سازی پیچیده یا تحلیل‌های چندفیزیکی باشند. در چنین شرایطی، استفاده از سخت‌افزارهای شخصی معمولاً زمان‌بر و محدودکننده است.
با استفاده از زیرساخت ابری ابر فردوسی می‌توانید پروژه‌های ANSYS خود را در محیطی پایدار، امن و سریع اجرا کنید؛ بدون نیاز به نصب یا پیکربندی دستی.
اگر به دنبال محیطی تعاملی برای اجرای اسکریپت‌ها، تحلیل داده‌ها و کنترل بهتر فرآیند شبیه‌سازی هستید، سرور ژوپیتر لب (JupyterLab) در ابر فردوسی می‌تواند گزینه‌ای ایده‌آل باشد. این سرویس امکان اجرای آنلاین، مدیریت فایل‌ها و استفاده از GPU یا CPU ابری را برای شبیه‌سازی‌های سنگین فراهم می‌کند — درست همان چیزی که برای اجرای روان ANSYS به آن نیاز دارید.