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                  圖片2

                  Simcenter 3D

                  1 Simcenter可預測性工程分析

                  Simcenter產品組合獨特地將1D 仿真、3D CAE和測試集為一身,幫助您更早地在整個產品生命周期內根據所有關鍵屬性預測性能。Simcenter將基于物理的仿真與通過數據分析得出的結果相結合,幫助您優化設計并且更快更可靠地交付創新。

                  1.1 Simcenter 3D

                  Simcenter 3D 為 3D CAE 提供統一、可擴展、開放且可伸縮的環境,而且連接到設計、1D 仿真、測試和數據管理。 Simcenter 3D 將一流幾何體編輯、關聯仿真建模以及融入行業專業知識的多學科解決方案完美結合,為您加快仿真流程。 快速準確的解算器支持結構分析、聲學分析、流體分析、熱學分析、運動分析、復合材料分析以及優化和多物理場仿真。

                  Simcenter 3D 可作為獨立模擬環境使用。 它還與 NX 完全集成,提供無縫的 CAD/CAE 體驗。

                   

                   

                   

                  1.1.1 前后處理

                  準備仿真模型是一個多步流程,包括導入和編輯CAD 幾何體、網格劃分和連接組件、編輯材料屬性、定義邊界、加載條件,以及導出為合適的解算器數據格式。 因此,分析人員將長達 80% 的時間花在準備仿真模型上便不足為奇。

                   

                  Simcenter 3D可大幅減少您花在準備仿真模型上的時間。 對于需要進行高端分析的資深分析人員,Simcenter可以提供所有高級網格劃分功能、邊界條件和解算器接口。 但是與所有其他前處理器相比,Simcenter 3D的獨到之處在于其具有先進的幾何體引擎,支持對多CAD數據進行直觀的幾何模型編輯和分析模型關聯性。 與傳統有限元建模工具相比,它能夠使建模時間縮短70%之多,主要原因在于它將強大的幾何體引擎與強健的分析建模命令緊密集成在一起。

                  CAE 幾何模型編輯

                  分析人員面臨的主要問題之一是需要對導入的幾何模型進行清理和去特征化。特征(如小孔、小階梯和表面)會影響網格生成速度和質量,但可能與工程性能無關。使用獨立的CAE 前處理器時,每次進行設計迭代,工程師平均需要整天或更多時間執行幾何模型清理活動。 這會浪費很多寶貴時間,而這些時間本可用于真正的工程工作。

                   

                  使用Simcenter 時,可通過同步建模技術支持的幾何模型直接編輯功能快速清理和準備來自任何 CAD 源的幾何模型。 幾何模型編輯和完整的分析模型與基礎設計保持關聯,這意味著每次變更設計時,可以輕松更新分析模型。 因此,Simcenter 的 CAE 幾何模型功能可加快您的設計-分析迭代速度,并提高您的整體工作效率。

                  更快地編輯多CAD 幾何體

                  Simcenter 讓您能夠使用同步建模技術直接編輯幾何模型,幫助您簡化 FEA 的幾何模型準備工作。 此外,Simcenter 可以將分析模型與多 CAD 數據關聯起來,不再需要在每次變更設計時重建分析模型。

                  簡化CAE 幾何模型編輯

                  輕松編輯CAE 幾何模型以快速創建和分析備選設計方案、在數秒內創建流體域幾何體并直觀地使用幾何模型作為設計變量來推動優化分析。

                  CAE 中管理設計變更

                  設計變更- 如果設計變更,您的分析模型也需要變更。 Simcenter 的集成環境使您能夠輕松保持分析模型與最新設計變更之間的同步更新。

                   

                   

                  全面的網格劃分軟件

                  要準確地表示工程模型,不同的結構或組件需要不同類型的FEA 網格劃分方法。 無論是新發射臺的梁單元模型、飛機機翼的殼單元模型、新醫療設備的實體單元模型還是完整汽車裝配體 0D、1D、2D 和 3D 單元的某種組合,您都需要有限元網格劃分軟件,如此不但可高效對模型進行網格劃分,還能隨時對最關鍵部位進行網格微調。

                  Simcenter 包括豐富的建模功能用于 0D、1D、2D 和 3D 單元的自動與手動網格劃分,還包括眾多載荷與邊界條件的應用方法。 Simcenter 的集成環境之所以與眾不同,是因為它將分析模型與其幾何模型關聯起來。 用戶定義的幾何體編輯、網格和邊界條件都與基礎設計相關聯。 設計幾何模型變更時,Simcenter 將保持現有的分析幾何模型、網格、載荷與邊界條件,并根據需要對它們進行快速更新,從而不再需要您重新創建分析模型。 這種方法可以大大縮短下游建模時間,從而大量節省了多次設計-分析迭代的時間。

                  更快生成六面體網格

                  將實體模型分割為可掃掠的區域時,Simcenter 高級的六面體網格功能使您不再需要試錯法。 此外,Simcenter 讓您可以更快地生成六面體模型。

                  更快從實體幾何模型劃分殼體單元網格

                  借助Simcenter,您可以大幅減少從實體幾何模型開始創建殼單元網格所需的時間。

                  自動螺栓連接

                  Simcenter 簡化了螺栓建模流程,可為您的 FEA 建模流程節省數小時的時間。 Simcenter 還讓您能夠靈活地自行變更設計,并快速更新模型,這樣您可以更快地分析更多備選設計方案。

                   

                   

                  FE 裝配體管理

                  隨著產品變得日益復雜,僅在組件級別執行仿真已不能滿足需要。一個完整的產品可能包含若干組件或一百多個不同的有限元(FE) 模型,您需要了解整個產品的性能。 管理大型 FE 裝配體、所有組件之間的連接,甚至只是節點 ID 范圍,都可能給傳統 CAE 前處理器帶來真實的挑戰。

                   

                  Simcenter 有獨特的 FE 模型創建方法。 傳統 CAE 前處理器針對組件分析,需要專門構建整體分析模型。Simcenter 的 FE 裝配體管理功能與之不同,它是通過有限元組件模型實體化并將其連接起來(類似于 CAD 裝配體),以創建大型有限元裝配模型。 如果在后期開發過程中更新了 FE 組件,Simcenter 會更新 FE 裝配體內該組件的所有實體,不再需要重新構建和連接新的 FE 裝配體。

                  FE 模型全局環境

                  FE 裝配體的組件進行網格劃分時,通過全局環境編輯可快速對比其中組件相連的相對網格拓撲。 全局環境編輯節省時間并減少資源消耗。

                  FE 裝配體中的超單元

                  借助Simcenter的 FE 裝配體管理,您可以輕松將超單元作為組件插入 FE 裝配體并管理這些超單元。 使用超單元可降低整個系統的自由度,從而提高解算器效率并縮短周轉時間。

                   

                   

                  CAE 環境

                  使用多種分析工具的需要增加了成本和復雜性,因為每個工具都各有自己的用戶界面和工作流程。此外,不兼容的模型和手動文件傳輸不僅耗費時間,而且會產生錯誤,因而有時會阻礙正確了解產品性能所需的多學科分析。

                  Simcenter 降低了這種復雜性,通過單個高級“多 CAE”仿真環境提供完整的分析功能。 無論您是在執行結構分析、熱分析、流體分析、運動分析,還是許多其他類型的分析,您將一直處于相同的基本用戶界面中,訪問相同的基礎分析和幾何體建模功能,并且采用相同的文件結構和管理模式。 為達到此效果,Simcenter 提供了沉浸式用戶環境,以支持不同學科(例如,計算流體力學 (CFD) 和熱分析)以及分析人員使用的其他常見解算器(包括 NX Nastran、LMS Samcef、Abaqus、ANSYS、LS-DYNA 和 MSC Nastran)。 解算器環境使用所選解算器的術語,使得分析人員能夠輕松準備特定于解算器的分析模型,無需學習新術語。 這意味著您可以將 Simcenter 用作能夠滿足您所有分析需求的通用前后處理系統。

                  Nastran的環境

                  Nastran 的 Simcenter 環境使您能夠構建有限元模型、定義解算參數并查看 NX Nastran 或 MSC Nastran 解算器的解算結果。

                  LMS Samcef的環境

                  LMS Samcef的環境使您能夠利用 Simcenter 中的強大幾何體編輯、網格劃分和通用前處理功能構建分析模型,因為 LMS Samcef 解算器比傳統 CAE 工具更快。 該環境還允許工程師采用 LMS Samcef 提供的先進解決方案,例如線性和非線性靜態分析以及模態和屈曲分析。 LMS Samcef 解算器還包括對復雜的非線性現象進行預測的獨特功能,例如層壓復合結構的單向織物層漸進式損傷,脫層與層內損傷。

