多物理場耦合集成分析

2013-06-05 by:廣州有限元分析、培訓(xùn)中心-1CAE.COM 來源:仿真在線

本文是安世亞太對電子產(chǎn)品的一個解決方案,多學(xué)科協(xié)同設(shè)計的應(yīng)用水平低,支持工具缺乏。電子產(chǎn)品是一個復(fù)雜的多學(xué)科系統(tǒng),最終性能取決于綜合最優(yōu),必需構(gòu)建電子產(chǎn)品數(shù)字設(shè)計、分析、優(yōu)化的多物理場耦合性能分析系統(tǒng),提高電子產(chǎn)品的總體設(shè)計水平。
作者: 安世亞太來源: 安世亞太
關(guān)鍵字: CAE 安世亞太多物理場電子工業(yè)

項目背景

電子某所是一家從事雷達(dá)、通信、電子系統(tǒng)與工程的大型綜合性電子研究單位。產(chǎn)品涉及衛(wèi)星通信、移動通信、測量雷達(dá)、氣象雷達(dá)、航空電子、汽車電子、信息系統(tǒng)集成、天線與微波產(chǎn)品、功率電子產(chǎn)品、信號處理產(chǎn)品、射頻仿真產(chǎn)品等各大類,是國家電子工業(yè)高新技術(shù)重大科技攻關(guān)項目的中堅力量。

十幾年來,工業(yè)領(lǐng)域技術(shù)的變革性進(jìn)步及信息化技術(shù)的飛速發(fā)展,推動了電子產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)的不斷發(fā)展。電子產(chǎn)品設(shè)計手段的提升以提高設(shè)計效率、縮短生產(chǎn)周期為目標(biāo),在實現(xiàn)三維設(shè)計的同時,實現(xiàn)與生產(chǎn)的數(shù)據(jù)共享。經(jīng)過多年的發(fā)展,14所已在產(chǎn)品的研制實踐中初步發(fā)展了多種CAD軟件,以及結(jié)構(gòu)、流體、電磁等各類CAE軟件,為數(shù)字設(shè)計/仿真過程的綜合集成應(yīng)用奠定了較好的技術(shù)基礎(chǔ)。

但是在這些設(shè)計仿真軟件的使用過程中,依然存在著很多的問題,最突出的矛盾包括:

在產(chǎn)品設(shè)計數(shù)字化的發(fā)展中,需進(jìn)行多物理場耦合性能的分析,但由于各專業(yè)之間信息交互困難,系統(tǒng)及應(yīng)用集成性差,現(xiàn)有資源沒有得到有效利用,產(chǎn)品的設(shè)計與仿真過程大都采用商業(yè)化軟件和部分自有軟件。這些不同來源的軟件相互間的兼容性欠佳,導(dǎo)致各設(shè)計/仿真軟件分散林立不成體系,軟件的使用效率低下,軟件效能不能充分發(fā)揮;

多學(xué)科協(xié)同設(shè)計的應(yīng)用水平低,支持工具缺乏。電子產(chǎn)品是一個復(fù)雜的多學(xué)科系統(tǒng),最終性能取決于綜合最優(yōu),必需構(gòu)建電子產(chǎn)品數(shù)字設(shè)計、分析、優(yōu)化的多物理場耦合性能分析系統(tǒng),提高電子產(chǎn)品的總體設(shè)計水平;

缺乏基于信息流驅(qū)動的多物理場耦合分析工具和管理的手段,缺乏對與多學(xué)科相關(guān)的分析流程梳理、定制、模版等分析流程的管理。

項目挑戰(zhàn)

