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ANSYS 18:工程仿真,无所不在



自从一个多世纪以前引进流水线以来,今天的工业正在经历最根本的制造技术变革。物联网、增材制造和机器学习等趋势正在将物理世界与数字世界融合,催生出众多挑战人们想象力的产品。随着产品变得更加智能,各企业也在改变制造和操作产品的方式。这些变化正推动仿真技术迈向无所不在的工程仿真时代,使仿真成为产品探索、设计、测试和运行等各个阶段的核心技术。

工程师发现在设计周期中更早地执行仿真,能够通过数字探索更快地研究更大的设计空间,这一切工作都在制定决策和确定成本前完成,从而节省更多时间和成本。 与此同时,通过数字双胞胎进行的实时仿真可提供关于产品性能和维护的有用信息,从而让仿真技术在下游的产品运行阶段找到了用武之地。随着仿真变得更加普及,利用ANSYS 18.0提供的强大仿真技术,工程师无论是否具有丰富的经验,都能在几分钟或几小时内仿真和测试数千种设计方案,并借助数字双胞胎技术,利用仿真监测现实环境中的实时产品性能。



数字探索


在研发过程中尽早使用仿真的理由有很多,其中上市速度和成本是主要原因。约有80%的产品研发成本都锁定在概念设计阶段,使得早期快速迭代变得非常关键。通过执行快速的“假设”分析,用户可在研发过程早期了解产品特性,避免在不切实际的设计上浪费时间,并且防止在验证阶段重新进行设计。数字探索能帮助用户以更少的成本和更快的速度将创新技术推向市场。



数字原型


数字原型让用户能够利用结构、热、电磁、流体和控制仿真进行单独的物理场研究、耦合的多物理场研究或系统级研究,从而优化、确认和验证设计,以满足相关的需求。用户可以构建精确的综合仿真模型来了解实际的产品性能,并持续创新,这些功能是传统方法无法企及的。利用数字原型,用户可精确预测详细设计的性能,并减少物理测试的需求。



数字双胞胎


数字双胞胎是实际运行机器的实时虚拟版本,可用来提供产品的性能与维护信息。工程仿真并不局限于产品研发过程。机器上的传感器将温度、振动、碰撞、载荷等各项数据发送到数字双胞胎,然后,数字双胞胎与机械工作环境的变化保持一致。数字双胞胎能够在出现状况前提早进行预测,因此用户可监测双胞胎,以便在预定停机时间内更换磨损部件,避免意外停机。另外,用户还可利用收集到的数据改进新一代机器的设计。




探索ANSYS 18的应用


仿真的作用不仅局限于传统的验证工具,这有助于各个级别的工程师数字化地探索产品“假设”情况,催生创新,降低研发与运营成本,并加快产品上市进程。ANSYS 18.0提供的各项工具帮助您广泛开展工程仿真,有效解决产品设计、制造和维护方面的难题,将物理和数字世界完美相连。



ADAS(自动驾驶汽车和高级驾驶员辅助系统)


自动驾驶汽车(AV)和高级驾驶员辅助系统(ADAS)的研发角逐赛正在上演。大型汽车OEM厂商、一级供应商、以及颠覆市场的新秀都在加快AV和ADAS的研发步伐,志在博得这场竞赛的头筹。

自动驾驶技术涉及雷达、激光雷达、V2X通信、传感器融合以及深度学习,这与传统汽车技术大相径庭。此外,安全性对该技术至关重要,任何错误都可能迅速引发灾难性的后果。

理想情况下,企业要对自动驾驶汽车开展数十亿公里的道路测试来满足安全标准,但这将耗费几个世纪的研发时间。AV和ADAS的研发只有通过快速、经济又精确的计算机仿真才能够实现。因此,仿真技术在自动驾驶汽车的研发中占据重要的核心地位。

运用仿真技术,可以迅速测试数以千计的驾驶情境。传感器和算法的性能亦可实现快速优化,并且产品上市进程得以大幅缩短。

ANSYS的综合仿真平台提供广泛、深入的功能,从高保真度物理传感器建模、到符合ISO26262和AUTOSAR标准的嵌入式软件和HMI研发工具等无所不包,理想适用于自动驾驶汽车和高级驾驶员辅助系统的仿真工作。



自动驾驶汽车系统级仿真:自动检测障碍物并制动



拓扑优化


除非经过拓扑优化,否则装配体中的每个部件都会有多余的重量。额外的重量意味着要使用多余的材料,运动部件上要承受更高的载荷,而且能源效率会降低、部件的运输成本也会增加。凭借拓扑优化技术,ANSYS Mechanical现在可帮助用户针对任何应用设计出轻巧耐用的组件。用户可方便地定义目标并应用各种控件,以确保满足制造要求,设置最小的材料厚度,并定义排除区域。

传统的设计过程不能充分利用新的制造方式 ,例如增材制造,而这些新制造方法可消除设计约束并创造众多新机遇。最佳的部件形状往往是有机的和违反直觉的,因此需要采取不同的方法加以设计。拓扑优化技术允许用户指定材料体积上的支撑点和载荷点位置,并让软件找出最佳形状。用户可方便地执行结构的轻量化,提取CAD形状,并快速验证最优设计。另外,用户还可仿真与空间相关的各种材料,例如复合材料部件、3D打印组件以及骨骼和组织等,从而获得更精确的结果。