                  Abaqus的環境

                  Abaqus 環境利用熟悉的 Abaqus 語言編寫單元定義、載荷與邊界條件、解算變量和其他常見 Abaqus 專用術語。

                  ANSYS的環境

                  Simcenter 的 ANSYS 環境提供雙向導入/導出功能,使您能夠導入最新或舊 ANSYS 數據文件和結果以及導出可運行的 ANSYS 輸入數據文件。

                  LS-DYNA的環境

                  通過使用熟悉的LS-DYNA 術語和廣泛支持特定于 LS-DYNA 的單元與實體并讓您沉浸在該解算器環境中,從而簡化 LS-DYNA 建模過程。

                   

                   

                  仿真結果后處理和報告

                  仿真結果是使用大量不同解算器生成的,通常結果查看需要特定于解算器的工具來進行。然而,對每種類型的分析使用單獨的CAE 工具來仿真和執行結果的后處理與報告會導致效率低下、費時且容易出錯。

                   

                  Simcenter 使您可以在單一環境中仿真和查看多個類型分析的結果,解決了此問題。 Simcenter 的集成環境讓您能夠評估結構-聲學分析的結果。 復合結構分析、熱分析、流體分析和運動分析均在相同工具內完成。 此外,Simcenter 的 Nastran、LMS Samcef、Abaqus、ANSYS 和 LS-DYNA 多 CAE 環境可導入這些解算器生成的結果文件,以更簡單地執行后處理和報告。

                   

                  Simcenter 的仿真結果后處理和報告功能使您能夠:

                  • 在模型上創建結果的節點和單元線圖

                  • 創建標量、矢量和張量數據的標記圖(立方體、球體、箭頭和張量符號)

                  • 使用橫截面和切割平面視圖直觀查看結果

                  • 標注結果以便更好地交流結果信息

                  • 認識到所選節點和單元的價值并將其導出至電子表格以執行更進一步的分析

                  • 定義和顯示所選節點的結果數據的圖形

                  • 創建和管理將模型顯示、后期視圖和圖形相結合的多視口布局

                  • 創建和管理將模型顯示、后期視圖和圖形相結合的多視口布局

                  • 快速生成自定義報告

                   

                  直觀查看多學科分析結果

                  Simcenter 幫助您更輕松地查看多學科分析結果,為您提供深入見解,助您設計出性能良好且滿足耐久性要求的產品。 主要的后處理功能包括:

                  • 顯示選項,包括等位面、流線、輪廓、變形和動畫

                  • 圖形選項,包括XY 圖、條形圖、同步的輪廓圖和注釋圖

                  • 導出選項,包括HTML、Excel、JPEG、JT、BMP、PNG、TIFF、GIF 和動畫 GIF

                   

                  輕松創建仿真報告

                  只需點擊幾次鼠標,即可在Simcenter 環境中輕松創建和編制仿真報告。 仿真報告可自定義以包含邊界條件、材料屬性、圖像和圖形,并可輕松導出以便在外部共享。

                   

                  1.1.2 結構分析

                  了解部件或產品裝配體在應力或振動條件下如何響應在任何行業中都是至關重要的,但隨著產品和材料越來越復雜,除了線性靜力學和動力學分析,工程師還需要其他工具。

                   

                  Simcenter 3D 將各種結構分析問題所需的解決方案集成在同一個用戶環境中。 工程師不再需要分別為線性靜力學分析、疲勞分析以及非線性分析準備單獨的工具。 因此,工程部門可以整合分析工具,而工程師只需要熟悉一個用戶界面。 Simcenter 結構分析功能由 NX Nastran 支持,它是在計算性能、準確性、可靠性和可擴展性方面都很出色的 FEA 解算器。

                   

                  Simcenter 3D 還支持其他商業有限元解算器(例如 MS Samcef、Ansys、Abaqus、LS-Dyna 和 MSC Nastran)提供的結構分析解決方案。

                   

                  線性分析

                  線性分析用于解決靜態問題,例如確定結構是否會在規定的載荷下失效;也可用于解決載荷隨時間變化的瞬態問題。數十年來,線性分析一直用于評估各行業應用程序的結構性能,例如了解飛機機身對飛行載荷的反應,確定電子設備上的新小型鍵盤可承受的壓力,或土木結構中的梁承受多大的重量后才會屈曲。

                   

                  Simcenter 3D 解決方案提供齊全的集成線性分析功能,包括線性靜力、模態和屈曲分析,而且全部由 NX Nastran 驅動。 如果您已經有首選解算器(例如 LMS Samcef、Abaqus、ANSYS 或 MSC Nastran),仍然可以使用 Simcenter 領先的仿真建模和后處理功能來減少前處理時間,并將整個分析過程的時間縮短多達 70%。

                  加快線性分析迭代速度

                  將基本的線性FEA 集成到設計環境中可加快設計-分析迭代速度。 您可以快速對產品性能執行多種“假設”仿真,進而選擇最具前瞻性和創新性的概念設計方案。 仿真模型與設計幾何模型完全關聯,從而可更快地更新設計。

                   

                   

                  非線性分析

                  如果變形嚴重、線性材料假設無效或需考慮接觸因素,則非線性分析是合適的仿真選擇。跌落失穩分析就是當幾何非線性效應有重要影響時的一個例子。對于所考慮的載荷條件,材料屬性無法被視為線性時,應該對材料非線性效應建模。例如分析超彈性(橡膠)材料或分析有塑料特征的金屬,因為它們受到的應力超出屈服極限。

                   

                  NX Nastran 可解決各種非線性分析問題。 工程師使用非線性隱式和顯式分析解算器可解決如塑料掛鉤這類簡單的問題,也可以解決如車體頂部擠壓分析等復雜的問題。 高級材料功能使您能夠仿真橡膠墊架的坍塌或發動機墊片密封的性能。 使用集成式顯式動態功能可執行金屬成形分析或評估高沖力墜落試驗仿真期間的電子硬件性能。

                   

                  除了支持NX Nastran 的非線性分析功能外,Simcenter 前處理器還支持其他解算器的這些非線性解決方案。 這意味著您仍然可以使用 Simcenter 領先的仿真建模和后處理功能來減少前處理時間,并將整個非線性分析過程的時間縮短多達 70%。

                  集成的非線性分析

                  Simcenter 和 NX Nastran 使您能夠分析具有接觸非線性、材料非線性或幾何非線性(嚴重變形)的模型。

                   

                  您可以利用NX Nastran 執行多種不同的非線性分析,如熱-機械耦合、超彈性材料和咬合擬合。

                  使用其他非線性分析解算器

                  Simcenter 3D 解決方案還支持使用其他解算器的非線性分析,包括:

                  • LMS Samtech Samcef求解器系列

                  • Abaqus

                  • 用于非線性靜態分析的ANSYS

                  • 用于一般沖擊的LS-DYNA

                  • 用于非線性靜態(SOL106) 和非線性瞬態 (SOL129) 分析的 MSC Nastran

                   

                   

                  結構動力學

                  評估動態響應是各種工程應用程序的重要職能,例如評估飛機或汽車處于不同運轉條件時乘客的舒適度,或評估振動對消費產品和電子設備性能的影響。

                   

                  Simcenter 和 NX Nastran 提供全套結構動力學解決方案,包括瞬態、頻率、隨機加載和沖擊響應。 40 多年來,動力學仿真一直是 Nastran(支持 Simcenter 結構分析解決方案的解算器)的強項。 NX Nastran 久負盛名的動態仿真功能與 Simcenter 3D 解決方案的產品前/后處理器完美集成,讓您可以快速做出設計更改,快遞提供動態性能反饋。

                   

                  通過這些創新工具可交互式評估結構模型的動態受迫響應并快速生成和查看圖形化結果。此外,動態分析結果通常用作其他類型分析(例如對柔體的運動分析)的輸入。為了簡化仿真工作流程,Simcenter 和 NX Nastran 提供了與運動仿真工具(例如 Simcenter Motion、RecurDyn、Adams 和 SIMPACK)的鏈接。

                  分析產品的動態行為

                  您可以計算產品對隨時間或頻率變化的輸入(載荷或運動)的受迫動態響應。

                  交互式結構動力學

                  您可以交互式評估結構模型的動態受迫響應,包括瞬態、頻率、響應譜和沖擊響應分析。NX 響應仿真允許您從 CAE 分析或測試數據導入、生成和編輯激勵信息。 Simcenter Response Dynamics 使用 NX Nastran 模態解決方案結果。

