Phần mềm mô hình công nghệ giúp doanh nghiệp gia tốc trong khâu thiết kế sản phẩm

Ra đời từ những năm 1970 bởi nhóm ngiên cứu của Dr.John Swanson, hiện nay ANSYS là một phần mềm phổ biến dựa trên phương pháp phần tử hữu hạn để giải quyết các bài toán và mô phỏng trong nhiều lĩnh vực như cơ học kết cấu, truyền nhiệt, cơ học chất lưu,… từ đó giúp giảm thời gian trong khâu thiết kế sản phẩm. Như đã biết, tất cả các bài toán kỹ thuật đều có thể mô tả bằng phương trình toán học, đặc biệt phổ biến nhất là dạng phương trình vi phân với các điều kiện biên.

Với các phương trình, hệ phương trình vi phân đơn giản, ta đều có thể giải được bằng các phương pháp toán học tiêu biểu như phương pháp Laplace. Tuy nhiên với những bài toán phức tạp, việc giải được bằng các phương pháp thông thường là không khả thi. Lúc này người ta sử dụng phương pháp phần tử hữu hạn (FEM). Ý tưởng của phương pháp là chia vật thể ra thành một tập hợp các phần tử được ngăn cách nhau bởi biên rồi dùng các phương pháp toán học để tìm điều kiện biên của các phần tử. Từ đó có thể xác định được tập hợp các giá trị biên của vật thể.

Hiện nay, ANSYS là một phần mềm phổ biến nhất sử dụng phương pháp FEM để tính toán. Trên thế giới việc áp dụng ANSYS vào nghiên cứu, thiết kế sản phẩm đã được ứng dụng từ rất lâu, tuy nhiên ở Việt Nam việc này mới chỉ bắt đầu được các nhà khoa học, kỹ sư ứng dụng từ đầu những năm 2000. Có thể nói việc ứng dụng này giúp giảm khá nhiều thời gian trong khâu thiết kế và kiểm nghiệm sản phẩm. Có thể kể đến một số ví dụ trong các lĩnh vực cụ thể như:

• Trong lĩnh vực cơ kết cấu, việc lựa chọn vị trí thêm tải trọng hay momen là một việc rất quan trọng vì nếu tải trọng tác dụng thêm vào dầm làm cho ứng suất ở vị trí đó vượt quá ứng suất riêng của dầm thì có thể dẫn tới sự phá hủy của dầm. Để giải quyết được bài toán này, phần mềm ANSYS được ứng dụng để tính toán mô phỏng ứng suất trên toàn bộ chiều dài dầm và dựa vào đó ta có thể lựa chọn được vị trí tối ưu.
• Trong lĩnh vực truyền nhiệt, phần mềm ANSYS được áp dụng để mô phỏng nhiệt trường của bề dày và lớp cách nhiệt của các thiết bị truyền nhiệt, giúp công việc tính toán lượng nhiệt thất thoát hay nhiệt lượng trao đổi giữa các thiết bị trở nên dễ dàng hơn.
• Trong thủy cơ, việc mô phỏng đường đi của các dòng khí, dòng lỏng trong hệ thống, đường đi của bụi trong các hệ thống cyclone, lọc bụi tĩnh điện giúp cho việc lựa chọn thiết kế trở nên rút ngắn hơn.
• Trong lĩnh vực chuyển khối, với các công đoạn chưng luyện, hấp thụ,… thì ANSYS giúp ta có thể mô phỏng được tình trạng hoạt động của đĩa để có thể lựa chọn loại tháp và vận tốc dòng chảy tối ưu.

Với nhiều ứng dụng trong các lĩnh vực khác nhau của công nghiệp, hiện nay các module của phần mềm ANSYS đã và đang được nghiên cứu giảng dạy ở nhiều trung tâm và các trường đại học trên cả nước.

Văn phòng NSCL biên dịch