5大CFD关键应用


计算流体动力学(CFD)工具具有出色的灵活性、准确性和丰富的应用。不过,随着优化性能、轻量化和降低成本的竞争压力不断增加,传统过度设计的裕量正在快速下降。在裕量下降的同时,如果您不了解产品性能,就可能出问题。为了真正了解产品,您必须确保进行了正确的CFD仿真。举例来说,您是否能在不完全了解空化范围的情况下,高效预测阀门或泵的极限工况?意外出现的空化可能导致部件损坏,并影响性能。以下给出了您必须了解的五大常见CFD应用。


  • 1.空化
  • 2.湍流
  • 3.结构件相互作用
  • 4.热分析
  • 5.旋转机械

要想获得可靠的CFD结果,您就需要一款值得信赖的软件。软件能发现意外机遇,帮助您优化产品,而即便是经验丰富的人员在进行工程分析时都可能与它失之交臂。不要让您的产品性能自担风险,现在不可以,将来更不行。欢迎了解可靠的CFD如何帮助您完美解决问题。



高级电子设计


在设计高级驾驶员辅助系统(ADAS)、物联网、5G和其他高性能数字系统时,仅有一款优秀的电路仿真工具远远不够,还亟需具有更强大功能的出色仿真技术才能达成目标。ANSYS的芯片-封装-系统(CPS)设计流程,不仅可以最大限度地实现功耗效率,还能准确预测信号完整性、电源完整性、EMI及重要的电热特性,从而帮助您将设计提升到一个新台阶。ANSYS CPS允许将电路和系统作为更大型3D电磁装配解决方案的一部分,方便用户进行分析。凭借ANSYS CPS,用户可将电子系统与IC封装、印刷电路板、连接器和线缆等虚拟地“装配”在一起,就像现实世界中的操作一样,然后,利用合适的求解技术分析该系统。ANSYS CPS能够直接从3D布局添加瞬态电路分析,使其更方便用于实际的3D设计。

业界领先的设计流程能自动产生TDR瞬态图、眼图和兼容报告,同时执行直流焦耳热应力分析,以预测电子组件的机械可靠性。芯片-封装-电路板解决方案能帮助用户评估电气、热和结构特性,方便设计团队在构建和测试原型之前,即可精心优化系统性能。



前期仿真:ANSYS AIM


ANSYS AIM是首款集成型综合多物理场仿真环境,专为满足所有工程师的需求而设计。它凭借同类最佳的求解器技术在全新的现代化沉浸式用户环境中提供集成型多物理场解决方案,帮助工程师快速评估产品设计性能,并提高信心。

通过提供一系列完整的可随时在整个组织机构部署的物理场功能,AIM将仿真的价值延伸到了单个工程领域以外。无论多物理场仿真包含结构、流体、热属性还是电磁学,仿真流程的各个方面都在单窗口设计中进行,因此,与各自为政的工具链相比能够减少培训和部署成本。此外,AIM的全新仿真流程模式可指导工程师进行多物理场工作流程,不仅考虑物理现象的相互作用,还可自动化处理繁杂的任务,以节省工程时间和资源。



RF系统、天线设计与布局


物联网、可穿戴电子产品、5G、无人机(UAV)和高级驾驶员辅助系统(ADAS)等新兴应用领域,正推动RF与无线通信的高度集成。ANSYS天线和无线系统自动化设计流程可提供强大的仿真功能,让用户能创建经过精心优化、稳健可靠的无线通信和传感器系统,并且速度遥遥领先于同类竞争对手。

凭借该工作流程,ANSYS可提供集成型高频设计与虚拟原型构建环境,其中还囊括了高保真电路、系统、天线与RF环境相互作用建模等功能。ANSYS HFSS始终为您提供面向RF系统和天线的完整高频建模与仿真功能。现在,利用HFSS中基于有限元法、矩量法和射线跟踪(SBR+)法的集成型混合电磁求解器,用户可有效模拟各种组件——小到晶体管、大到整个城市街区的天线等无所不包。由于无线设备的数量快速增加,但可用频谱又是有限的,因此这些通信系统之间将会不断相互干扰并降低相邻系统的性能。为了防止这种干扰,ANSYS的自动化工作流程可提供行业领先的解决方案,能够轻松预测和缓解多个无线电发射器和接收器的RF共址与EMI干扰问题,其中还包括了带外发射器谐波、接收器混频产物和放大器互调结果效应等。

无论是设计新的无线或RF传感器系统,还是排除已有系统故障,ANSYS都能为您提供所需的工具来研发集成型RF系统,使这些系统在一开始就能适应目标使用环境,而且研发时间和成本远低于同类竞争对手。



数字双胞胎


工程仿真在传统上一直被用于新产品设计和虚拟测试,其省去了在产品发布之前构建多个原型的环节。

现在,随着工业物联网(IIoT)的兴起,仿真又在运营领域发挥了更大价值。工业物联网让工程师能够通过因特网与正在运行的产品或工艺过程上的传感器和致动器通信,从而捕捉数据并监测运行参数。这样就能在实际的产品或工艺过程上实现数字双胞胎,其能够执行实时的预测性分析和维护,从而优化资产性能。此外,这种数字双胞胎还能提供相应的数据,以改善整个生命周期内的产品设计。

ANSYS物理仿真与分析功能完美结合,可帮助企业信心十足地预测未来的产品性能,降低意外停机带来的成本和风险,并且改善未来的产品研发过程。




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