                  轉子動力學系統的分析

                  NX Nastran 有助于預測轉動系統的動態響應和了解旋轉速度與臨界速度。 您可以分析風力渦輪機、發電機、蒸汽或燃氣渦輪機、發動機和其他旋轉機器的性能。 支持使用坎貝爾圖進行后處理。

                   

                   

                  耐久性和疲勞分析

                  您的最新設計也許重量很輕,外觀出色,但能經受時間的考驗嗎?產品的使用壽命極大地影響著客戶對質量和可靠性的判斷,因此如果在開發流程早期能夠預測產品壽命,則能更輕松地制定出正確的工程決策。物理疲勞和耐久性測試極其浪費時間且成本高昂,因此評估產品壽命的最佳方式是進行耐久性和疲勞分析。

                   

                  Simcenter 3D 解決方案有助于驗證在簡單或復雜的載荷條件下,產品在其整個生命周期中的結構完整性。 分析人員可使用 Simcenter 執行深入的疲勞分析和壽命計算,以基于 NX Nastran、Simcenter Motion、Simcenter Response Dynamics、MSC Nastran、Ansys 和 Abaqus 解決方案得出的結果幫助確定產品耐久性。

                  集成的耐久性分析

                  借助Simcenter,您可以執行深入的疲勞分析和壽命計算。 分析可基于靜態或瞬態事件數據,支持多種壽命標準。 可為疲勞壽命、損壞和安全報告創建云圖。

                  分析可基于靜態或瞬態事件數據,支持多種壽命標準??蔀槠趬勖?、損壞和安全報告創建云圖。

                  從設計到運動再到耐久性的完整工作流程

                  利用Simcenter,您可以輕松將Simcenter Motion 的運動仿真結果作為輸入傳遞給耐久性分析,以節省時間和加快分析速度。整個工作流程的完成不需要在不同的應用程序之間手動轉換或傳遞數據。 設計變更時,與 CAD 數據之間的關聯性意味著可快速更新結果。

                   

                   

                  噪音、振動和平順性(NVH) 分析

                  噪音、振動和平順性(NVH) 分析通常用于汽車業,它將汽車乘客的體驗特征量化為結構振動的結果。 客戶察覺到的意外振動或噪音可直接轉換為有關產品質量的負面評價。 但是,了解哪些工程變更會影響噪音和振動并非易事,而且物理測試成本高昂且耗時嚴重。

                   

                  Simcenter 3D 和 NX Nastran 提供的仿真解決方案使您能夠在開發周期中盡早執行 NVH 分析,使得設計變更的成本大幅度降低。工程師使用 Simcenter 3D 或 NX Nastran 可分析噪音和振動,包括線性靜力(含慣性釋放)、模態、直接法和模態法頻率響應分析及直接法和模態法瞬態響應分析。 由于準確的 NVH 分析需要大型模型并且計算密集,因此 NX Nastran 因其高效解算大型模型的能力成為 CAE 工程師的理想選擇。

                  加快對噪音和振動分析的建模速度

                  NVH 模型通常包括大型裝配體。 通過 Simcenter 3D 可利用高效的裝配體建模技術。 對于動力系統和車身系統的聲學分析,您可以通過使用連接技術(例如膠粘連接)加快建模速度。

                  有效解算NVH 模型

                  NX Nastran 提供關于分布式處理和超單元使用的創新解決方案。 您可以快速準確地計算聲學-結構耦合,并在同一仿真中優化車輪失衡和道路振動的性能。

                  分布式內存模態解算方法包括:

                  • 基于幾何體

                  • 基于頻率

                  • 分層

                  • 遞歸

                   

                   

                   

                   

                  1.1.3 聲學分析

                  您的客戶是否期待更安靜的產品?您的競爭對手是否正通過改進音質獲得競爭優勢?日趨嚴格的噪聲排放法規是否影響您的產品銷售?您是否希望能減少用于預測聲場的時間,或者希望發動機升速試驗等復雜工作所用時間能縮短數周?

                   

                  過去,由于成本和時間限制,參數化分析和設計改進完全不可行。唯一選擇是在開發階段后期,運用昂貴的方式進行彌補,然而此時已失去設計靈活性。

                   

                  使用Simcenter 3D 進行聲學分析可以幫助您克服這些挑戰。 Simcenter 3D 在集成式環境中提供內場和外場聲學分析,幫助您在早期設計階段做出明智決策,從而能夠優化產品的聲學性能。 Simcenter 3D 的統一且可擴展建模環境與高效解算器和易于解讀的可視化功能完美結合,讓您能夠快速獲得對產品聲學性能的預測。

                  聲學有限元法

                  汽車客戶通常根據車廂靜音程度來判斷汽車質量。但是,乘客在車廂內感受到的噪聲(或無噪聲)可能受到許多因素的影響,包括車身的結構振動模態以及汽車內室使用的吸音材料。

                  Simcenter 3D 中用于聲學分析的有限元法 (FEM) 是仿真此類室內聲學問題的理想選擇。 除了在解算速度方面更為高效,聲學有限元法還讓您能夠執行將結構模態和隔音材料考慮在內的聲振耦合分析。 Simcenter 3D 支持基于市場領先 NX Nastran 解算器的聲學有限元法,且此方法完全集成到這款解算器中。

                  聲學有限元法可以用來解決外部或內部聲學問題,通常用于動力系統中進氣系統的噪聲分析。憑借Simcenter 3D 高效的建模功能以及出色的解算器速度,聲學有限元法通常是工程師的首選解決方案。

                  聲學有限元法的功能

                  • 內部和外部聲學

                  • 全耦合及弱耦合的振動聲學仿真

                  • 考慮由于溫度效應導致的均勻或非均勻流體域的仿真分析1

                  • 定義吸聲材料等多孔材料

                  • 定義要在此處計算聲學結果的麥克風

                  • 支持用定義無限平面來高效考慮反射平面

                  • 通過面板貢獻量分析找出突出噪聲貢獻

                  聲學有限元法的優點

                  • 利用NX Nastran 高效實現快速解算

                  • 準確預測聲學性能并最大限度降低設計風險

                  • 快速找出噪聲問題的原因

                  • 憑借集成式環境幫助您避免數據交換錯誤,高效地將結構振動效應納入分析

                   

                   

                  聲學邊界元法

                  音樂發燒友對揚聲器系統音質非常挑剔,他們總是精心選擇揚聲器來盡情享受自己喜歡的音樂。為達到狂熱音樂愛好者期待的音質,領先的揚聲器開發企業利用外部聲學模擬來獲得超越競爭對手的創新設計。

                   

                  外部聲學仿真不僅能應用于揚聲器。所有能夠產生噪聲的物件,如泵、壓縮機、進氣系統、引擎等,都可以用外部聲學仿真。所有這些應用的共同之處是幾何體的復雜性,這給仿真過程帶來一些難度。

                   

                  聲學邊界元法(BEM) 只需要幾何體的外表面網格,因此有助于簡化外部聲學仿真。 這不僅簡化了建模過程,還降低了仿真模型中的自由度,使分析變得更輕松。

                   

                  Simcenter 高效的建模環境與聲學邊界元法 (BEM) 完美結合,能夠理想解決涉及復雜幾何體的外部聲學問題。

                  聲學邊界元法的功能

                  • 間接和直接邊界元法

                  • 非耦合與弱耦合振動聲學分析

                  • 聲壓、聲功率函數顯示和3D 成像

                  • 表面吸聲板

                  • 邊界條件,包括表面振動、表面壓力和聲源

                  • 無限平面(如對稱面)

                  • 麥克風網格

                  聲學邊界元法的優點

                  • 因只需要表面網格化,可高效分析

                  • 準確仿真外部聲學問題

                  • 更快的設計-分析迭代

                   

                   

                  聲學建模

                  如果使用傳統的CAE 工具,創建聲學分析模型會非常耗時且繁瑣。 由于缺乏良好的幾何體編輯功能,用戶在創建內部聲學仿真所需的流體區域時極其困難,僅此一項任務經常需要數天的時間。 然后在每次更改產品設計時,都需要重復這個過程。

                   

                  Simcenter 3D 顯著加快聲學建模過程,因此您可以將更多時間用于所開發產品的聲學問題的工程解決方案。 Simcenter 3D 具有傳統聲學建模工具無可比擬的強大幾何體分析準備功能。 具體而言,同步建模技術可對任何 CAD 幾何體進行直接的且不基于建模歷史的編輯功能。 此外,CAD/CAE 關聯功能可自動將設計變更直接推送到分析模型中,因而不必在每次設計變更時進行耗時的模型重建工作。 對于內場聲學,如汽車車廂或空氣管道,Simcenter 3D 提供了完善的表面提取技術,可在短短幾秒鐘內提取最復雜的流體區域。 對于外場聲學應用,如揚聲器或汽車變速器外部噪聲輻射,Simcenter 3D 能夠圍繞噪聲輻射系統快速生成一個外凸的流體網格。