實現(xiàn)電子產(chǎn)品設(shè)計仿真協(xié)同

解決電子產(chǎn)品多學(xué)科耦合分析和優(yōu)化問題

建立電子產(chǎn)品仿真分析的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和流程

提供電子產(chǎn)品仿真流程梳理、定制和管理工具

提供對電子產(chǎn)品仿真數(shù)據(jù)的有效管理

解決方案

“多物理場耦合集成分析”項目需要解決電子產(chǎn)品的多學(xué)科仿真涉及到流體、結(jié)構(gòu)、電磁場、動力學(xué)等耦合計算和優(yōu)化問題?！岸辔锢韴鲴詈霞煞治觥表椖恳訮ERA.Simulation的技術(shù)集成模塊CaxMan為核心,實現(xiàn)電子產(chǎn)品設(shè)計協(xié)同仿真、仿真流程定制、仿真數(shù)據(jù)管理、工具軟件集成以及多學(xué)科仿真和優(yōu)化設(shè)計功能。

可視化仿真流程定制工具

PERA.Simulation平臺提供了仿真流程模板定制功能,仿真向?qū)０逵蓌ml配置文件和js腳本函數(shù)文件構(gòu),需要手工編寫模板配置文件和腳本程序,操作比較復(fù)雜,工作量大,難以批量開發(fā)。因此很有必要為用戶提供一個可視化的工具,可以使得用戶能夠直接通過可視化的圖形界面,根據(jù)相關(guān)領(lǐng)域的仿真分析需求,輕松地生成用于特定分析的仿真向?qū)А?/P>

集成電子產(chǎn)品各種仿真分析第三方軟件

通過CaxMan SDK可以實現(xiàn)與第三方CAE軟件的集成,比如:Virtual.Lab、AMESim、EASY5、Flotherm、Icepak等。其思路是,通過參數(shù)傳遞,設(shè)定耦合方式、時間步長等,生成相應(yīng)CAE軟件的腳本控制文件,驅(qū)動CAE軟件的運(yùn)行。CAE分析的結(jié)果可以返回PERA以圖表、動畫的形式顯示。

EDM和PDS接口文件管理系統(tǒng)

CaxMan的仿真數(shù)據(jù)管理EDM(Engineering Data Management)采用BOE(Bill Of Engineering)的方式管理仿真數(shù)據(jù)。通過開發(fā)PERA與PDS管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換接口,實現(xiàn)PERA與PDS管理系統(tǒng)的集成,通過文件的上傳與下載、檢入檢出等操作,實現(xiàn)從PDM系統(tǒng)中獲取仿真分析必須的產(chǎn)品幾何模型數(shù)據(jù),以及將仿真分析中間結(jié)果報告和最終經(jīng)過評估的仿真分析報告檢入到PDS系統(tǒng)中,完成CAE與PDS數(shù)據(jù)的雙向傳遞。

定制各種電子產(chǎn)品仿真流程模板

電子產(chǎn)品的多學(xué)科仿真,多涉及到流體、結(jié)構(gòu)、電磁三場耦合計算問題,整個分析過程用到的軟件較多,需要進(jìn)行多學(xué)科的仿真分析。多學(xué)科耦合分析與優(yōu)化流成向?qū)鼙ＷC模型/部件分析時的標(biāo)準(zhǔn)化,其主要內(nèi)容包括:分析流程標(biāo)準(zhǔn)化、工況設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)化、分析方法標(biāo)準(zhǔn)化;通過分析規(guī)范的集成,可提高標(biāo)準(zhǔn)的執(zhí)行力,降低標(biāo)準(zhǔn)的掌握難度,而且可以保證分析的質(zhì)量。應(yīng)用前述的解決方案,可以實現(xiàn)電子產(chǎn)品設(shè)計的四大主要多學(xué)科分析和優(yōu)化流程。

項目成果

基于CaxMan的“多物理場耦合工具”項目,實現(xiàn)了在統(tǒng)一的平臺下進(jìn)行電子產(chǎn)品多物理場耦合分析和多學(xué)科優(yōu)化,提供了可視化仿真向?qū)Фㄖ乒ぞ?、實現(xiàn)了設(shè)計仿真協(xié)同、仿真數(shù)據(jù)管理、建立了各種電子產(chǎn)品仿真流程模板。該項目的主要成果包括:

可視化仿真向?qū)Фㄖ乒ぞ擗C實現(xiàn)了CaxMan仿真向?qū)У目梢暬ㄖ?通過可視化拖拉組件的方式和屬性設(shè)置,即可定義整個仿真向?qū)０宓亩x,定義完成后自動生成仿真向?qū)０?整個過程不需要用戶編寫程序代碼,從而大大提高用戶創(chuàng)建仿真向?qū)У男省?/P>

多物理場耦合集成分析ansys結(jié)構(gòu)分析圖片1

電子產(chǎn)品多學(xué)科耦合分析與優(yōu)化- 仿真分析與優(yōu)化在統(tǒng)一界面下進(jìn)行,無需進(jìn)行各種仿真分析環(huán)境之間進(jìn)行頻繁切換?！岸辔锢韴鲴詈瞎ぞ摺表椖扛鶕?jù)集成的電子產(chǎn)品仿真分析模板(分析優(yōu)化流程)實現(xiàn)了電子產(chǎn)品流體、結(jié)構(gòu)、電磁分析以及多學(xué)科耦合分析等自動操作過程,并最終形成評估報告。

多物理場耦合集成分析ansys結(jié)構(gòu)分析圖片2

電子產(chǎn)品仿真分析與優(yōu)化模板–電子產(chǎn)品仿真分析模板是根據(jù)電子產(chǎn)品仿真分析過程、經(jīng)驗知識、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范等知識定制的用于一體化仿真分析與優(yōu)化的標(biāo)準(zhǔn)過程。封裝了各種仿真分析規(guī)范以及標(biāo)準(zhǔn)材料庫,并進(jìn)行了電子產(chǎn)品各種第三方仿真分析軟件的集成,實現(xiàn)了電子產(chǎn)品多物理場耦合分析與優(yōu)化整個過程。

多物理場耦合集成分析ansys結(jié)構(gòu)分析圖片3

用戶評價

“多物理場耦合集成分析”項目在PERA.Simulation平臺中實現(xiàn)了電子產(chǎn)品多物理場耦合分析與優(yōu)化,定制了電子產(chǎn)品各種多學(xué)科耦合分析與優(yōu)化流程標(biāo)準(zhǔn)模板,并融合了行業(yè)的設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、企業(yè)的分析經(jīng)驗和規(guī)范等知識。建立了電子產(chǎn)品各種仿真分析標(biāo)準(zhǔn),實現(xiàn)了企業(yè)智力資產(chǎn)的重用,使CAE分析技術(shù)真正滲透到產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)的各個階段,提高產(chǎn)品的設(shè)計技術(shù)水平和產(chǎn)品品質(zhì)。

用戶價值

1.充分利用CaxMan與CAD軟件之間的雙向參數(shù)驅(qū)動接口能力,實現(xiàn)了產(chǎn)品設(shè)計仿真協(xié)同,可方便進(jìn)行設(shè)計、仿真、優(yōu)化一體化而無需開發(fā)額外的數(shù)據(jù)接口;

2.充分利用PERA.Simulation的仿真向?qū)０宥ㄖ乒δ?實現(xiàn)各種產(chǎn)品多學(xué)科仿真分析優(yōu)化標(biāo)準(zhǔn)化流程的定制與管理;

3.CaxMan提供的強(qiáng)大的SDK進(jìn)行二次開發(fā)的能力,使得定制多學(xué)科耦合分析流程更加方便快捷;

4.PERA.Simulation深度集成的文件管理引擎,實現(xiàn)了仿真數(shù)據(jù)的集中管理;

5.ERA.Simulation深度集成的流程管理引擎,實現(xiàn)了仿真任務(wù)的自動化管理和多人協(xié)同仿真分析。

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