                  表面包絡

                  • 直接從幾何體或網格數據創建流體區域

                  • 輸出選項:

                  • 可以使用Simcenter 3D 全面的網格劃分功能來劃分幾何體的網格。

                  • 2D 表面網格可用于基于聲學邊界元法的分析, 3D 體積元填充用于基于聲學有限元法的分析。

                  • 用于定義所產生流體區域保真度的一組完整控制參數。

                  外凸的網格

                  • Simcenter 3D 能夠在所分析組件外部較遠的距離快速創建一個外凸表面網格。 這個外凸網格定義外部無限的流體區域。

                  • 定義輸入網格時,可以基于2D 表面網格、3D 結構網格的封閉表層網格或者通過結構模型的表面包絡結果得到的包絡網格。

                  • 可以定義與輸入網格的偏差距離,以創建隨后用流體單元填充的空隙。

                  聲學建模的優點

                  • 只創建一個模型即可解決內場和外場聲學應用的所有振動聲學問題。

                  • 結構和聲學模型都完全集成在SimCenter 環境中,因此二者之間無需數據交換。

                  • 減少編輯幾何體和網格劃分的時間,讓您有更多時間用于評估設計性能。

                  • 根據設計變更快速更新您的分析模型,實現更快的設計-分析迭代。

                   

                   

                  1.1.4 復合材料分析

                  為了讓產品更輕但又更結實,制造商越來越多地使用復合材料。因復合材料制成的產品構建原型的成本非常高,所以在開發采用層合復合材料的新產品時,仿真必須起到重要作用。

                   

                  通過不斷開發材料模型和單元類型,Simcenter 3D 在復合材料分析方面擁有領先優勢。 Simcenter 3D 無縫連接復合材料設計,精確的解算器以及全面的后處理功能,大大加快仿真層合復合材料的整個過程。 利用 Simcenter 3D,您可以在 Fibersim 中輕松完成專業復合材料建模,使用 NX Nastran 和 LMS Samcef 解算器輕松完成復合材料分析。

                   

                  此外,您可以利用高效Simcenter 3D 環境構建用于 Abaqus、Ansys 和 MSC Nastran 等外部解算器的層合復合材料分析模型。

                  層合復合材料的前處理/后處理

                  Simcenter 3D 加快層合復合材料的整個分析建模過程。 借助與復合材料設計軟件 Fibersim 的集成,您可以快速創建表示您的層合復合材料設計的有限元屬性。 使用 Simcenter 3D 強大的幾何體編輯和網格劃分功能,您可以快速創建用于 NX Nastran 或 LMS Samcef 以及用于 Abaqus、ANSYS 和 MSC Nastran 等外部解算器的分析模型。 您可以直接在 Simcenter 3D 環境中查看這些解算器的結果以確定后繼措施。

                   

                  Simcenter 3D 提供分析模型與幾何體的關聯,讓您省去了重新建模的時間。 只需極少工作,幾何體設計和復合材料定義的變更會立即在 Simcenter 3D 的分析模型中反映出來,實現更快的設計-分析迭代。

                  復合材料建模功能

                  • 基于區域和基于鋪層的建模

                  • 與Fibersim 雙向對接

                  • 導入來自第三方工具(如CATIA、Patran Laminate Modeler 和 Simulayt Laminate Tools)的鋪層定義

                  • 3D 鋪層拉伸

                  • 鋪覆算法

                  • 完全定義鋪層、層合板和材料,包括纖維方向

                  • 首層失效判據(最大應力、Tsai-Hill、Tsai-Wu、Hashin 和 Puck)的逐層結果還原,顯示失效判據的包絡(關鍵結果、鋪層或載荷結果),以及先進的非線性損傷擴展預測

                  • 支持NX Nastran、LMS Samcef、Abaqus、ANSYS 和 MSC Nastran

                  Simcenter 3D用于層合復合材料的優點

                  • 執行更快的設計-分析迭代

                  • 與來自Fibersim、CATIA 和其他軟件的基于 CAD 的復合材料定義交互

                  • 通過幾何體關聯保持模型與最新設計保持同步

                  • 通過考慮變形纖維方向提高有限元建模準確性

                   

                   

                  復合材料仿真解算器

                  物理測試成本高昂且難以管理,因此確保您的CAE 模型準確尤其重要。 憑借數十年來與研究中心和眾多行業合作中獲得的廣博深入的專業知識與經驗,Simcenter 3D 內含的解算器可有效分析復合材料結構并優化產品性能。 因此,準確性是解算器技術的第一要務。 Simcenter 3D 的解算器可以分析復合材料結構的多種性能屬性,例如結構分析(線性和非線性)、熱-機械仿真和聲學分析。

                   

                  對于大型模型,解算器可在高性能計算(HPC) 集群上擴展以更快地計算解決方案。

                  層合復合材料解算器的功能

                  • 線性靜態、屈曲和模態分析

                  • 瞬態和諧波響應

                  • 非線性靜態和動態分析(包括后屈曲和失效仿真)

                  • 熱-機械分析(鏈式分析或完全耦合)

                  • 有限元和邊界元聲學仿真

                  層合復合材料解算器的優點

                  • 預測各種屬性和優化產品性能

                  • 減少使用成本高昂的原型物理測試

                  • 通過高性能計算集群解算大型模型

                  • 執行更快的設計-分析迭代。

                   

                   

                  漸進損傷過程仿真

                  復合材料工程設計的一項主要挑戰是確保結構和材料的設計能夠完全支撐將要承受的載荷。在損傷擴展和疲勞方面,復合材料比金屬復雜得多。例如,損傷可能會在壓層中擴展,導致纖維斷裂和基體破裂。但是,損傷也可能會在復合材料的壓層之間出現,稱為分層損傷。

                   

                  Simcenter 3D 可幫助您實現耐損且輕質的設計。 西門子數十年來與大量使用復合材料的眾多行業建立業務關系,憑借由此獲得的知識和經驗,Simcenter 3D 能夠準確地對不同的損傷模式進行建模:

                   

                  • 層間漸進損傷擴展——導致纖維斷裂、基體破裂以及纖維-基體剝離

                  • 層內(分層損傷),通過粘結單元方法??梢栽趦蓚€板層和裝配體的兩個不同部分之間定義粘結單元。

                  • 非局部模型可以實現層間損傷和層內損傷的耦合分析,以更符合工程實際。

                  仿真復合材料結構中損傷擴展的功能

                  Simcenter 3D 涵蓋以下類型的分析:

                  • 無限/長纖維復合材料結構的靜態或動態非線性分析。

                  • 復合材料結構中的層內損傷(纖維斷裂、基體破裂以及纖維-基體剝離)。

                  • 通過粘結單元方法實現復合材料結構中的層間損傷(層離)仿真。

                  • 耦合兩種損傷的非局部模型。

                  • 靜態載荷或疲勞。

                  • 循環負荷加載情況下的剛度降低。

                  仿真復合材料結構中損傷擴展的優點

                  • 充分利用復合材料設計中每種材料實現損傷耐受設計。

                  • 通過少量的測試,調整材料本構方程。

                  • 憑借在早期設計階段執行的準確仿真,最大限度減少成本高昂的實物樣機試驗。

                   

                   

                  復合材料制造流程仿真

                  與使用復合材料有關的最基本問題之一是制造流程的選擇。從成本到生產速度和生產能力,制造流程的選擇會影響最終組件的許多方面;此外還可能影響組件性能本身。

                   

                  在復合材料制造流程中,可能會出現固化和結晶等多種現象,它們對于產品性能和質量可能會有很大影響。例如,回彈效應比較常見,這會導致部件變形而報廢。另一個例子是出現殘余應力,使部件運行中承受的應力增大。這會導致不良后果,如疲勞壽命和損傷擴展速度發生改變以及極端載荷下性能較差。

                   

                  Simcenter 3D 能夠仿真制造流程現象,如固化和結晶。 使用 Simcenter 3D,您可以在復合材料結構的設計中考慮回彈效應和殘余應力,以此實現產品的最佳性能。

                   

                  復合材料制造流程仿真的功能:

                  -機械鏈式分析用于仿真熱固性復合材料部件的固化過程。 通過考慮:

                  • 固化過程中的材料歷史(固化溫度和程度)

                  • 與模具的熱學和機械交互

                  固化仿真將預測:

                  • 溫度分布

                  • 固化程度

                  • 固化期間和脫模后的內部應力和變形

                  復合材料制造流程仿真的優點:

                  • 以“制造狀態”而非“設計狀態”完成復合材料組件的工程設計

                  • 優化流程參數(加熱溫度和時間、壓力等)來降低/抑制影響和回彈

                  • 仿真制造流程,而無需構建成本高昂的物理原型

                   

                   

                   

                  1.1.5 熱分析

                  熱管理是各種產品的首要考慮事項,包括工業機械、汽車和消費電子。任何熱管理解決方案的目標都是將產品溫度維持在性能最優的范圍內。實現這一目標可能要求以被動或主動管理的方式減少或增加熱量,可使用熱分析軟件進行評估。Simcenter 3D 解決方案包括全面一流的熱仿真功能,可幫助您了解產品的熱特征,繼而調整您的熱管理解決方案以實現最佳性能。

                  熱傳導分析

                  熱量通過實體從高溫向低溫區域傳遞時,就會發生熱傳導。這是自然發生的,一直持續到實現熱平衡狀態。日常生活中典型的傳導示例包括:裝有沸水的水壺,把手會變熱;銅管中有熱水經過時,外壁溫度升高;吃一勺冰淇淋后自然會感覺到一陣冰涼。

                  了解傳導行為可幫助您設計出更安全、更可靠、性能更優的產品。Simcenter 為您準備了穩健的熱傳導分析功能,其基于的技術與 I-deas TMG 系列解決方案的技術相同,值得用戶信賴。

                  集成傳導分析

                  Simcenter 3D 為熱傳導仿真提供了集成環境,因此您可以了解并提高產品的熱性能。 您可以對涉及傳導的各種熱傳遞場景建模。 與 CAD 之間無縫的關聯性意味著在設計變更時可快速更新 CAE 結果。

                  擴展模型以包括其他熱傳導模式

                  Simcenter 3D使您能夠對各種復雜零件和裝配體中的傳導性、對流和熱輻射進行建模和分析。將基于高階有限體積的技術應用于FE網格,可準確高效地解決大量熱傳導問題。

                   

                   

                   

                  對流

                  對流是各種應用程序、過程和自然現象中存在的主要熱傳導途徑。有兩種類型的對流:自然對流和強迫對流。熱流體或空氣上升,取代了較冷的流體/空氣,就會發生自然對流。 這種轉移形成了自然的對流。 以機械手段移動流體或空氣時,就會發生強制對流。

                   

                  在大熱天關閉空調后,就會在屋子中觀察到自然對流。如果房子有兩層,則第二層會比第一層熱得多。在汽車冷卻器中可看到強制對流。其中風扇將空氣強制驅趕到熱交換機表面,促使冷卻劑向空氣中排出熱量。

                   

                  許多產品依賴于穩健的熱管理戰略來實現最佳的性能和耐久性。通過戰略性地放置組件或使用其他工作流體優化這些設備中的對流性熱傳導是一個復雜的問題。使用仿真可以極其有效地為您的產品確定最佳對流熱管理戰略。Simcenter 為您準備了穩健的熱傳導分析功能,其基礎是支持 I-deas TMG 系列解決方案的相同可信賴技術。

                  對流熱傳導

                  Simcenter 3D 一流的流體分析和熱分析解決方案為冷卻仿真提供了強大的平臺。 利用 Simcenter 3D 的強大功能,您可以有效地對復雜產品中的熱傳遞進行建模、分析和可視化。

                  高級建模功能

                  Simcenter 3D 提供了專門的焦耳加熱功能和水力網絡的一維表示。 其他功能包括Peltier冷卻器和對流熱耦合。

                   

                   

                  共軛熱傳導

                  表面溫度通常與不同的熱傳導途徑相關。此類表面溫度的解決方案需要從各種熱傳導途徑中“共軛”或組合得出。途徑可能包括以單一穩態表面溫度為結果的單源或多源傳導、對流和/或輻射。

                   

                  為了設計出符合或超出產品功能要求的性能最佳的產品,需具備一種有價值的功能,那就是執行共軛熱傳導分析和預測表面溫度的能力。Simcenter 3D 為您提供能力出眾的穩健熱分析功能來預測繼而優化產品設計的溫度特征。Simcenter 的熱分析所基于的技術與 I-deas TMG 系列解決方案的技術相同,值得用戶信賴。

                  傳導、對流和輻射組合分析

                  Simcenter 3D 使您能夠對各種復雜零件和裝配體中的傳導性、對流性和輻射熱傳導自信地進行建模和分析。 將基于高階有限體積的技術應用于FE網格可準確高效地解決大量熱傳導問題。

                   

                  Simcenter 3D 提供一套全面工具來用于復雜熱傳遞場景的模型準備、分析和可視化。

                  對復雜的熱現象建模

                  通過用以仿真復雜現象(例如消融和相位變化)的高級輻射和材料模型進一步加深熱分析。

                   

                  用于冷卻電子設備的共軛熱傳導

                  Simcenter 3D 為電子系統冷卻提供了一種專用應用程序。 該程序的強大功能支持直接 ECAD 到 MCAD 數據轉換,讓您很方便地仿真電氣組件熱學行為。

                   

                   

                  輻射

                  當對象輻射出微波能量時,便會發生輻射熱傳導。這些微波一般處于波譜的紅外線區域,被稱為熱輻射。在地球上,輻射發生時一般伴隨有其他熱傳導現象,例如傳導和對流。例如篝火。燃燒的圓木所產生的熱量會通過對流使周圍空氣變熱。另一方面,圓木燃燒時明亮的火光將火焰的熱量輻射出去。

                   

                  在真空環境下,輻射是熱傳導的主要方式。

                   

                  正確說明輻射行為對于許多應用程序而言至關重要。在燈具中,忽略輻射會導致結果不準確或錯誤。在太空應用中,考慮輻射非常必要,因為這是主要的熱傳導機制。

                   

                  Simcenter 3D 為您提供了出眾且豐富的輻射分析功能,以解決有關輻射熱傳導的最復雜問題。 此外,Simcenter 3D 提供了特殊的插件應用程序,專用于分析太空系統。 Simcenter 3D 采用的技術與 I-deas TMG 系列解決方案的技術相同,值得用戶信賴。

                  輻射熱傳導分析

                  Simcenter 3D 提供一流的輻射和材料模型。 用于空間系統分析的特殊解決方案將這些功能與高級功能(例如太陽能供暖)相結合,以便高效分析空間系統。

                  熱分析中的輻射

                  利用Simcenter,您可以對各種復雜零件和裝配體的傳導性、對流性和輻射熱傳導自信地進行建模和分析。 相關功能包括:

                  • 輻射視角因子計算

                  • Monte Carlo 和高級輻射選項

                  • 輻射熱源

                   

                   

                  熱學建模

                  如果使用傳統的CAE 工具,模型準備部分最多可占整體 CAE 流程的 80%。 這通常是由繁瑣的幾何模型清理和準備工作以及因獲取封閉流體體積而產生的挑戰所導致的。 傳統的 CAE 模型通常還與 CAD 幾何體沒有關聯,因而每次變更設計時需要重新創建模型。

                   

                  Simcenter 3D 是用于模型準備、執行和結果可視化的一個集成的現代 CAE 環境。 重點是穩健的分析幾何模型的準備功能。 具體而言,Simcenter 3D 允許通過同步建模技術對多 CAD 幾何體進行直接的歷史獨立型編輯。 此外,CAD-CAE 關聯功能可自動將設計變更直接推送到分析模型中,因而不必在每次設計變更時進行耗時的模型重建工作。 Simcenter 3D 還包括完善的表面包絡技術,可提取最復雜的流體體積進行熱分析。

                   

                  Simcenter 3D 消除了重復而耗時的熱學模型準備工作,加快了仿真效率。

                  簡化CAE 幾何模型編輯

                  Simcenter 3D 可以大幅縮短熱學和流體分析的 CAE 模型準備時間。

                  Simcenter 3D 中的熱模型與設計幾何模型相關聯,因此仿真結果將在設計變更后快速更新。

                  表面包絡技術

                  Simcenter 3D 強大的表面包絡技術讓您能夠快速提取復雜的內部或外部表面體積進行熱分析。

                   

                   

                   

                  1.1.6 流體仿真

                  從推動風車旋轉的氣流,到汽車尾管排出的熱尾氣,再到從口腔吸入裝置的噴嘴噴出的藥物,可以看到,流體動力學是日常生活必不可少的基本組成部分。氣流和液體流對于產品的功能性和耐用性而言都是至關重要的。因此,計算流體力學(CFD) 分析具有重大的工程意義。 Simcenter 3D 集成了全面的流體分析功能,幫助您直觀查看和優化設計流體特性,從而制造出性能更優、壽命更長的產品。

                  可壓縮流

                  許多產品、流程和日?,F象中都會出現可壓縮流。典型的例子有:吹得風向標轉動的一陣風,包圍飛行中的高爾夫球的紊流場,或旋轉風扇前方發生的靜態增壓??蓧嚎s流通常涉及到流體的壓縮或膨脹。例如,空氣壓縮機會壓縮空氣,而氧氣筒則允許在閥門打開時膨脹??蓧嚎s流的預測是非常有價值的,因為它可以幫助我們計算曝露在風中的結構上的載荷,了解通過建筑中的通風管損失的壓力,或優化體育設備的空氣動力性能。

                   

                  Simcenter 3D 特有的一流的流體分析功能可分析各種問題,包括可壓縮流。 Simcenter 3D 流體仿真解決方案具備出色的準確性以及并行處理,還能根據需要無縫過渡到熱-流體耦合仿真。

                  粒子跟蹤

                  利用Simcenter 3D 的粒子跟蹤功能,跟蹤您正在分析的可壓縮流中的粒子。 在需要配給正確劑量藥品的醫療設備等應用中,或需要測量系統的污染物排出水平的排出應用中,此功能用處很大。

                  流體-結構耦合

                  使用來自流體解決方案的壓力和剪切力結果作為Simcenter 3D 中結構分析的預應力條件。 該集成環境允許您輕松將壓力結果傳遞到 Simcenter 3D 的結構分析解決方案。

                  流體-熱多物理場

                  將流體仿真與Simcenter 3D 熱解決方案無縫耦合,以仿真復雜的熱-流體交互和共軛熱傳導。

                   

                   

                  不可壓縮流

                  每當液體在內部或外部流動時,就會出現不可壓縮流。流經房屋內的銅質水管或PVC 水管設施的水,流經發動機缸體冷卻套管的防凍劑,還有在海洋深處航行的潛水艇,這只是當今生活中所見的眾多不可壓縮流的幾個例子。

                   

                  計算流體力學(CFD) 場允許工程師預測不可壓縮流的行為。 無論分析的最終目標是什么,Simcenter 3D 都有相應的工具和功能使您的流體流動分析輕松、高效。 Simcenter 3D 具備無與倫比的準確性、并行處理功能,還能根據需要無縫過渡到熱-流體耦合仿真。

                  集成的CFD 分析

                  通過Simcenter 3D 的 CFD 分析功能可以更好地理解真實世界的系統中的流體分布。 這有助于您識別和糾正意外分離和再循環現象,使創建的系統具有最小的壓力損失。

                  可靠而強健的CFD 解算器

                  使用Simcenter 3D,您可以通過基于單元的有限體積法和耦合的代數多網格法離散化和解算納維爾-斯托克斯方程式,從而高效仿真流體流動。

                   

                  流體-熱多物理場

                  您可以將流體仿真與Simcenter 3D 熱解決方案無縫耦合,以仿真復雜的熱-流體交互和共軛熱傳導。

                   

                  流體-結構耦合

                  您可以使用來自流體/熱解決方案的速度和熱傳導信息作為 Simcenter 3D 中結構分析的輸入條件。 該集成環境允許您輕松將生成的流體流動邊界條件傳遞到 Simcenter 3D 的結構分析解決方案。

                   

                   

                  1D 流體網絡

                  流體網絡是彼此相連的、承載流體的導管或管道的集合,在某些應用中可能極其錯綜復雜。例如,空氣-水熱交換機(有時稱為冷卻器)由數量龐大的管道組成。 這些管道承載高溫液體,由于管道外部覆蓋空氣流,因而當液體在熱交換機內遷移時,會逐漸冷卻。

                   

                  對如此大量的管道進行三維(3D) 建模是非常繁瑣,而且不現實的。 一維 (1D) 表示流體網絡則是出色的替代方案。配合用3D方法建??諝怏w積, 1D 液壓網絡可準確仿真熱傳導,同時將計算量維持在合理范圍內。

                   

                  Simcenter 3D 可實現 1D 流體網絡和 3D 流體域的無縫耦合,從而對復雜系統進行真實的高效計算分析。

                  建模速度更快

                  可將復雜流體網絡建模流程所需時間縮短多達90%。 您能夠使用 1D 單元對冷卻液管道建模,而不用對繁瑣的六面體網格建模,如此即可從管道建模流程中節省數小時或數天時間。

                  解算速度更快

                  解算器計算1D 單元比計算傳統的 3D 六面體單元所需的時間少。 根據模型尺寸,1D 流體網絡可幫助您加快計算求解速度并更快獲得結果。

                   

                   

                  非牛頓流體

                  與牛頓流體相比,非牛頓流體具有獨特的流體動力特征。具體而言,非牛頓流體的粘度會因作用的應力而變化。典型的非牛頓流體包括玉米粉溶液、酸奶、牙膏和熔融聚合物。

                   

                  在以這些流體為特點的CFD 分析中需要說明非牛頓流體的獨特行為。 Simcenter 3D 擁有高級的流體建模功能和強大的流體解算器,可幫助您輕松處理非牛頓流體。

                  集成的CFD 分析

                  使用Simcenter 3D,您可以對復雜零件和裝配體中的非牛頓流體輕松建模和分析。 使用基于單元的有限體積法和耦合的代數多網格法離散化和解算納維爾-斯托克斯方程式。

                  擴展的流體分析

                  通過用于處理粒子跟蹤、多旋轉坐標系、1D 流體網絡和非牛頓流體的其他功能,可進一步深化非牛頓流體分析。

                   

                   

                  CFD 建模

                  如果使用傳統的CAE 工具,CFD 模型準備部分最多可占整體 CAE 流程工作量的 80%。 這通常是由繁瑣的幾何模型清理和準備工作以及因獲取封閉的流體體積而產生的挑戰所導致的。 傳統的 CAE 模型通常與 CAD 幾何體沒有關聯,這就需要您在每次設計變更時重新創建模型。

                   

                  Simcenter 3D 是一個集成的現代化仿真環境,可用于模型準備、執行和結果可視化。 主要的重點是穩健的幾何分析模型準備功能。 具體而言,同步建模技術允許對多 CAD 幾何體進行獨立與歷史的直接編輯。 此外,CAD/CAE 關聯功能可自動將設計變更直接推送到分析模型中,因而不必在每次設計變更時進行耗時的模型重建工作。 Simcenter 還包括復雜的表面包絡技術,可提取最復雜的流體體積進行 CFD 建模和分析。

                   

                  Simcenter 3D 消除了重復而耗時的 CFD 模型準備工作,加快了仿真效率。

                  表面包絡技術

                  幾秒內迅速創建流體區域幾何體。Simcenter 3D 包括強大的表面包絡技術,可迅速提取復雜的內部或外部表面體積進行 CFD 分析。 此外,新流體區域幾何體與初始設計保持關聯,因此每當設計變更時,您都可以快速更新分析模型。

                  簡化CAE 幾何模型編輯

                  Simcenter 3D 中的同步建模技術為您提供快速直觀的直接編輯 CAE 幾何模型功能,以便更好地進行流體建模。 您可以快速創建和分析備選設計方案,并直觀使用幾何模型作為設計變量以推動優化分析。

                  CFD 網格劃分

                  您可以使用線性四面體、磚形、楔形和金字塔單元類型創建非結構化的流體網格和邊界層網格。Simcenter 3D 包括完整系列的自動和手動 CFD 網格劃分選項,可應用于生成相適應的網格。

                   

                   

                  1.1.7 運動學分析

                  了解錯綜機械系統(例如復印機、汽車滑動天窗或飛機襟翼中的機構)的運作環境是一件棘手的事情。許多CAD 工具提供了運動學解決方案,有助于設計師為機構循環選擇機械路徑,以進行干涉檢查。 然而,單靠運動學并不能提供您需要的所有關鍵信息,例如通過移動可用于調節發動機大小的零件而生成的動力載荷。

                   

                  NX CAE 提供多體動力學仿真功能,遠不止包括簡單的運動學。 運動分析將計算機械系統的反作用力、扭矩、速度、加速度等。 這款運動分析軟件與 NX 的集成可讓您直接將 CAD 幾何體和裝配約束轉換為準確的運動模型,而嵌入的 RecurDyn 運動解算器和穩健的后處理功能允許您對廣泛的產品行為進行研究。

                  剛體

                  基礎的多體動力學從剛體運動分析開始。這就要假設機構內的每個零件或組件都是剛體,意味著沒有可影響運動的彎曲性能。當然,在現實生活中,大多數零件都不是真正的剛體,但從估算和仿真目的看,剛體分析還是可以提供較準確的結果。根據分析的運動特性,剛體還可能會彼此接觸,例如箱子會與輸送機系統接觸。

                   

                  Simcenter 3D 提供剛體的機構運動學和動力運動學分析的完整解決方案。 Simcenter 3D 的獨特之處是能夠使用精確幾何體定義運動機制。 Simcenter 3D 可通過將裝配體的每個零件定義為剛體并將每個裝配約束轉換為相應的運動連接,自動創建以 CAD 裝配體為基礎的運動模型。 Simcenter 3D 還可以輕松對 3D 體之間的接觸進行建模和仿真,而且使用精確幾何模型的另一個好處是接觸分析準確。

                  剛體動力學

                  剛體分析是形成對產品運動特征的關鍵認識的最快方法。Simcenter 3D 為您提供正確的工具來執行詳細的剛體動力學分析。

                  建模靈活性

                  Simcenter 3D 運動仿真直接將 CAD 裝配體轉換為有用的運動分析模型。 此外,運動學模型與 CAD 幾何體相關聯,這意味著 CAD 設計變更時運動模型會自動更新。 支持的運動建模功能包括:

                  • 機械連接關節

                  • 約束

                  • 彈簧

                  • 襯套

                  • 阻尼器

                  • 2D 和 3D 接觸

                   

                   

                  柔性體

                  典型的機構運動仿真是用剛體。雖然一般的設計可接受此方法,但在許多情況下,剛體不能真實表示相關的所有零件和裝配體。因此,您可能無法正確預測性能,因為單靠剛體運動仿真無法表示某些動態特征。但是,通過引入柔體運動,您可以同時分析彈性變形和剛體運動。這有利于更準確地了解零件和機構的性能。

                   

                  Simcenter 3D 讓設計師和工程師能夠使用結合彈性變形和剛體運動的保真度較高的模型研究設計性能。如果機構運動中包含較大沖擊或運動的快速變化,或者部件柔性變形會影響到機構運動,則有必要在機構動力學模型中考慮部件柔性。

                  帶柔性體的運動分析

                  帶柔體的運動分析可反映關于產品性能的至關重要的見解,而單靠剛體分析可能無法實現??紤]柔性的分析可實現對零件和機構性能更深刻、更完整的評估。

                  高效分析工作流程

                  Simcenter 3D 工作流程用于進行柔體分析非常簡單直接。在 Simcenter Motion 內工作時,可將機構內的一個或多個組件定義為柔體。Simcenter 會將剛體組件替換為考慮剛度的等效有限元模型。Simcenter 3D將會在后臺采用NX Nastran進行模態綜合法求解。通過模態減縮的方法使用等效模態和振型來表征部件柔性和動力學特性。

                   

                   

                  干涉檢查

                  設計新裝配件時,您需要考慮裝配件工作的空間范圍以及組件是否會與周圍的幾何模型發生干涉。許多CAD 軟件都包括與運動學解決方案聯合使用的干涉檢查,但如果裝配體包括的襯套或軟管等將柔性單元引入系統中時該怎么辦? 單靠基于運動學分析的干涉檢查無法解決這類問題。

                   

                  Simcenter 3D 可以解決這些問題,因為它提供真正的多體動力學解算器,可計算與彈簧、襯套和柔體連接的裝配組件的位移和位置。 此外,Simcenter 3D 讓您能夠快速輕松地解算運動分析,因為它可以自動將 CAD 裝配體轉換為運動模型。 然后,您可以直接使用幾何模型真正了解機構在操作環境內如何運行并確定是否需要變更設計以避免干涉問題。

                  干涉檢查

                  干涉檢查在涉及零件運動時體現出其重要性,例如汽車懸架或飛機起落架機構的運動。您務必要了解在相關運動的整個范圍內發生干涉的可能性并考慮系統中的柔體組件。

                   

                  精確見解

                  使用柔體運動仿真不僅可確定是否存在因零件柔性導致的干涉問題,還能準確得知干涉發生的地點和位于運動周期的哪個部分。如此您便能夠精確地回應問題,而無需經歷無數的迭代或物理測試,從而節省寶貴的時間并提高化解問題的能力。

                   

                   

                   

                  控制系統的聯合仿真

                  當今的產品經常會采用各種控制系統,例如電子系統、液壓系統或軟件??刂葡到y的行為會影響硬件機械系統,反之亦然,因此機械和控制工程師務必要在系統開發過程中了解這些效應。

                   

                  您可以同時仿真和優化機械和控制系統,從而提高工程效率。Simcenter 3D 能夠機械與控制系統相結合的聯合仿真。聯合仿真有助于機械設計師和控制系統設計師在設計流程早期階段測試機械和電子系統之間的交互作用。 早期測試有助于檢驗控制系統設計是否足夠穩健,能夠控制動力機構并有助于避免開發后期成本高昂的變更活動。

                  使用LMS Imagine.Lab 或 MATLAB/Simulink 進行聯合仿真

                  Simcenter 3D 可以實現運動模型與采用 LMS Imagine.Lab 或 Matlab/Simulink 設計的控制系統相結合的聯合仿真。 這可以幫助您同時評估控制系統和機械系統的性能,同時理解兩種系統之間的交互。

                  解決方案靈活性

                  可以從Simcenter 3D、LMS Imagine.Lab 或者 MATLAB/Simulink 內部運行聯合仿真,從而支持實時檢測。

                   

                   

                   

                  1.1.8 多物理場

                  為了對真實條件進行仿真,分析人員必須考慮同時發生的多種不同物理現象的影響,例如結構動力學、熱傳導、流體流動、非線性材料行為和運動。通常,一個物理領域的效應還會影響某個產品在其他物理領域的行為特性。例如,熱-結構組合效應對于噴氣式發動機工程意義重大。 因此,了解多物理場行為是準確預測產品性能所面臨的主要挑戰。

                   

                  Simcenter 3D 簡化了開展多物理場仿真的流程。 該集成建模環境消除了容易出錯的外部數據傳遞,而將多物理場耦合分析鏈接在一起。 更方便的多物理場仿真工作流程,意味著您可以將更多的時間用于更準確仿真真實世界條件下的產品。

                  -應力分析

                  最新研究顯示,超過40% 的操作故障或顯著的性能降級都是因熱相關問題而起。 熱量可造成變形,繼而導致附加應力,從而直接影響到機械結構。

                   

                  • 飛機發動機吸入冷空氣,冷空氣在經過發動機時,會迅速變為溫度極高的熱氣。

                  • 航天器在遙遠的星球表面上時,面臨溫度的大起大落。

                  • 電子組件會生成熱量,繼而可能影響到整個設備的結構性能。

                  每個案例,您都需要了解溫度的變化會在多大程度上改變產品的性能。

                   

                  Simcenter 3D 使您能夠無縫執行熱-應力分析并消除了手動數據傳遞。 使用其他工具時,您可能需要將熱仿真結果手動映射為結構分析的輸入,這是一個繁瑣且易出錯的過程。 通過將熱分析和結構分析集成到一個環境內,Simcenter 3D 簡化了熱-應力分析,節省了您的時間并產生了更準確的結果。

                  最大限度減少錯誤

                  一個常見的方法是分別使用獨立的熱分析和結構分析軟件進行熱-結構分析。此方法的難處在于,數據在熱分析與結構分析之間遷移時很難確保準確性。 Simcenter 3D 的集成 CAE 環境避免數據轉換、變換和重建,因此解決了這一難題。 無需操作即可將熱分析的結果無縫應用到結構分析模型,確保了最高級別的準確性。

                  -結構分析

                  Simcenter 3D 使您能夠了解產品熱行為給結構性能帶來的后果。 Simcenter 3D 的統一 CAE 環境允許您在一個集成的環境內無縫執行熱與結構的耦合分析。

                   

                   

                  流體-結構耦合

                  賽車全速賽跑時,車翼會出現故障嗎?油缸是否擁有結構完整性,從而能夠承受內部激蕩的流體所產生的作用力?流體-結構耦合分析無需創建成本高昂的物理樣機,即可幫助您解答這些問題。但是,由于分析工具無關聯、分析工具有多學科局限性等原因,導致流體動力與結構分析的結合成為一個傳統的難題。 將計算流體動力學 (CFD) 分析結果作為輸入傳遞到結構分析非常耗時、繁瑣且易出錯。

                   

                  Simcenter 3D 是一個統一環境,您可以在這個環境中構建和解算多分析學科的模型。 流體分析和結構分析都是 Simcenter 3D 的強項,兩者結合時,該集成環境使您能夠輕松將壓力結果作為載荷傳遞到結構分析解決方案,以分析流體-結構交互作用。 在賽車車翼案例中,這意味著工程師可以快速迭代,以生成有助于贏得比賽的最佳車翼設計。

                  流體-結構多物理場

                  利用Simcenter 3D,您可以從流體仿真獲取壓力結果并將其放入結構仿真,快速輕松地仿真流體-結構交互。

                  實用的解決方案

                  從閉合流體體積的創建,到從流體域信息至結構模型的無縫過渡,Simcenter 3D 流體-結構交互軟件為您準備了注重效率的實用工具。 主要功能包括:

                   

                  • 多CAD 兼容性

                  • CAD-CAE 關聯性

                  • 同步建模技術支持的直接編輯功能

                  • 一流的流體域包絡

                  • 用于多物理場分析的單一環境

                   

                   

                  1.1.9 工程優化

                  如何在保證強度的同時更改此組件的形狀?如何以最佳方式組合這些參數以提高性能?工程優化技術在廣泛用于尋求滿足某些標準的最佳設計時,已解答此類問題。

                  Simcenter 提供基于仿真的優化解決方案以優化幾何模型,同時與標準的商業有限元解算器有接口。 此外,NX Nastran 解算器包括獨立的有限元參數優化功能。

                  幾何優化

                  幾何圖形優化通常用于查找針對某設計目標(例如最大程度減小重量、峰值應力或位移)的最佳解決方案。此優化過程涉及到執行一系列仿真,同時根據上一迭代的結果調整設計變量。該過程將一直持續,直至達到設計目標并且設計滿足所有指定的約束。

                   

                  憑借Simcenter 3D 強大的幾何體編輯功能,您可以使用大量的幾何體參數來推動優化流程。 設計變量可包括特征和草圖尺寸、表達式以及某些有限元參數,例如一維單元的截面屬性和二維單元的殼屬性。

                   

                  您可以使用幾何圖形優化功能進行結構分析、熱分析、流體分析、運動分析和多物理場分析。此外,您還可以使用幾何圖形優化及很多解算器,包括NX Nastran、LMS Samcef、Abaqus、Ansys、LS-dyna 和 MSC Nastran。

                  導入模型的幾何優化

                  通過利用同步建模技術直接修改“惰性”幾何模型,在導出的 CAD 模型上執行優化。 您可以基于幾何體創建優化引擎可改變的設計變量,以實現最佳設計。

                  針對熱分析和流體分析的幾何圖形優化

                  幾何圖形優化可應用于熱問題和流體問題。例如,您可以操控幾何模型以影響氣流模式,從而將電子系統內關鍵組件的溫度降至最低。

                   

                   

                   

                  FE 參數優化

                  分析人員通常負責選擇合適的材料、厚度和其他參數來改進提出的設計。即使是簡單的組件,其有限元模型也有數百個參數可進行修改。通過手動迭代尋找最佳設計極其困難,而且不太可能會成功。

                  Simcenter 3D 支持 NX Nastran 優化解決方案。 Simcenter 3D 優化軟件自動執行設計性能與其性能目標間對比的迭代過程,從而減輕了在改進產品設計上的負擔。 您可以改變每個單元的大量參數,包括物理屬性(例如殼單元的厚度、復合單元的物理屬性)和材料屬性(例如楊氏模量)。 支持的分析類型包括基本的結構和模態分析、動態響應解決方案和氣動彈性解決方案。

                  設計優化和靈敏度分析

                  NX Nastran Optimization 支持許多分析類型,允許您執行設計優化和靈敏度分析。

                  • 線性靜力、模態和屈曲

                  • 瞬態響應、頻率響應和聲學

                  • 靜態氣動彈性和振顫

                  • 逐級超單元

                  高效優化算法

                  您可以使用高效算法處理數百個設計變量和響應來優化大型模型。實現這一目標的手段如下:

                  • 稀疏矩陣解算器,可加快速度和占用最少的磁盤空間

                  • 設計變量鏈接

                  • 三種不同的近似方法

                  • 穩健的優化算法

                  • 約束刪除和區域化

                  • 重新開始完整的設計周期

                  • 可調整的收斂準則

                   

                   

                  1.1.10 仿真數據管理

                  您是否花費過多的時間尋找正確的數據來建立仿真模型?您如何與開發團隊的其他成員共享CAE 見解? 仿真數據管理不僅使用了仿真技術本身,還帶來了附加價值,包括:

                  • 分析方法標準化

                  • 更加快速準確地建立模型

                  • 與產品功能要求聯系更緊密

                  • 在更廣范圍內了解通過仿真得到的見解和認識

                  • 整體提升對仿真驅動型產品決策的信心

                  Simcenter 3D 與 Teamcenter 這個全球領先的 PLM 系統無縫且完備集成,從而提供這些價值。

                  Teamcenter 集成

                  分析人員通常致力于保持CAE 模型與最新設計同步。 處理裝配體時,這項任務的難度甚至更大,因為團隊中的不同人員處理不同的組件模型。 如果裝配體中有任何組件發生更改,通常沒有簡單的方法來確保裝配體的所有 CAE 模型和結果也會隨著更新。

                  Simcenter 3D 通過提供與 Teamcenter 的深入集成,即可解決這些問題。 CAE 用戶可直接從 Teamcenter 訪問和檢索設計與仿真數據、運行仿真并將結果再存儲到 Teamcenter,而無需離開 Simcenter 3D 環境。 更改 CAD 裝配體后,引用該裝配體的 CAE 用戶將收到通知,可以快速更新其模型,從而與最新設計內容保持同步。

                  實現分析建模標準化

                  Teamcenter 與 Simcenter 3D 的完備集成意味著您可以基于組織規則從 CAD 物料清單 (BOM) 快速的而出 CAE 結構。 然后可利用批量網格劃分創建組件模型并最終連接有限元 (FE) 裝配體。

                  同步仿真模型與設計

                  組件在Teamcenter 內更新后,你可以輕松更新裝配體的有限元模型,而無需離開 Simcenter 3D。如此您可以確保分析模型包含了設計團隊所做的最新更改,始終保持最新狀態。

                   

                   

                  性能要求跟蹤

                  為使您充分利用CAE 做出正確的產品決策,請務必執行正確的仿真。 處理 CAE 模型和仿真的分析人員需要掌握關于產品、系統或組件的第一手需求信息。 他們還需要知道何時需求發生變化,以便其更新模型并運行新仿真。 項目經理還需要訪問最新的 CAE 結果,以及一個將仿真結果與性能要求做對比的工具。

                  Simcenter 讓項目經理、設計師和分析師可隨時訪問所有這些信息。 Simcenter 3D 使用直接顯示在幾何模型上的智能標簽,為有需要的人們提供清楚直接的性能要求跟蹤功能。

                  立即通知

                  您可以將仿真結果直接關聯到產品需求以驗證產品性能要求。項目經理可以清楚地確定某零件是否滿足性能要求。

                   

                   

                   

                  1.1.11 仿真自動化及可擴展性

                  事實證明,相對于物理測試,仿真是一個更具時間效益和成本效益的替代方法,能夠在更短的時間期限內考慮更多可供選擇的設計方案。當今企業正尋求擴大仿真應用范圍,但流程自動化和軟件操作方面的人力和工具限制導致仿真團隊資源受到很大約束。

                  Simcenter 3D 可以幫助擴大仿真應用范圍,讓仿真團隊能夠靈活響應需求波動。 借助 Simcenter 3D 的統一且可擴展環境,仿真團隊能夠捕捉和自動化仿真工作流。 此外,仿真專家可以編寫指導性仿真流程,供初級工程師用于建立更加靈活且能更快應對緊迫問題的仿真團隊。

                  CAE 過程捕捉和自動化

                  隨著公司越來越依賴仿真,它們在尋求方法來加快分析過程并提高仿真效率。當今的許多仿真工作流程都要求分析人員執行相同的手動任務來進行每個設計-分析迭代。 提高仿真效率的一種方法是捕捉重復的 CAE 過程、將其標準化繼而自動化。

                  Simcenter 3D 使工程部門能夠捕捉資深分析人員的專業知識,并以向導或模板的形式提供給部門的其他人使用。 使用 Simcenter 3D 的 API 這種開放的自動化和編程框架可捕捉和自動執行 CAE 過程。 分析人員可以使用日記捕捉 CAE 過程中的步驟,然后制定腳本和簡單易用的對話框,以便他人使用相同的過程。

                  自動執行重復性仿真工作流程

                  您可以使用Simcenter 3D 的 API 來標準化常用工作流程仿真。 有了自動化的 CAE 流程,對于工程師不擅長的特定 CAE 領域,也可以輕松執行基本分析,更快更早地制定更好的工程決策。

                   

                   

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